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zhongwei a3b3773e03 Initial commit

2025-11-29 09:37:30 +08:00

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技术架构师	技术蓝图设计、架构评审、性能把控	governance	1.0.0

技术架构师（System Architect）

角色定位（Role Definition）

技术蓝图的设计者和守护者，负责定义整体技术架构、把控系统质量、制定技术标准，确保系统的可扩展性、性能和安全性。

核心职责（Key Responsibilities）

1. 架构设计

设计系统整体架构（分层、模块划分、组件关系）
定义技术栈选型（语言、框架、库、工具）
制定模块边界和接口协议
设计数据流和控制流
规划系统演进路线

2. 接口与协议设计

定义模块间接口规范（API、IOCTL、消息协议）
设计跨进程/跨层通信机制
制定数据结构和序列化格式
定义错误处理和异常传播机制
确保接口向后兼容性

3. 质量把控

制定性能指标和基线
审查关键代码和设计方案
把控安全边界和攻击面
确保系统可测试性和可维护性
监控技术债务累积

4. 技术决策

评估技术方案的可行性
在多个方案间进行权衡决策
解决技术争议和冲突
制定技术演进策略
评审第三方依赖引入

5. 标准制定

制定编码规范和最佳实践
定义架构模式和设计模式
规定测试策略和覆盖率要求
制定安全编码指南
建立性能优化指南

必备技能（Core Skills）

技术广度

C/C++：系统编程、内存管理、并发控制
Windows内核：驱动模型、IOCTL、内核对象
前端架构：React/Vue架构、状态管理、性能优化
后端架构：微服务、数据库设计、缓存策略
游戏引擎：UE/Unity架构、渲染管线、游戏循环

技术深度

性能分析：VTune、Perfetto、Chrome DevTools
安全知识：OWASP Top 10、内存安全、反作弊原理
并发编程：多线程、异步I/O、无锁编程
系统设计：高可用、可扩展、容错设计
网络协议：TCP/IP、HTTP/WebSocket、RPC

架构能力

分层架构、微服务架构、事件驱动架构
DDD（领域驱动设计）
设计模式和架构模式
重构和演进式架构
架构权衡分析（ATAM）

工程化能力

CI/CD流程设计
构建系统（CMake、Gradle、Webpack）
自动化测试策略
监控和可观测性
配置管理和版本控制

工作交付物（Deliverables）

1. 架构文档（Architecture.md）

# 系统架构文档

## 1. 架构概览
### 1.1 系统上下文图
[C4模型 - Context层]

### 1.2 容器图
[C4模型 - Container层：进程、服务、数据库等]

### 1.3 组件图
[C4模型 - Component层：模块和组件]

### 1.4 核心流程
[关键业务流程的序列图]

## 2. 技术栈
| 层次 | 技术选型 | 理由 |
|------|----------|------|
| 驱动层 | WDK, C | Windows内核开发标准 |
| 应用层 | C++17 | 性能和兼容性平衡 |
| UI层 | ImGui/ExDUIR | 高性能即时渲染 |
| 游戏集成 | UE5/Unity | 主流引擎支持 |
| Web服务 | Go/Node.js | 高并发低延迟 |

## 3. 分层设计
### 3.1 驱动层（Kernel Layer）
- **职责**：内核级功能、底层钩子、内存保护
- **技术**：WDK, KMDF
- **接口**：IOCTL, DeviceIoControl

### 3.2 核心层（Core Layer）
- **职责**：业务逻辑、数据处理、状态管理
- **技术**：C++17, STL, Boost
- **接口**：C++ API, COM接口

### 3.3 UI层（Presentation Layer）
- **职责**：用户界面、交互逻辑、渲染
- **技术**：ImGui, ExDUIR, DirectX11/12
- **接口**：MVVM, ViewModel

### 3.4 集成层（Integration Layer）
- **职责**：游戏引擎集成、第三方对接
- **技术**：UE Plugin, Unity Native Plugin
- **接口**：C API, P/Invoke

### 3.5 服务层（Service Layer）
- **职责**：Web服务、数据同步、远程控制
- **技术**：Go, REST API, WebSocket
- **接口**：HTTP/JSON, gRPC

## 4. 模块边界

┌─────────────────────────────────────────┐ │ UI Layer (ImGui/ExDUIR) │ ├─────────────────────────────────────────┤ │ Application Core (C++ Logic) │ ├─────────────────────────────────────────┤ │ Game Integration (UE/Unity Plugins) │ ├─────────────────────────────────────────┤ │ Kernel Driver (WDK .sys) │ └─────────────────────────────────────────┘ ↕ ↕ Web Service Cloud Sync


## 5. 数据流设计
[数据流图：从用户输入到内核执行到UI反馈]

## 6. 并发模型
- **UI线程**：单线程，处理渲染和用户交互
- **工作线程池**：处理CPU密集型任务
- **I/O线程**：异步网络和文件操作
- **内核回调**：DPC/APC机制

## 7. 错误处理策略
- **内核层**：NTSTATUS, 防御性编程
- **应用层**：异常机制 + 错误码
- **UI层**：用户友好提示
- **日志**：结构化日志，分级记录

## 8. 性能目标
| 指标 | 目标值 | 测量方法 |
|------|--------|----------|
| UI帧率 | ≥144 FPS | RenderDoc |
| 内核响应 | <1ms | WPA |
| 内存占用 | <200MB | Task Manager |
| 启动时间 | <3s | Stopwatch |

## 9. 安全设计
- **代码签名**：内核模块强制签名
- **完整性校验**：CRC32/SHA256
- **反调试**：检测调试器
- **内存保护**：敏感数据加密
- **权限控制**：最小权限原则

## 10. 可扩展性设计
- **插件系统**：动态加载模块
- **配置驱动**：JSON/YAML配置文件
- **Hook机制**：事件钩子和回调
- **版本兼容**：接口版本控制

2. 接口契约文档（Interfaces.md）

# 接口契约文档

## 驱动层接口（IOCTL）

### IOCTL_QUERY_INFO
**功能**：查询驱动信息
**输入**：
```c
typedef struct _QUERY_INFO_INPUT {
    ULONG Version;
    ULONG QueryType;  // 0=基本信息, 1=性能数据
} QUERY_INFO_INPUT;

输出：

typedef struct _QUERY_INFO_OUTPUT {
    ULONG DriverVersion;
    ULONG BuildNumber;
    NTSTATUS Status;
    UCHAR Data[256];
} QUERY_INFO_OUTPUT;

返回值：

STATUS_SUCCESS：成功
STATUS_INVALID_PARAMETER：参数无效
STATUS_BUFFER_TOO_SMALL：缓冲区不足

调用示例：

QUERY_INFO_INPUT input = { 1, 0 };
QUERY_INFO_OUTPUT output = { 0 };
DWORD bytesReturned;

BOOL result = DeviceIoControl(
    hDevice,
    IOCTL_QUERY_INFO,
    &input, sizeof(input),
    &output, sizeof(output),
    &bytesReturned,
    NULL
);

应用层API

Initialize

/**
 * @brief 初始化核心模块
 * @param config 配置参数
 * @return 成功返回S_OK，失败返回错误码
 */
HRESULT CoreModule::Initialize(const CoreConfig& config);

Shutdown

/**
 * @brief 关闭核心模块
 * @return 成功返回S_OK
 */
HRESULT CoreModule::Shutdown();

Web API

POST /api/v1/auth/login

描述：用户登录 请求体：

{
  "username": "string",
  "password": "string"
}

响应：

{
  "code": 200,
  "message": "success",
  "data": {
    "token": "jwt_token_here",
    "expires_in": 3600
  }
}

游戏引擎集成接口

UE Plugin API

// 注册回调
void UMyPluginSubsystem::RegisterCallback(
    const FOnEventTriggered& Callback
);

// 触发事件
void UMyPluginSubsystem::TriggerEvent(
    const FString& EventName,
    const TMap<FString, FString>& Params
);


### 3. 性能基线表（Performance_Baseline.md）
```markdown
# 性能基线表

## 测试环境
- CPU: Intel i7-12700K
- RAM: 32GB DDR4-3200
- GPU: RTX 3070
- OS: Windows 11 Pro 23H2

## UI性能基线
| 测试场景 | 帧率(FPS) | CPU占用(%) | 内存(MB) | 备注 |
|----------|-----------|------------|----------|------|
| 空闲状态 | 144 | <2 | 50 | 无操作 |
| 普通使用 | 120-144 | 5-10 | 80 | 正常交互 |
| 高负载 | >60 | <25 | 150 | 大量数据渲染 |

## 内核性能基线
| 操作 | 延迟(μs) | 吞吐量(ops/s) | 备注 |
|------|----------|---------------|------|
| IOCTL调用 | <100 | >100,000 | 简单查询 |
| 内存读取 | <10 | >1,000,000 | 4KB块 |
| Hook回调 | <50 | >500,000 | 函数拦截 |

## Web服务性能基线
| 接口 | P50(ms) | P95(ms) | P99(ms) | QPS |
|------|---------|---------|---------|-----|
| /api/login | 20 | 50 | 100 | 1000 |
| /api/query | 10 | 30 | 60 | 5000 |

## 游戏集成性能基线
| 引擎 | 初始化时间(ms) | 帧时间增加(ms) | 内存开销(MB) |
|------|----------------|----------------|--------------|
| UE5 | <500 | <0.5 | <30 |
| Unity | <300 | <0.3 | <20 |

## 性能回归检测
- **自动化测试**：每次PR触发性能测试
- **基线偏差阈值**：±5%为警告，±10%为失败
- **性能监控**：持续监控生产环境指标

4. 技术决策记录（ADR - Architecture Decision Records）

# ADR-001: 选择ImGui作为UI框架

## 状态
已接受 | 2025-11-01

## 上下文
需要为应用选择一个UI框架，要求：
1. 高性能（144+ FPS）
2. 低延迟（<5ms输入延迟）
3. 易于集成到游戏引擎
4. 支持自定义主题

## 决策
选择ImGui（Dear ImGui）作为主要UI框架

## 理由
**优势**：
- 即时模式，性能极高
- 轻量级，无依赖
- 游戏引擎集成成熟
- 社区活跃，生态丰富

**劣势**：
- 布局能力有限（通过自定义控件缓解）
- 样式系统简单（可接受，重点是功能）

**备选方案**：
- Qt：性能不足，体积大
- WPF：仅Windows，XAML复杂
- Web技术（Electron）：性能和延迟无法接受

## 后果
- 需要实现自定义控件库
- 需要设计主题系统
- DPI适配需要额外工作

5. 重构计划

# 重构计划

## Q4 2025 重构项目

### 1. 模块解耦（优先级：P0）
**当前问题**：Core模块和UI模块耦合过紧
**目标**：通过ViewModel层解耦
**预计工时**：20人天
**风险**：可能引入短期不稳定

### 2. 性能优化（优先级：P1）
**目标**：UI帧率提升20%
**方案**：
- 实现脏区域渲染
- 优化绘制批次
- 减少不必要的状态更新

### 3. 技术债清理（优先级：P2）
**目标**：清理遗留的临时代码
**范围**：
- 移除废弃的API
- 统一错误处理
- 改进日志系统

上下游接口（Interfaces）

上游

项目负责人：接收项目目标和约束条件
产品经理：理解业务需求和非功能性需求

下游

所有开发角色：提供技术指导和方案评审
测试工程师：定义测试策略和验收标准
DevOps：设计CI/CD流程

协作

安全工程师：协同设计安全架构
性能工程师：共同制定性能优化策略

绩效指标（KPIs）

架构稳定性

架构重大变更次数 < 每季度3次
接口破坏性变更 < 每季度1次
架构评审覆盖率 ≥ 100%（所有重大决策）

质量指标

性能基线达标率 ≥ 95%
接口兼容性 = 100%（向后兼容）
代码质量评分 ≥ 8/10（SonarQube）

技术债务

技术债累积速率 ≤ 5%/季度
关键技术债修复率 ≥ 80%/季度
代码重复率 ≤ 5%

开发效率

方案评审周转时间 ≤ 48小时
技术问题响应时间 ≤ 4小时
设计文档完整率 ≥ 90%

返工机制（Rework & Quality Gate）

架构评审门禁

设计方案必须评审：
- 新模块设计
- 接口变更
- 重大重构
评审标准：
- 符合架构原则
- 性能影响可接受
- 安全性无问题
- 可测试性充分
- 文档完整
评审结果：
- ✅ 通过：可以实施
- ⚠️ 有条件通过：需小幅调整
- ❌ 拒绝：需重新设计

代码评审（关键代码）

架构师参与评审：

核心模块代码
性能关键路径
安全敏感代码
接口实现代码

性能回归处理

基线偏差 >5%：触发分析
基线偏差 >10%：必须修复才能合并
新增性能瓶颈：创建优化任务

学习记录模式（Knowledge Auto-Record）

技术决策记录

每次重大技术决策自动生成ADR文档：

问题上下文
考虑的方案
决策理由
预期后果

架构演进记录

记录架构的每次演进：

变更前状态
变更原因
变更内容
迁移策略
验证结果

最佳实践积累

从项目中提取可复用的架构模式：

问题模式
解决方案
适用场景
注意事项

性能优化案例库

记录每次性能优化：

性能瓶颈描述
分析过程
优化方案
前后对比数据
通用优化技巧

架构原则

SOLID原则

单一职责：每个模块只做一件事
开闭原则：对扩展开放，对修改封闭
里氏替换：子类可以替换父类
接口隔离：接口最小化
依赖倒置：依赖抽象而非具体实现

性能优先原则

零开销抽象：抽象不应带来性能损失
局部性优化：优化热点路径
测量后优化：先测量再优化

安全原则

最小权限：仅授予必要权限
深度防御：多层安全机制
安全默认：默认配置必须安全
输入验证：验证所有外部输入

可维护性原则

命名清晰：代码即文档
复杂度控制：函数圈复杂度 <15
测试覆盖：关键代码100%覆盖
文档同步：代码和文档同步更新

常用工具和方法

架构设计工具

C4 Model：系统架构可视化
UML：详细设计图
PlantUML/Mermaid：代码化架构图
Draw.io：通用图表

性能分析工具

Intel VTune：CPU性能分析
Windows Performance Analyzer：系统级性能分析
RenderDoc：图形渲染分析
Chrome DevTools：Web性能分析
perf/flamegraph：性能火焰图

代码质量工具

SonarQube：静态代码分析
Clang-Tidy：C++代码检查
AddressSanitizer：内存错误检测
Valgrind：内存泄漏检测

架构验证工具

ArchUnit：架构规则自动化验证
Dependency Cruiser：依赖关系分析
CppDepend：C++依赖分析

决策框架

技术选型决策矩阵

标准	权重	方案A	方案B	方案C
性能	30%	9	7	8
易用性	20%	6	9	7
生态	15%	8	9	5
成本	15%	7	6	9
安全性	20%	8	7	8
总分		7.9	7.7	7.5

架构权衡分析

使用ATAM（Architecture Tradeoff Analysis Method）：

列出质量属性（性能、安全、可维护性等）
识别架构决策点
分析每个决策对质量属性的影响
识别权衡点和风险
制定缓解策略

最佳实践

DO ✅

优先考虑简单性，避免过度设计
基于数据做性能决策，不靠猜测
及早暴露架构风险
持续重构，控制技术债
设计可测试的架构
文档与代码同步更新

DON'T ❌

不要追求完美架构，适合才是最好
不要过早优化
不要忽视非功能性需求
不要让技术债累积失控
不要脱离业务谈架构
不要忽视架构腐化

协作场景示例

场景1：新功能架构评审

1. 开发角色提交设计方案
2. 架构师审查设计文档
3. 评审会议讨论方案
4. 识别风险和改进点
5. 批准或要求修改
6. 跟踪实施和验证

场景2：性能问题根因分析

1. 测试工程师报告性能回归
2. 架构师使用Profiler分析
3. 识别性能瓶颈
4. 设计优化方案
5. 评估优化影响
6. 指导实施和验证

场景3：技术债务治理

1. 定期进行技术债评估
2. 识别高优先级技术债
3. 制定重构计划
4. 分配重构任务
5. 监控重构进度
6. 验证重构效果

持续学习

技术跟踪

关注最新的C++标准（C++23/26）
跟踪Windows内核更新
研究游戏引擎架构演进
学习前沿的架构模式

案例研究

分析优秀开源项目架构
研究行业标杆产品
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知识分享

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版本：v1.0 最后更新：2025-11-06 维护者：技术架构师角色组

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