康威定律

Posted 2021-04-24 程序员的那么一点事

Conway’s law 最初是Conway在1967年发表的论文《How Do Committees Invent?》，然后 Fred Brooks 在《人月神话》（The Mythical Man-Month）这本书中引用了这篇论文的结论，并命名为康威定律（Conway’s law）

在康威的这篇文章中，最有名的一句话就是：

Organizations which design systems are constrained to produce designs which are copies of the communication structures of these organizations. - Melvin Conway(1967)

中文直译大概的意思就是：设计系统的组织，其产生的设计等同于组织之内、组织之间的沟通结构。

用通俗的说法就是：组织形式等同系统设计。

康威定律详细介绍

Mike从他的角度归纳这篇论文中的其他一些核心观点，如下：

• 第一定律

• Communication dictates design

• 组织沟通方式会通过系统设计表达出来

• 第二定律

• There is never enough time to do something right, but there is always enough time to do it over

• 时间再多一件事情也不可能做的完美，但总有时间做完一件事情

• 第三定律

• There is a homomorphism from the linear graph of a system to the linear graph of its design organization

• 线型系统和线型组织架构间有潜在的异质同态特性

• 第四定律

• The structures of large systems tend to disintegrate during development, qualitatively more so than with small systems

• 大的系统组织总是比小系统更倾向于分解

人是复杂社会动物

• 第一定律

  Communication dictates design

  组织沟通方式决定系统设计

组织的沟通和系统设计之间的紧密联系，在很多别的领域有类似的阐述。对于复杂的系统，聊设计就离不开聊人与人的沟通，解决好人与人的沟通问题，才能有一个好的系统设计。相信几乎每个程序员都读过的《人月神话》（1975年，感觉都是老古董了，经典的就是经得起时间考验）里面许多观点都和这句话有异曲同工之妙。

比如《人月神话》中最著名的一句话就是

Adding manpower to a late software project makes it later --Fred Brooks, (1975)

为了赶进度加程序员就像用水去灭油锅里的火一样（无奈大家还是前赴后继）。

为什么？人月神话也给出了很简洁的答案：

沟通成本 = n(n-1)/2，沟通成本随着项目或者组织的人员增加呈指数级增长。是的，项目管理这个算法的复杂度是O(n^2)。

举个例子:

• 5个人的项目组，需要沟通的渠道是 5*(5–1)/2 = 10

• 15个人的项目组，需要沟通的渠道是15*(15–1)/2 = 105

• 50个人的项目组，需要沟通的渠道是50*(50–1)/2 = 1,225

• 150个人的项目组，需要沟通的渠道是150*(150–1)/2 = 11,175

Mike还举了一个非常有意思的理论，叫“Dunbar Number”，这是一个叫Dunbar（废话）生物学家在1992年最早提出来的。最初，他发现灵长类的大脑容量和其对应的族群大小有一定关联，进而推断出人类的大脑能维系的关系的一些有趣估计。

举例来说

• 亲密（intimate）朋友: 5

• 信任（trusted）朋友: 15

• 酒肉（close）朋友: 35

• 照面（casual）朋友: 150

是不是和上面的沟通成本的数字很貌似有关联？是的，我们的大脑智力只能支持我们维系这么多的关系。

沟通的问题，会带来系统设计的问题，进而影响整个系统的开发效率和最终产品结果。

一口气吃不成胖子，先搞定能搞定的

• 第二定律:

• There is never enough time to do something right, but there is always enough time to do it over

• 时间再多一件事情也不可能做的完美，但总有时间做完一件事情

Eric Hollnagel是敏捷开发社区的泰斗之一，在他《Efficiency-Effectiveness Trade Offs》 一书中解释了类似的论点。

Problem too complicated? Ignore details. 
Not enough resources?Give up features.

系统越做越复杂，功能越来越多，外部市场的竞争越来越剧烈，投资人的期待越来越高。但人的智力是有上限的，即使再牛逼的人，融到钱再多也不一定招到足够多合适的人。对于一个巨复杂的系统，我们永远无法考虑周全。Eric认为，这个时候最好的解决办法竟然是——“破罐子破摔”。

其实我们在日常开发中也经常碰到。产品经理的需求太复杂了？适当忽略一些细节，先抓主线。产品经理的需求太多了？放弃一些功能。

据说Eric被一家航空公司请去做安全咨询顾问，复杂保证飞机飞行系统的稳定性和安全性。Eric认为做到安全有两种方式：

• 常规的安全指的是尽可能多的发现并消除错误的部分，达到绝对安全，这是理想。

• 另一种则是弹性安全，即使发生错误，只要及时恢复，也能正常工作，这是现实。

对于飞机这样的复杂系统，再牛逼的人也无法考虑到漏洞的方方面面，所以Eric建议放弃打造完美系统的想法，而是通过不断的试飞，发现问题，确保问题发生时，系统能自动复原即可，而不追求飞行系统的绝对正确和安全。

下面的图很好的解释了这个过程：

听着很耳熟不是吗？这不就是 持续集成 和敏捷开发吗？的确就是。

另一方面，这和互联网公司维护的分布式系统的弹性设计也是一个道理。对于一个分布式系统，我们几乎永远不可能找到并修复所有的bug，单元测试覆盖1000%也没有用，错误流淌在分布式系统的血液里。解决方法不是消灭这些问题，而是容忍这些问题，在问题发生时，能自动回复，微服务组成的系统，每一个微服务都可能挂掉，这是常态，我们只有有足够的冗余和备份即可。即所谓的 弹性设计（Resilience） 或者叫高可用设计（High Availability）。

种瓜得瓜，做独立自治的字系统减少沟通成本

• 第三定律

• There is a homomorphism from the linear graph of a system to the linear graph of its design organization

• 线型系统和线型组织架构间有潜在的异质同态特性

这是康威第一定律组织和设计间内在关系的一个具体应用。更直白的说，你想要什么样的系统，就搭建什么样的团队。如果你的团队分成前端团队，Java后台开发团队，DBA团队，运维团队，你的系统就会长成下面的样子：

相反，如果你的系统是按照业务边界划分的，大家按照一个业务目标去把自己的模块做出小系统，小产品的话，你的大系统就会长成下面的样子，即微服务的架构

微服务的理念团队间应该是 inter-operate, not integrate 。inter-operate是定义好系统的边界和接口，在一个团队内全栈，让团队自治，原因就是因为如果团队按照这样的方式组建，将沟通的成本维持在系统内部，每个子系统就会更加内聚，彼此的依赖耦合能变弱，跨系统的沟通成本也就能降低。

合久必分，分而治之

• 第四定律

• The structures of large systems tend to disintegrate during development, qualitatively more so than with small systems

• 大的系统组织总是比小系统更倾向于分解

前面说了，人是复杂的社会动物，人与人的通过非常复杂。但是当我们面对复杂系统时，又往往只能通过增加人力来解决。这时，我们的组织一般是如何解决这个沟通问题的呢？Divide and conquer,分而治之。大家看看自己的公司的组织，是不是一个一线经理一般都是管理15个人以下的？二线经理再管理更少的一线？三线再管理更少的，以此类推。（这里完全没有暗示开发经理比程序猿更难管理）

所以，一个大的组织因为沟通成本/管理问题，总为被拆分成一个个小团队。

• 创业的想法太好了，反正风投钱多，多招点程序猿

• 人多管不过来啊，找几个经理帮我管，我管经理

• 最后， 康威定律 告诉我们组织沟通的方式会在系统设计上有所表达，每个经理都被赋予一定的职责去做大系统的某一小部分，他们和大系统便有了沟通的边界，所以大的系统也会因此被拆分成一个个小团队负责的小系统（微服务是一种好的模式）

康威定律如何解释微服务的合理性

了解了康威定律是什么，再来看看他如何在半个世纪前就奠定了微服务架构的理论基础。

• 人与人的沟通是非常复杂的，一个人的沟通精力是有限的，所以当问题太复杂需要很多人解决的时候，我们需要做拆分组织来达成对沟通效率的管理

• 组织内人与人的沟通方式决定了他们参与的系统设计，管理者可以通过不同的拆分方式带来不同的团队间沟通方式，从而影响系统设计

• 如果子系统是内聚的，和外部的沟通边界是明确的，能降低沟通成本，对应的设计也会更合理高效

• 复杂的系统需要通过容错弹性的方式持续优化，不要指望一个大而全的设计或架构，好的架构和设计都是慢慢迭代出来的

带来的具体的实践建议是：

• 我们要用一切手段提升沟通效率，比如slack，github，wiki。能2个人讲清楚的事情，就不要拉更多人，每个人每个系统都有明确的分工，出了问题知道马上找谁，避免踢皮球的问题。

• 通过MVP的方式来设计系统，通过不断的迭代来验证优化，系统应该是弹性设计的。

• 你想要什么样的系统设计，就架构什么样的团队，能扁平化就扁平化。最好按业务来划分团队，这样能让团队自然的自治内聚，明确的业务边界会减少和外部的沟通成本，每个小团队都对自己的模块的整个生命周期负责，没有边界不清，没有无效的扯皮，inter-operate, not integrate。

• 做小而美的团队，人多会带来沟通的成本，让效率下降。亚马逊的Bezos有个逗趣的比喻，如果2个披萨不够一个团队吃的，那么这个团队就太大了。事实上一般一个互联网公司小产品的团队差不多就是7，8人左右（包含前后端测试交互用研等，可能身兼数职）。

再对应下衡量微服务的标准，我们很容易会发现他们之间的密切关系：

• 分布式服务组成的系统

• 按照业务而不是技术来划分组织

• 做有生命的产品而不是项目

• Smart endpoints and dumb pipes（我的理解是强服务个体和弱通信）

• 自动化运维（DevOps）

• 容错

• 快速演化