projeto de arquitetura

2007 by Pearson Education

Ian Sommerville 2006 Engenharia de Software, 8. edio. Captulo 11 Slide 1

Projeto de Arquitetura



Objetivos l Apresentar projeto de arquitetura e discutir sua

importncial Explicar as decises de projeto de arquitetura que

tm de ser feitasl Apresentar trs estilos complementares de

arquitetura que abrangem a organizao, decomposio e controle

l Discutir como as arquiteturas de referncia so usadas para comunicar e comparar arquiteturas



Tpicos abordadosl Decises de projeto de arquitetural Organizao de sistemal Estilos de decomposio modularl Modelos de controlel Arquiteturas de referncia



Arquitetura de softwarel O processo de projeto para identificar os

subsistemas que constituem um sistema e o framework para controle e comunicao de subsistema denominado projeto de arquitetura.

l A sada desse processo de projeto uma descrio da arquitetura de software.



Projeto de arquitetural o primeiro estgio do processo de projeto

de sistema.l Representa a ligao entre os processos de

especificao e de projeto.l freqentemente conduzido em paralelo

com algumas atividades de especificao.l Envolve a identificao dos componentes

principais do sistema e suas comunicaes.



Vantagens da arquitetura explcital Comunicao de stakeholder

A arquitetura pode ser usada como um foco de discusso pelos stakeholders do sistema.

l Anlise de sistema Se h possibilidade de o sistema atender a

seus requisitos no funcionais.l Reuso em larga escala

A arquitetura pode ser reusvel em uma variedade de sistemas.



Caractersticas de arquitetura e de sistema

l Desempenho Localizar operaes crticas e minimizar comunicaes. Usar

componentes de alta ao invs de baixa granularidade.l Proteo

Usar uma arquitetura em camadas com itens crticos nas camadas mais internas.

l Segurana Localizar caractersticas crticas de segurana em um pequeno

nmero de subsistemas.l Disponibilidade

Incluir componentes redundantes e mecanismos para tolerncia falhas.

l Facilidade de manuteno Usar componentes substituveis e de baixa granulariade.



Conflitos de arquitetural O uso de componentes de alta

granularidade aprimora o desempenho mas diminui a facilidade de manuteno.

l A introduo de dados redundantes aprimora a disponibilidade, mas torna a proteo mais difcil.

l Ao localizar caractersticas relacionadas segurana, geralmente significa maior comunicao e, por essa razo, o desempenho degradado.



Estruturao de sistemal Est relacionado decomposio do sistema em

subsistemas que interagem.l O projeto de arquitetura normalmente expresso

como um diagrama de blocos que apresentam uma viso geral da estrutura do sistema.

l Modelos mais especficos que mostram como os subsistemas compartilham dados, como so distribudos e como interfaceiam uns com os outros, tambm podem ser desenvolvidos.



Sistema de controle robotizado de empacotamento



Diagramas caixa e linhal Muito abstrato no mostram a natureza

dos relacionamento de componentes, nem as propriedades externamente visveis dos subsistemas.

l Contudo, so teis para comunicao com os stakeholders e para planejamento de projeto.



Decises de projeto de arquitetural Projeto de arquitetura um processo criativo

cujas atividades diferem radicalmente dependendo do tipo de sistema que est sendo desenvolvido.

l Contudo, uma srie de decises comuns afetam todos os processos de projeto.



Decises de projeto de arquitetural Existe uma arquitetura genrica de aplicao que

possa ser usada?l Como o sistema ser distribudo?l Quais estilos de arquitetura so apropriados?l Qual ser a abordagem fundamental usada para

estruturar o sistema?l Como o sistema ser decomposto em mdulos? l Qual estratgia deve ser usada?l Como o projeto de arquitetura ser avaliado?l Como a arquitetura do sistema deve ser

documentada?



Reuso de arquitetural Sistemas do mesmo domnio

freqentemente tm arquiteturas similares que refletem os conceitos de domnio.

l As linhas do produto de aplicao so construdas em torno de um ncleo de arquitetura com variantes que satisfazem requisitos especficos de clientes.

l As arquiteturas de aplicao so abordadas no Captulo 13, e linhas de produto no Captulo 18.



Estilos de arquitetural O modelo de arquitetura de um sistema

pode estar de acordo com um modelo ou com um estilo genrico de arquitetura.

l A conscincia desses estilos pode simplificar o problema de definio de arquiteturas de sistema.

l Contudo, a maioria dos sistemas de grande porte so heterogneos e no seguem um nico estilo de arquitetura.



Modelos de arquitetural So usados para documentar um projeto de arquitetura.l odelos estticos de estrutura que mostram os principais

componentes do sistema.l Um modelo dinmico de processo que mostra a estrutura de

processo do sistema.l Um modelo de interface que define as interfaces de

subsistemas.l Modelos de relacionamentos, tal como um modelo de fluxo de

dados, que mostra os relacionamentos dos subsistemas.l Um modelo de distribuio que mostra como subsistemas so

distribudos pelos computadores.



Organizao de sistemal Reflete a estratgia bsica que usada para

estruturar um sistema.l Trs estilos de organizaes so

amplamente usados: O estilo de repositrio de dados

compartilhados; Estilo de servios e servidores compartilhados; Estilo de mquina abstrata ou em camadas.



Modelo de repositriol Os subsistemas devem trocar dados. Isso pode ser

feito de duas maneiras: Os dados compartilhados so mantidos em um banco de

dados central ou repositrio e podem ser acessados por todos os subsistemas;

Cada subsistema mantm seu prprio banco de dados e passa dados explicitamente para outros subsistemas.

l Quando grandes quantidades de dados so compartilhadas, o modelo de repositrio de compartilhamento o mais usado.



Arquitetura de conjunto de ferramentas CASE



Caractersticas de modelo de repositrio

l Vantagens uma maneira eficiente de compartilhar grandes quantidades

de dados; Os subsistemas no necessitam saber como os dados so

produzidos pelo gerenciamento centralizado, por exemplo, backup, proteo, etc.

Um modelo de compartilhamento publicado como o esquema de repositrio.

l Desvantagens Os subsistemas devem estar de acordo com um modelo de

dados do repositrio. , inevitavelmente, um compromisso; A evoluo de dados difcil e dispendiosa; No h escopo para polticas especficas de gerenciamento; Dificuldade para distribuirde forma eficiente.



Modelo cliente-servidorl um modelo distribudo de sistema que mostra

como dado e processamento so distribudos por uma variedade de componentes.

l Estabelece servidores independentes que fornecem servios especficos, tais como impresso, gerenciamento de dados, etc.

l Estabelece clientes que acessam esses servios.l uma rede que permite aos clientes acessar os

servidores.



Biblioteca de filmes e fotografias



Caractersticas de cliente-servidorl Vantagens

A distribuio de dados direta; Faz uso efetivo dos sistemas em rede. Pode solicitar

hardware mais barato; fcil adicionar novos servidores ou atualizar servidores

existentes.l Desvantagens

Nenhum modelo de dados compartilhado e, dessa forma, os subsistemas usam diferentes organizaes de dados; por isso, a troca de dados pode ser ineficiente.

Gerenciamento redundante em cada servidor; Nenhum registro central de nomes e servios pode ser

difcil descobrir quais servidores e servios esto disponveis.



Modelo de mquina abstrata (em camadas)

l Usado para modelar o interfaceamento dos subsistemas.

l Organiza o sistema em um conjunto de camadas (ou mquinas abstratas), cada uma dss quais fornecenso um conjunto de servios.

l Apia o desenvolvimento incremental dos subsistemas em camadas diferentes. Quando uma camada de interface muda, somente a camada adjacente afetada.

l Contudo, freqentemente artificial estruturar sistemas dessa maneira.



Sistema de gerenciamento de verses



Estilos de decomposio modularl Estilos de decomposio de subsistemas em

mdulos.l No h distino rgida entre organizao de

sistema e decomposio modular.



Subsistemas e mdulosl Um subsistema um sistema em si cuja

operao no depende dos servios fornecidos por outros subsistemas.

l Um mdulo um componente de sistema que fornece servios para outros mdulos; no normalmente considerado um sistema separado.



Decomposio modularl um outro nvel de estrutura onde os subsistemas

so decompostos em mdulos.l Dois modelos de decomposio modular podem ser

usados Um modelo de objeto onde o sistema decomposto em

objetos que se comunicam; Um modelo de pipeline ou fluxo de dados onde o sistema

decomposto em mdulos funcionais que transformam entradas em sadas.

l Se possvel, decises sobre concorrncia devem ser postergadas at que os mdulos estejam implementados.



Modelos de objetosl Estruturar o sistema em um conjunto de objetos

fracamente acoplados com interfaces bem definidas.l A decomposio orientada a objetos est

relacionada identificao de classes de objetos, aos seus atributos e s suas operaes.

l Quando implementados, os objetos so criados a partir dessas classes e um tipo de controle usado para coordenar as operaes de objetos.



Sistema de processamento de faturas



Vantagens do modelo de objetosl Objetos no so firmemente acoplados e, desse

modo, sua implementao pode ser modificada sem afetar outros objetos.

l Os objetos podem refletir entidades do mundo real.l Linguagens de implementao orientada a objeto

so amplamente usadas.l Contudo, mudanas de interface de objeto podem

causar problemas e entidades complexas podem ser difceis de representar como objetos.



Pipelining orientado a funesl Transformaes funcionais processam suas

entradas para produzir sadas.l Pode ser chamado de estilo de duto (pipe) e filtro

(como no shell UNIX)l Variaes dessa abordagem so muito comuns.

Quando as transformaes so seqenciais, isso um modelo seqencil em lotes, que extensivamente usado em sistemas de processamento de dados.

l No realmente adequado para sistemas interativos.



Sistema de processamento de faturas



Vantagens do modelo de pipelinel Apia reuso de transformaes.l Organizao intuitiva para comunicao com

stakeholders.l fcil adicionar novas transformaes.l relativamente simples implementar como sistema

concorrente ou seqencial.l Contudo, requer um formato comum para a

transferncia de dados ao longo do pipeline e o apoio a interaes baseadas em eventos difcil.



Modelos de controlel Diferente do modelo de decomposio de sistema,

os modelos de controle esto relacionados ao fluxo de controle entre subsistemas

l Controle centralizado Um subsistema tem responsabilidade global pelo

controle, e inicia e pra outros sistemas.l Controle baseado em eventos

Cada subsistema pode responder a eventos gerados externamente a partir de outros subsistemas ou do ambiente do sistema.



Controle centralizadol Um subsistema de controle responsvel pelo

gerenciamento da execuo de outros subsistemas.l Modelo chamada-retorno

o modelo de subrotina top-down onde o controle inicia no topo de uma hierarquia de subrotina, e se move para baixo da hierarquia. aplicvel a sistemas seqenciais.

l Modelo de gerenciador aplicvel a sistemas concorrentes. Um componente de

sistema controla a parada, o incio e a coordenao de outros processos de sistema. Pode ser implementado em sistemas seqenciais como uma declarao Case.



Modelo chamada-retorno



Controle de sistema tempo real



Sistemas orientados a eventosl Dirigidos por eventos gerados externamente onde o

timing dos eventos est fora do controle dos subsistemas que processam o evento.

l Dois modelos dirigidos a eventos principais Modelos de broadcast. Um evento transmitido a todos

os subsistemas. Qualquer subsistema programado para manipular esse evento pode responder a ele.

Modelos orientados a interrupes. Usado em sistemas de tempo real onde as interrupes so detectadas por um tratador de interrupes e passadas por algum outro componente para processamento.

l Outros modelos dirigidos a eventos incluem sistemas de planilhas e de produo.



Modelo de broadcastl efetivo na integrao de subsistemas em

computadores diferentes em uma rede.l Subsistemas registram um interesse em eventos

especficos. Quando estes ocorrem, o controle transferido para o subsistema que pode tratar o evento.

l A poltica de controle no embutida no tratador de eventos e mensagens. Os subsistemas decidem sobre os eventos de seu interesse.

l Contudo, os subsistemas no sabem se um evento ser tratado e nem quando ser.



Broadcasting seletivo



Sistemas dirigidos a interrupesl usado em sistemas de tempo real onde a

resposta rpida para um evento essencial.l Existem tipos de interrupes conhecidos

com um tratador definido para cada tipo.l Cada tipo associado uma localizao da

memria, e uma chave de hardware causa a transferncia de controle para seu tratador.

l Permite respostas rpidas, mas complexo para programar e difcil de validar.



Controle dirigido a interrupes



Arquiteturas de referncial Os modelos de arquitetura podem ser especficos

para algum domnio de aplicao.l Existe dois tipos de modelos de domnio especfico

Modelos genricos que so abstraes de uma srie de sistemas reais que englobam as caractersiticas principais desses sistemas. Abordados no Captulo 13.

Modelos de referncia so mais abstratos, um modelo idealizado. Fornece um meio de informao sobre essa classe de sistema e sobre comparao de arquiteturas diferentes.

l Os modelos genricos so geralmente modelos bottom-up. Os modelos de referncia so modelos top-down.



Arquiteturas de referncial Os modelos de referncia so derivados de

um estudo de domnio de aplicao ao invs de sistemas existentes.

l Pode ser usado como base para a implementao de sistemas, ou comparar sistemas diferentes. Atua como um padro contra o qual os sistemas podem ser avaliados.

l O modelo OSI um modelo de camadas para sistemas de comunicao.



Modelo de referncia OSI



Modelo CASE de referncia l Servios de repositrio de dados

Armazenamento e gerenciamento de itens de dados.l Servios de integrao de dados

Gerenciamento de grupos de entidades.l Servios de gerenciamento de tarefas

Definio e aprovao de modelos de processo.l Servios de mensagens

Comunicao ferramenta-ferramenta e ferramenta-ambiente.

l Servios de interface de usurio Desenvolvimento de interface de usurio.



O modelo de referncia ECMA



Pontos-chavel A arquitetura de software o framework

fundamental para a estruturao de sistema.l Decises de projeto de arquitetura incluem decises

sobre o tipo de aplicao, a distribuio e os estilos de arquitetura a serem usados.

l Modelos diferentes de arquitetura, tais como um modelo de estrutura, um modelo de controle e um modelo de decomposio podem ser desenvolvidos.

l Modelos organizacionais de um sistema incluem modelos de repositrio, modelos cliente-servidor e modelos de mquina abstrata.



Pontos-chavel Modelos de decomposio modular incluem

modelos de objetos e modelos de pipelining.l Modelos de controle incluem modelos de

controle centralizado e dirigidos a eventos.l Arquiteturas de referncia podem ser usadas

para comunicar arquiteturas de domnio especfico, avaliar e comparar projetos de arquitetura.



Modelos de arquitetural Modelos diferentes de arquitetura podem ser

produzidos durante o processo de projeto.l Cada modelo apresenta perspectivas

diferentes sobre a arquitetura.



Atributos de arquitetural Desempenho

Localizar operaes crticas e minimizar comunicaes.l Proteo

Usar uma arquitetura em camadas com itens crticos nas camadas mais internas.

l Segurana Isolar componentes crticos de segurana

l Disponibilidade Incluir componentes redundantes na arquitetura.

l Facilidade de manuteno Usar componentes substituveis e de baixa granulariade.

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