常見分類
一般來說，質量屬性可以分為以下幾類：
| 類別 | 常見質量屬性 |
|---|---|
| 性能相關 | 響應時間、吞吐量、資源利用率、實時性、可擴展性 |
| 可用性相關 | 可用性、高可用性（HA）、可靠性、容錯性、恢復性 |
| 可維護性相關 | 可維護性、可測試性、可擴展性、可配置性 |
| 安全性相關 | 認證、授權、加密、完整性、審計 |
| 可用性體驗相關 | 易用性、國際化、多語言支持、可訪問性 |
| 可部署性相關 | 可部署性、可升級性、可回滾性 |
| 其他 | 可移植性、互操作性、合規性、節能性 |
性能（Performance）
定義
系統響應請求的速度，處理數據的能力，系統在壓力下的表現。
影響
- 用戶體驗（卡頓、延遲）
- 系統容量（能接多少并發）
- 成本控制（性能差就要加機器）
設計策略
- 負載均衡（如 Nginx）
- 緩存設計（本地緩存、分布式緩存）
- 異步處理（消息隊列MQ）
- 數據庫優化（索引、分庫分表、讀寫分離）
- 限流、降級、熔斷
常見模式
- CQRS（Command Query Responsibility Segregation）
- 數據預計算（如排行榜）
- 寫緩沖（Write-back cache）
可用性（Availability）
定義
系統能持續正常對外提供服務的能力，通常用「99.9%」、「五個9」來衡量。
影響
- 業務連續性
- 用戶信任度
設計策略
- 高可用架構（雙機熱備、主備切換）
- 容災設計（跨機房部署、跨云部署）
- 自動故障轉移（Auto Failover）
- 心跳檢測+健康檢查
- 灰度發布、滾動升級
常見模式
- 冗余（Redundancy）
- 集群（Cluster）
- 冗錯處理（Fault Tolerance）
可靠性（Reliability）
定義
系統能在特定時間段內，持續正確運行，無故障出錯。
影響
- 數據一致性
- 服務穩定性
設計策略
- 冪等性設計（重復請求不會出錯）
- 重試機制（帶指數退避）
- 服務超時+超時重試
- 分布式事務控制（TCC、SAGA）
常見模式
- 三權分立架構（隔離控制、數據、業務）
- 最終一致性（如BASE理論）
可維護性（Maintainability）
定義
系統容易修改、擴展、排查、修復的能力。
影響
- 研發效率
- 上線速度
- Bug修復時間
設計策略
- 良好的模塊化（高內聚，低耦合）
- 代碼規范、架構規范
- 日志可追蹤、統一監控
- 統一異常處理機制
- 自動化測試
常見模式
- 微服務（Microservices）
- 分層架構（Layered Architecture）
- 插件式架構（Plugin Architecture）
安全性（Security）
定義
保護系統資源免受未授權訪問或破壞的能力。
影響
- 法規合規（GDPR、等保）
- 公司信譽
設計策略
- 身份認證（OAuth2.0、JWT）
- 權限控制（RBAC、ABAC）
- HTTPS加密
- 防護策略（防SQL注入、防XSS、防CSRF）
- 審計日志記錄
常見模式
- 零信任架構（Zero Trust Architecture）
- 最小權限原則（Principle of Least Privilege）
可擴展性（Scalability）
定義
系統在業務增長、用戶量增加時，能夠順利擴展的能力。
影響
- 系統生命周期
- 成本控制
設計策略
- 水平擴展（scale-out）優先
- 無狀態設計（Stateless）
- 動態伸縮（Auto Scaling）
- 分布式計算（MapReduce、Spark）
常見模式
- 微服務架構
- 分布式緩存（Redis Cluster）
可測試性（Testability）
定義
系統能夠被有效地驗證和驗證改動是否正確的能力。
影響
- 質量保障
- 迭代速度
設計策略
- 單元測試（Unit Test）
- 接口測試（API Test）
- 自動化測試（CI/CD集成測試）
- Mock、Stub測試
- 分層測試（金字塔測試模型）
常見模式
- TDD（Test Driven Development）
- Mocking Pattern
可部署性（Deployability）
定義
系統新版本發布、回滾的便利性和穩定性。
影響
- 發布風險
- 運維成本
設計策略
- 容器化（Docker/K8s）
- 灰度發布、藍綠部署
- 無停機部署（Zero Downtime Deployment）
- 回滾機制
常見模式
- DevOps流程
- GitOps部署模式
其他質量屬性（補充）
| 質量屬性 | 簡單說明 |
|---|---|
| 可移植性（Portability） | 系統能否輕松運行在不同環境上 |
| 國際化（Internationalization） | 是否支持多語言、多幣種 |
| 節能性（Energy Efficiency） | 系統資源利用率，能耗控制 |
| 合規性（Compliance） | 是否符合行業規范、法律要求 |
| 互操作性（Interoperability） | 能否與第三方系統集成 |
質量屬性與架構設計映射表
| 質量屬性 | 對應的架構設計實踐 / 策略 |
|---|---|
| 性能（Performance） | - 負載均衡（Nginx、HAProxy） - 緩存（Redis、本地緩存） - 異步處理（MQ、異步編程） - 數據庫優化（讀寫分離、分庫分表） - 前端性能優化（CDN、懶加載） |
| 可用性（Availability） | - 雙活部署、主備切換 - 心跳檢測+健康檢查 - 容災設計（跨機房、跨地域） - 負載均衡故障轉移 |
| 可靠性（Reliability） | - 冪等設計 - 自動重試+超時處理 - 日志追蹤 - 容錯機制（如斷路器模式） |
| 可維護性（Maintainability） | - 模塊化設計（DDD、清晰邊界） - 單一職責原則（SRP） - 自動化測試覆蓋 - 標準化日志/監控體系 |
| 安全性（Security） | - 身份認證（OAuth2.0、SSO） - 接口鑒權（JWT、API Key） - 數據加密（傳輸+存儲） - 防護措施（防SQL注入/XSS/CSRF） - 最小權限原則 |
| 可擴展性（Scalability） | - 無狀態服務（Stateless） - 微服務架構 - 服務拆分+數據庫拆分 - 動態水平擴展（Auto Scaling） |
| 可測試性（Testability） | - 單元測試、集成測試、端到端測試（E2E） - 測試金字塔設計 - Mock/Stub/Spy技術 - 接口可模擬 |
| 可部署性（Deployability） | - 容器化部署（Docker/Kubernetes） - 藍綠部署、灰度發布 - 自動化部署（CI/CD流水線） - 快速回滾機制 |
| 可移植性（Portability） | - 容器編排（K8s、Docker Compose） - 云中立設計（避免廠商鎖定） - 抽象平臺層（Platform Abstraction） |
| 節能性（Energy Efficiency） | - 資源彈性伸縮（如按需啟動實例） - 低功耗算法優化 - 服務按量自動關停/啟用 |
| 互操作性（Interoperability） | - 標準化接口（RESTful、gRPC） - API網關（API Gateway） - 使用開放標準（OAuth、OpenID、SOAP等） |
常用設計模式與質量屬性快速對照表
| 設計模式 | 主要改善的質量屬性 |
|---|---|
| 負載均衡（Load Balancer） | 性能、可用性 |
| 微服務架構（Microservices） | 可擴展性、可維護性 |
| 熔斷器模式（Circuit Breaker） | 可靠性、可用性 |
| 分層架構（Layered Architecture） | 可維護性、可擴展性 |
| 事件驅動架構（EDA） | 性能、可擴展性 |
| 服務注冊與發現（Service Discovery） | 可擴展性、可部署性 |
| 零信任安全（Zero Trust） | 安全性 |
| 讀寫分離（Read/Write Splitting） | 性能、可靠性 |
常見系統對應質量屬性優先級表
| 系統類型 | 質量屬性優先級（高 → 低） | 備注說明 |
|---|---|---|
| 支付系統（如微信支付、支付寶） | 安全性 > 可靠性 > 可用性 > 性能 > 可維護性 | 安全第一（資金安全至上），然后要確保交易正確、不中斷。 |
| 電商系統（如淘寶、京東） | 性能 > 可擴展性 > 可用性 > 可靠性 > 安全性 | 雙11秒殺場景，性能和擴展性壓倒一切，安全重要但次之。 |
| 實時聊天系統（如微信、Slack） | 可用性 > 性能 > 可靠性 > 安全性 > 可維護性 | 保證實時溝通不中斷，秒開秒發，安全在可接受范圍內保證。 |
| 視頻監控系統（如安防攝像頭平臺） | 實時性 > 可用性 > 可擴展性 > 可靠性 > 性能 | 實時流暢直播最重要，能容忍少量數據丟失（如低延時優先）。 |
| SaaS管理系統（如企業ERP/CRM） | 可維護性 > 可擴展性 > 可用性 > 安全性 > 性能 | 業務變化快，需要靈活維護、快速上線，性能一般要求不極端。 |
| 大數據平臺（如Hadoop/Spark平臺） | 可擴展性 > 性能 > 可靠性 > 可維護性 > 安全性 | 處理海量數據，擴展性壓倒一切，其次是計算效率。 |
| 游戲后端（如王者榮耀服務器） | 性能 > 可用性 > 安全性 > 可靠性 > 可維護性 | 游戲體驗感最重要，卡頓/延遲直接影響用戶流失。 |
| 在線教育平臺（如慕課網、學而思） | 可用性 > 性能 > 安全性 > 可維護性 > 可擴展性 | 要求穩定流暢，體驗感良好，數據保護（隱私）也很重要。 |
| IoT物聯網平臺（如智能家居中心） | 可靠性 > 可擴展性 > 安全性 > 性能 > 可維護性 | 設備多、環境復雜，首先要保證設備間穩定通信。 |
| 短視頻平臺（如抖音、快手） | 性能 > 可用性 > 可擴展性 > 安全性 > 可維護性 | 視頻播放流暢最重要，秒開秒播是基本要求。 |
總結
每個系統架構都是一場關于質量屬性的權衡和妥協。
通常選2～3個最重要的質量屬性作為設計重點，比如：
- 金融系統：安全性 > 可用性 > 可靠性
- 電商系統：性能 > 可擴展性 > 可維護性
- 視頻監控系統：實時性 > 可用性 > 可擴展性
