第二章：系统架构设计 - AI 架构师的设计思路

本章节我将展示如何让 Kiro 从需求文档生成专业的系统架构设计，体验 AI 架构师的设计思维。

在上一章中，我们已经通过 Spec Coding 获得了一份专业的需求文档。现在是时候让 AI 架构师登场，为我们的智能测试平台设计一个可扩展、高性能的系统架构。

第一步：向 Kiro 提出架构设计需求

我使用了这样的提示词：

基于上一章生成的需求文档，请为智能测试平台设计完整的系统架构。需要包含：

整体架构图和技术栈选择

前后端分离的详细设计

数据库设计方案

API 接口规范

部署架构建议

重点考虑：可扩展性、性能、安全性、开发效率

第二步：Kiro 生成的架构设计文档

整体架构设计

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    智能测试平台架构图                          │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│  前端层 (Frontend Layer)                                    │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────────┐    │
│  │  React 18 + TypeScript + Tailwind CSS              │    │
│  │  ├── 用户认证模块                                    │    │
│  │  ├── 测试用例管理                                    │    │
│  │  ├── API 测试界面                                   │    │
│  │  ├── UI 自动化测试                                  │    │
│  │  ├── AI 聊天助手                                    │    │
│  │  └── 实时监控面板                                    │    │
│  └─────────────────────────────────────────────────────┘    │
│                           │                                  │
│                    HTTPS/WebSocket                          │
│                           │                                  │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│  API 网关层 (API Gateway)                                   │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────────┐    │
│  │  Nginx + 负载均衡                                    │    │
│  │  ├── SSL 终端                                       │    │
│  │  ├── 请求路由                                        │    │
│  │  ├── 限流控制                                        │    │
│  │  └── 静态资源服务                                     │    │
│  └─────────────────────────────────────────────────────┘    │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│  应用服务层 (Application Layer)                              │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────────┐    │
│  │  FastAPI + Python 3.11                             │    │
│  │  ├── 认证服务 (JWT)                                 │    │
│  │  ├── 测试管理服务                                    │    │
│  │  ├── API 测试引擎                                   │    │
│  │  ├── UI 测试引擎 (Playwright)                       │    │
│  │  ├── AI 服务 (LangChain)                           │    │
│  │  ├── 报告生成服务                                    │    │
│  │  └── WebSocket 服务                                │    │
│  └─────────────────────────────────────────────────────┘    │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│  任务队列层 (Task Queue Layer)                              │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────────┐    │
│  │  Celery + Redis                                     │    │
│  │  ├── 异步测试执行                                    │    │
│  │  ├── 定时任务调度                                    │    │
│  │  ├── 报告生成任务                                    │    │
│  │  └── 通知推送任务                                    │    │
│  └─────────────────────────────────────────────────────┘    │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│  数据存储层 (Data Storage Layer)                            │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────────┐    │
│  │  SQLite (开发) / PostgreSQL (生产)                  │    │
│  │  ├── 用户数据                                        │    │
│  │  ├── 测试用例数据                                    │    │
│  │  ├── 执行历史                                        │    │
│  │  └── 报告数据                                        │    │
│  └─────────────────────────────────────────────────────┘    │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────────┐    │
│  │  Redis 缓存                                         │    │
│  │  ├── 会话存储                                        │    │
│  │  ├── 任务队列                                        │    │
│  │  └── 实时数据缓存                                     │    │
│  └─────────────────────────────────────────────────────┘    │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

技术栈选择与理由

前端技术栈

React 18 + TypeScript：现代化开发体验，类型安全
Tailwind CSS：快速样式开发，一致的设计系统
Vite：快速构建工具，优秀的开发体验
Zustand：轻量级状态管理
React Query：服务端状态管理

后端技术栈

FastAPI：高性能 Python Web 框架，自动 API 文档
SQLAlchemy：强大的 ORM 框架
Pydantic：数据验证和序列化
Celery：分布式任务队列
Redis：缓存和消息队列

AI 集成

LangChain：LLM 应用开发框架
OpenAI API：GPT 模型集成
Playwright：现代化 Web 自动化

数据库设计方案

-- 用户管理表
CREATE TABLE users (
    id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
    email VARCHAR(255) UNIQUE NOT NULL,
    password_hash VARCHAR(255) NOT NULL,
    full_name VARCHAR(255),
    role VARCHAR(50) DEFAULT 'tester',
    is_active BOOLEAN DEFAULT TRUE,
    created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
    updated_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);

-- 测试项目表
CREATE TABLE projects (
    id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
    name VARCHAR(255) NOT NULL,
    description TEXT,
    owner_id INTEGER REFERENCES users(id),
    created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
    updated_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);

-- 测试用例表
CREATE TABLE test_cases (
    id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
    title VARCHAR(255) NOT NULL,
    description TEXT,
    steps TEXT,
    expected_result TEXT,
    priority VARCHAR(20) DEFAULT 'medium',
    status VARCHAR(20) DEFAULT 'active',
    project_id INTEGER REFERENCES projects(id),
    created_by INTEGER REFERENCES users(id),
    created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
    updated_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);

-- API 测试表
CREATE TABLE api_tests (
    id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
    name VARCHAR(255) NOT NULL,
    method VARCHAR(10) NOT NULL,
    url VARCHAR(500) NOT NULL,
    headers TEXT, -- JSON 格式
    body TEXT,
    expected_status INTEGER,
    expected_response TEXT,
    project_id INTEGER REFERENCES projects(id),
    created_by INTEGER REFERENCES users(id),
    created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);

-- UI 测试表
CREATE TABLE ui_tests (
    id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
    name VARCHAR(255) NOT NULL,
    script TEXT NOT NULL, -- Playwright 脚本
    target_url VARCHAR(500),
    browser VARCHAR(50) DEFAULT 'chromium',
    project_id INTEGER REFERENCES projects(id),
    created_by INTEGER REFERENCES users(id),
    created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);

-- 测试执行历史表
CREATE TABLE test_executions (
    id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
    test_type VARCHAR(20) NOT NULL, -- 'api', 'ui', 'manual'
    test_id INTEGER NOT NULL,
    status VARCHAR(20) NOT NULL, -- 'running', 'passed', 'failed'
    result TEXT, -- JSON 格式的详细结果
    duration INTEGER, -- 执行时间（毫秒）
    executed_by INTEGER REFERENCES users(id),
    executed_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);

-- 测试报告表
CREATE TABLE test_reports (
    id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
    name VARCHAR(255) NOT NULL,
    project_id INTEGER REFERENCES projects(id),
    total_tests INTEGER DEFAULT 0,
    passed_tests INTEGER DEFAULT 0,
    failed_tests INTEGER DEFAULT 0,
    report_data TEXT, -- JSON 格式
    generated_by INTEGER REFERENCES users(id),
    generated_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);

API 接口规范

认证相关接口

# 用户注册
POST /api/auth/register
{
    "email": "user@example.com",
    "password": "password123",
    "full_name": "Test User"
}

# 用户登录
POST /api/auth/login
{
    "email": "user@example.com",
    "password": "password123"
}

# 获取用户信息
GET /api/auth/me
Authorization: Bearer <token>

测试用例管理接口

# 获取测试用例列表
GET /api/test-cases?project_id=1&page=1&limit=20

# 创建测试用例
POST /api/test-cases
{
    "title": "登录功能测试",
    "description": "验证用户登录功能",
    "steps": "1. 输入用户名\n2. 输入密码\n3. 点击登录",
    "expected_result": "成功登录到系统",
    "priority": "high",
    "project_id": 1
}

# 更新测试用例
PUT /api/test-cases/{id}

# 删除测试用例
DELETE /api/test-cases/{id}

API 测试接口

# 执行 API 测试
POST /api/api-tests/execute
{
    "method": "GET",
    "url": "https://api.example.com/users",
    "headers": {"Authorization": "Bearer token"},
    "expected_status": 200
}

# 获取 API 测试历史
GET /api/api-tests/history?test_id=1

UI 测试接口

# 执行 UI 测试
POST /api/ui-tests/execute
{
    "script": "await page.goto('https://example.com'); await page.click('#login');",
    "browser": "chromium"
}

# 获取测试截图
GET /api/ui-tests/screenshot/{execution_id}

部署架构建议

开发环境

# docker-compose.dev.yml
version: '3.8'
services:
  frontend:
    build: ./frontend
    ports:
      - "3000:3000"
    volumes:
      - ./frontend:/app

  backend:
    build: ./backend
    ports:
      - "8000:8000"
    volumes:
      - ./backend:/app
    environment:
      - DATABASE_URL=sqlite:///./test.db
      - REDIS_URL=redis://redis:6379

  redis:
    image: redis:alpine
    ports:
      - "6379:6379"

  celery:
    build: ./backend
    command: celery -A app.celery_app worker --loglevel=info
    volumes:
      - ./backend:/app
    depends_on:
      - redis

生产环境

# docker-compose.prod.yml
version: '3.8'
services:
  nginx:
    image: nginx:alpine
    ports:
      - "80:80"
      - "443:443"
    volumes:
      - ./nginx.conf:/etc/nginx/nginx.conf
      - ./ssl:/etc/ssl

  frontend:
    build:
      context: ./frontend
      dockerfile: Dockerfile.prod

  backend:
    build:
      context: ./backend
      dockerfile: Dockerfile.prod
    environment:
      - DATABASE_URL=postgresql://user:pass@postgres:5432/testdb
      - REDIS_URL=redis://redis:6379

  postgres:
    image: postgres:15
    environment:
      - POSTGRES_DB=testdb
      - POSTGRES_USER=user
      - POSTGRES_PASSWORD=pass
    volumes:
      - postgres_data:/var/lib/postgresql/data

  redis:
    image: redis:alpine

  celery:
    build:
      context: ./backend
      dockerfile: Dockerfile.prod
    command: celery -A app.celery_app worker --loglevel=info

volumes:
  postgres_data:

第三步：架构设计亮点分析

1. 微服务化设计

前后端完全分离，独立部署
任务队列异步处理，提升性能
模块化设计，便于扩展

2. 性能优化

Redis 缓存热点数据
Celery 异步执行耗时任务
WebSocket 实时通信

3. 安全考虑

JWT 认证机制
API 限流保护
HTTPS 加密传输

4. 可扩展性

容器化部署
水平扩展支持
插件化架构预留

总结

通过 Spec Coding，我们获得了一个专业的系统架构设计。AI 架构师不仅考虑了技术实现，还兼顾了性能、安全、可扩展性等多个维度。

在下一章中，我们将开始前端框架的搭建，看看 AI 如何帮助我们快速搭建现代化的 React 应用。

下期预告：第三章将展示如何使用 Kiro 快速搭建 React + TypeScript + Tailwind CSS 的前端项目，包括项目初始化、组件库配置、路由设计等内容。

讨论交流：欢迎在评论区分享你的想法和问题！

↙↙↙阅读原文可查看相关链接，并与作者交流