需求分析，即分析需求，分析軟件用戶需要解決的問題。

需求分析的下一環(huán)節(jié)是軟件的整體架構(gòu)設(shè)計，需求是輸入，架構(gòu)是輸出，需求決定了架構(gòu)。

決定架構(gòu)的是軟件的所有需求嗎？肯定不是，真正決定架構(gòu)設(shè)計的是關(guān)鍵需求或用戶要解決的關(guān)鍵問題，其余非關(guān)鍵性的需求或非關(guān)鍵性的問題，可以用來驗證軟件架構(gòu)設(shè)計的合理性。

需求分析，是在談什么？談識別關(guān)鍵需求。

如何識別關(guān)鍵需求呢？

關(guān)鍵需求具有決定性的意義和價值，根據(jù)筆者所參與研發(fā)過軟件，總結(jié)為：關(guān)鍵需求往往是基礎(chǔ)需求、核心需求和高風(fēng)險需求。

• 基礎(chǔ)需求：基礎(chǔ)需求體現(xiàn)在軟件上是基礎(chǔ)功能，往往具有 “穩(wěn)定” 和 “原子化” 特征；基礎(chǔ)功能很穩(wěn)定，很少受到需求變動的影響；而且，基礎(chǔ)功能往往不會再拆分；基于基礎(chǔ)功能，軟件往往會衍生出更多的擴(kuò)展功能；在電商系統(tǒng)中，像 “商品”、“訂單”、“支付” 等屬于軟件的基礎(chǔ)功能，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行擴(kuò)展的 “營銷”、“評論”、“客服” 則屬于軟件的擴(kuò)展功能。

• 核心需求：核心需求很容易理解，往往是軟件必須要提供的能力，失去了核心需求，軟件則沒有意義；比如，移動手機(jī)系統(tǒng)的電話功能、智能汽車的駕駛功能、微信軟件的聊天功能等等；識別關(guān)鍵需求，往往從識別用戶必須要解決的關(guān)鍵問題入手來確認(rèn)核心需求。

• 高風(fēng)險需求：高風(fēng)險需求往往會影響軟件研發(fā)的成敗，必須在軟件架構(gòu)設(shè)計時充分考慮其高風(fēng)險性，提出解決方案，降低或消除其風(fēng)險；高風(fēng)險需求更多體現(xiàn)在非功能需求方面，比如：在電商系統(tǒng)中用戶搜索任何一類商品必須在 0.5 秒內(nèi)看到結(jié)果，在水利監(jiān)測系統(tǒng)中任意1~3臺服務(wù)器宕機(jī)都不會影響水情警報的告警。

所以，架構(gòu)師在接觸到紛繁復(fù)雜的一堆需求時，切忌眉毛胡子一把抓地逐一分析，而應(yīng)該將精力放在識別關(guān)鍵需求上面。

關(guān)鍵需求 = 基礎(chǔ)需求 || 核心需求 || 高風(fēng)險需求。

普適需求分析模型

這里，以 IM 系統(tǒng)為例，總結(jié)一個普適性的需求分析模型，見下圖。

首先對所有需求點進(jìn)行篩選，區(qū)分出 “功能需求” 和 “非功能需求”；然后對 “功能需求” 進(jìn)行分析，識別出 “基礎(chǔ)功能需求” 和 “擴(kuò)展功能需求”，這樣則將一團(tuán)需求點從同一視角出發(fā)，拆分成了同類要素，整體化繁為簡。

• 基礎(chǔ)功能需求：基礎(chǔ)功能需求是整個系統(tǒng)的核心，往往體現(xiàn)關(guān)鍵需求中的 “基礎(chǔ)需求” 和 “核心需求”； IM 系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能需求包括三部分： “用戶”、“聯(lián)系人” 和 “消息”，“用戶” 描述的是當(dāng)前登錄者， “聯(lián)系人” 描述的是當(dāng)前登錄用戶的好友，“消息” 是 IM 系統(tǒng)最最核心的功能，包括 “私信消息”、“系統(tǒng)消息”、“云消息” 和 “離線消息”。

• 擴(kuò)展功能需求：是對基礎(chǔ)功能需求的擴(kuò)展，擴(kuò)展功能需求的典型特征就是 “變動” 和 “擴(kuò)展”，需求最不穩(wěn)定；在實現(xiàn)擴(kuò)展功能需求時往往基于基礎(chǔ)功能進(jìn)行。IM 系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能需求決定了 整個 IM 的業(yè)務(wù)框架，IM 系統(tǒng)的擴(kuò)展功能需求，如： “群消息”、“多媒體消息”、“子母號”、 “紅包” 等都是基于 IM的 “基礎(chǔ)功能需求” 實現(xiàn)的；據(jù)說，微信的 “搖一搖” 功能，是由三個實習(xí)生用了不到一周時間就上線的功能。

• 非功能需求：非功能需求更多體現(xiàn)的是關(guān)鍵需求中的 “高風(fēng)險需求”；軟件的非功能需求很多，我們對其進(jìn)行歸類和抽象，總結(jié)為高擴(kuò)展需求、高吞吐需求和穩(wěn)定性需求。

  • 高擴(kuò)展—高擴(kuò)展包括功能的高擴(kuò)展和容量的高擴(kuò)展； 功能的高擴(kuò)展是指基于現(xiàn)有功能和代碼，通過簡單改造就可以輕松實現(xiàn)新的功能，這要求系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能的實現(xiàn)做到合適粒度的 “高內(nèi)聚” 和 “低耦合”（在《架構(gòu)技能（三）：擴(kuò)展性》一文中有詳細(xì)分析）； 容量的高擴(kuò)展是指可以輕松地對集群進(jìn)行線性橫向擴(kuò)容，以處理更高流量規(guī)模的訪問請求。

  • 高吞吐—是互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)一直孜孜不倦的所追求的目標(biāo)，如何提高系統(tǒng)的吞吐量呢？需要從兩個方面著手，一是提高系統(tǒng)的并發(fā)量，一是提高系統(tǒng)的處理性能；也就是 “高吞吐” 依賴 “高并發(fā)” 和 “高性能”，這里需要注意，嚴(yán)格地說，在系統(tǒng)資源未耗盡之前提高并發(fā)量可以在一定程度上提高吞吐量；高吞吐、高并發(fā)、高性能是系統(tǒng)在同一維度三個不同視角的描述，一體三面，相互關(guān)聯(lián)。

  • 穩(wěn)定性—穩(wěn)定性包括兩個方面，分別是可用性和可靠性； 可用性是指系統(tǒng)持續(xù)工作的能力，比如系統(tǒng)可以 7 * 24 連續(xù)工作； 可靠性是指系統(tǒng)對于正確的輸入一定會有正確的輸出?？捎眯酝ǔＲ蕾囉谙到y(tǒng)的整體架構(gòu)設(shè)計，而可靠性通常更多的依賴于合理地程序編寫。

直播答題案例

需求分析時，需要識別關(guān)鍵需求，對關(guān)鍵需求進(jìn)行重點剖析，從而由關(guān)鍵需求導(dǎo)出系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計。下面以百萬直播答題系統(tǒng)為例，演示整個過程。

百萬直播答題系統(tǒng)需求描述如下：

直播答題是在視頻直播的基礎(chǔ)上增加了答題的玩法，每場12道題，每次下發(fā)一道題，答題時間10s，作答時間結(jié)束幾秒后下發(fā)答案和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，全部答對者平分獎金，答錯或者超時未作答不可繼續(xù)答題。

對上述文字描述進(jìn)行分析，畫出直播答題系統(tǒng)的客戶端與服務(wù)端之間的交互流程，時序圖如下：

綜合文字描述和時序圖，可以確定系統(tǒng)模塊邊界，業(yè)務(wù)范圍框圖如下：

明確了直播答題系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程、模塊邊界、功能需求和非功能需求后，可以進(jìn)一步分析出其關(guān)鍵需求。

• 百萬用戶同時在線答題，集中在10秒內(nèi)提交答案，對系統(tǒng)的并發(fā)訪問和造成的瞬時負(fù)載是非常高的，這是首當(dāng)其沖最不能忽視的一點，所以 “高并發(fā)訪問” 作為非功能需求，體現(xiàn)了關(guān)鍵需求的高風(fēng)險需求類型；

• 直播答題是在視頻直播的基礎(chǔ)上增加的答題的玩法，視頻直播是整個系統(tǒng)的基座，體現(xiàn)了關(guān)鍵需求的基礎(chǔ)需求類型；

• 直播答題系統(tǒng)解決的是多個用戶在線集中答題的問題，用戶答題是系統(tǒng)必不可少的功能，體現(xiàn)了關(guān)鍵需求的核心需求類型；另外，“平分獎金” 的誘惑肯定會吸引 “黑客用戶” 的蜂擁而至，因此 “防用戶作弊” 也是系統(tǒng)的關(guān)鍵需求。

根據(jù)上述分析，百萬直播答題系統(tǒng)的關(guān)鍵需求包括：

• 高并發(fā)訪問

• 視頻直播

• 用戶答題

• 防用戶作弊

在充分考慮上述四項關(guān)鍵需求后，可以推導(dǎo)出系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計，見下圖。

如何根據(jù)關(guān)鍵需求，推導(dǎo)出系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計？系統(tǒng)的架構(gòu)是如何實現(xiàn)上述關(guān)鍵需求的？以及怎樣用非關(guān)鍵需求驗證架構(gòu)設(shè)計的合理性？在后續(xù)的文章中逐步進(jìn)行分析。

最后，總結(jié)文中關(guān)鍵：

1. 真正決定架構(gòu)設(shè)計的是關(guān)鍵需求，非關(guān)鍵性需求用來驗證軟件架構(gòu)設(shè)計的合理性；

2. 關(guān)鍵需求往往是基礎(chǔ)需求、核心需求和高風(fēng)險需求；

3. 普適性的需求分析模型中，將需求劃分為功能需求和非功能需求，功能需求可劃分為基礎(chǔ)功能需求和擴(kuò)展功能需求；

4. 百萬直播答題案例中，關(guān)鍵需求包括：高并發(fā)訪問、視頻直播、用戶答題、防用戶作弊。