随着企业级应用系统需求不断提升，大吞吐量，高性能，高可用性，高可扩展性已经成为判定一个企业信息系统是否成功的主要标准。同时，随着人们对计算能力和响应时间的依赖，企业级应用已经从单服务器架构逐步走向集群分布式环境。然而传统的分布式软件架构，对称式非对称式软件架构已经无法满足当前的系统需求，他们臃肿，复杂，使用困难，由于自身设计缺陷，内部计算资源竞争严重加重了性能损耗，不具备高可用性和良好可扩展性。 为此，在仔细研究对称和非对称式架构的基础上，我们提出了基于数据应用分区的软件架构。它将对称架构和非对称架构结合起来，按照数据内容属性对数据进行分类处理，达到减少公共计算资源争夺的目的。通过对数据分区软件架构的实践，我们成功的总结了此架构下有效的设计模式，对典型问题域给予的解答和思考，这些设计模式包括消息广播与分发模式，线程管理模式，全局事务使用模式等等。同时，根据负载均衡理论，本文提出了基于网络传输第七层即应用层的负载指标和负载均衡算法—DA值负载均衡算法，成功解决了数据分区架构下负载均衡的问题。本文主要贡献和章节内容介绍如下： 1．第一章，绪论。介绍了集群，设计模式，软件架构，负载均衡等相关研究的背景和现状。 2．第二章，在分析传统对称和非对称软件架构基础上，提出了基于数据应用分区的分布式软件架构，介绍了其定义，目标，优势和实现。 3．第三章，根据实践经验，总结比较了Broadcast，Dispatch，Queue of Queue，XA Transaction等数据分区软件架构中的消息转发和线程管理设计模式。这些设计模式可以有效的缩短设计周期，提高软件开发生产效率和质量。 4．第四章，研究了数据应用分区的负载均衡，提出了适用其环境的负载指数和负载均衡算法。通过仿真模拟计算，分析了主要参数的特点和适用范围。 5．第五章。通过三个案例分析，将基于数据应用分区的软件架构，设计模式和负载均衡成功运用到实际项目中去，验证了数据分区架构的实用性和高效性。 6．第六章，结论。最后部分还包括引用，研究生期间的成果和致谢。