Kiến trúc phần mềm là gì? Vai trò và các mẫu kiến trúc phổ biến?

Kiến trúc phần mềm là thuật ngữ được sử dụng trong lĩnh vực công nghệ thông tin, vì vậy, có thể xem đây không phải là thuật ngữ phổ biến và việc nhiều người không nắm được các kiến thức về kiến trúc phần mềm là điều dễ hiểu. Kiến trúc phần mềm có vai trò cực kỳ quan trọng, quyết định đến sự thành công của sản phẩm phần mềm.

1. Kiến trúc phần mềm là gì?

Kiến trúc phần mềm, đơn giản là tổ chức của một hệ thống. Tổ chức này bao gồm tất cả các thành phần, cách chúng tương tác với nhau, môi trường mà chúng hoạt động và các nguyên tắc được sử dụng để thiết kế phần mềm. Trong nhiều trường hợp, nó cũng có thể bao gồm sự phát triển của phần mềm trong tương lai.

Trong khuôn khổ phát triển phần mềm, kiến ​​trúc phần mềm thể hiện quyết định thiết kế sớm nhất. Về cơ bản, nó được đặc trưng bởi các tiêu chí chất lượng như khả năng sửa đổi, khả năng bảo trì, bảo mật hoặc hiệu suất. Một kiến ​​trúc phần mềm đã được thiết lập một khi có thể sửa đổi được sau này chỉ với chi phí lớn và nỗ lực. Do đó, quyết định về thiết kế của nó là một trong những điểm then chốt và quan trọng nhất trong quá trình phát triển của một phần mềm.

Để hoạt động thành công, kiến ​​trúc phần mềm cần phải phù hợp với các yếu tố còn lại của dự án phần mềm. Kiến trúc phần mềm được xây dựng tốt tạo điều kiện cho người dùng và nhà phát triển hiểu được hệ thống. Các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khả năng ứng dụng của kiến ​​trúc phần mềm là lập kế hoạch dự án, phân tích rủi ro, tổ chức, quá trình phát triển, quy trình hoạt động, phần cứng, kiểm soát chất lượng và các yêu cầu.

2. Vai trò của kiến trúc phần mềm:

Kiến trúc đóng vai trò như một bản thiết kế cho một hệ thống. Nó cung cấp một sự trừu tượng để quản lý độ phức tạp của hệ thống và thiết lập một cơ chế giao tiếp và phối hợp giữa các thành phần.

– Nó xác định một giải pháp có cấu trúc để đáp ứng tất cả các yêu cầu kỹ thuật và vận hành, đồng thời tối ưu hóa các thuộc tính chất lượng chung như hiệu suất và bảo mật.

-Hơn nữa, nó liên quan đến một tập hợp các quyết định quan trọng về tổ chức liên quan đến phát triển phần mềm và mỗi quyết định này có thể có tác động đáng kể đến chất lượng, khả năng bảo trì, hiệu suất và sự thành công chung của sản phẩm cuối cùng. Những quyết định này bao gồm –

+ Lựa chọn các phần tử cấu trúc và các giao diện của chúng mà hệ thống được cấu thành.

+ Hành vi như được chỉ định trong sự hợp tác giữa các yếu tố đó.

+ Thành phần của các yếu tố cấu trúc và hành vi này thành hệ thống con lớn.

+ Các quyết định về kiến ​​trúc phù hợp với các mục tiêu kinh doanh.

+ Phong cách kiến ​​trúc hướng dẫn tổ chức.

3. Các mẫu kiến trúc phần mềm phổ biến:

Các mẫu kiến ​​trúc phần mềm có tầm quan trọng đáng kể vì nó có thể giải quyết các vấn đề khác nhau trong các lĩnh vực khác nhau. Ví dụ, thay vì phụ thuộc vào một máy chủ duy nhất, các yêu cầu phức tạp của người dùng có thể dễ dàng được phân đoạn thành các phần nhỏ hơn và phân phối trên nhiều máy chủ. Trong một ví dụ khác, các giao thức thử nghiệm có thể được đơn giản hóa bằng cách chia các phân đoạn khác nhau của phần mềm thay vì thử nghiệm toàn bộ cùng một lúc.

Có thể kể đến một số mẫu kiến trúc phần mềm phổ biến như sau:

– Mẫu kiến trúc phân lớp:

Kiến trúc này đã trở nên phổ biến giữa các nhà thiết kế và kiến ​​trúc sư phần mềm vì những điểm tương đồng của nó với các cách sắp xếp thông thường của truyền thông CNTT trong nhiều công ty khởi nghiệp và doanh nghiệp đã thành lập. Thông thường, một kiến ​​trúc phân lớp được phân loại thành bốn lớp riêng biệt: trình bày, nghiệp vụ, tính bền bỉ và cơ sở dữ liệu; tuy nhiên, mẫu không bị giới hạn trong các lớp được chỉ định và có thể có lớp ứng dụng hoặc lớp dịch vụ hoặc lớp truy cập dữ liệu. Các khung công tác phổ biến như Java EE đã sử dụng mẫu kiến ​​trúc này.

Giả sử một kỹ sư phần mềm đang xây dựng một ứng dụng lớn và bạn thấy mình đang sử dụng tất cả bốn lớp cho mẫu kiến ​​trúc của mình. Mặt khác, các doanh nghiệp nhỏ có thể kết hợp doanh nghiệp và các lớp bền vững thành một đơn vị duy nhất, chủ yếu khi đơn vị sau được tham gia như một phần không thể thiếu của các thành phần của lớp logic nghiệp vụ.

Mô hình này nổi bật vì mỗi lớp đóng một vai trò riêng biệt trong ứng dụng và được đánh dấu là đã đóng. Nó có nghĩa là một yêu cầu phải đi qua lớp ngay bên dưới nó để đến lớp tiếp theo. Một trong những khái niệm khác của nó – các lớp cách ly – cho phép bạn sửa đổi các thành phần trong một lớp mà không ảnh hưởng đến các lớp khác.

– Mẫu kiến trúc hướng sự kiện:

Nó được tạo thành từ các thành phần xử lý sự kiện có mục đích duy nhất được tách rời, nhận và xử lý các sự kiện một cách không đồng bộ. Mô hình này sắp xếp các hành vi xung quanh việc sản xuất, phát hiện và tiêu thụ tất cả các sự kiện, cùng với các phản hồi mà chúng gợi lên.

Phong cách kiến ​​trúc hướng sự kiện bao gồm hai cấu trúc liên kết – trung gian và môi giới. Một bộ hòa giải được sử dụng khi cần sắp xếp nhiều bước trong một bus sự kiện thông qua một bộ hòa giải trung tâm. Mặt khác, người môi giới được sử dụng để xâu chuỗi các sự kiện với nhau mà không cần sử dụng người trung gian trung tâm.

Một ví dụ điển hình sử dụng kiến ​​trúc hướng sự kiện là một trang thương mại điện tử. Kiến trúc hướng sự kiện cho phép trang web thương mại điện tử phản ứng với nhiều nguồn khác nhau tại thời điểm có nhu cầu cao. Đồng thời, nó tránh mọi sự cố của ứng dụng hoặc bất kỳ sự cung cấp quá mức tài nguyên nào.

– Mẫu kiến ​​trúc Microkernel

Mô hình kiến ​​trúc này bao gồm hai loại thành phần – một hệ thống lõi và một số mô-đun bổ sung. Trong khi hệ thống lõi hoạt động trên các chức năng tối thiểu để giữ cho hệ thống hoạt động, các mô-đun bổ trợ là các thành phần độc lập với quá trình xử lý chuyên biệt.

Nếu chúng ta xét từ góc độ ứng dụng kinh doanh, hệ thống cốt lõi có thể được định nghĩa là logic nghiệp vụ chung mà không có mã tùy chỉnh cho các trường hợp đặc biệt, các quy tắc đặc biệt hoặc các quy trình có điều kiện phức tạp. Mặt khác, các mô-đun đầu vào có nghĩa là để nâng cao hệ thống cốt lõi nhằm tạo ra các khả năng kinh doanh bổ sung.

– Mẫu kiến ​​trúc Microservices

Mô hình kiến ​​trúc Microservices được coi là một giải pháp thay thế khả thi cho các ứng dụng nguyên khối và kiến ​​trúc hướng dịch vụ. Các thành phần được triển khai như các đơn vị riêng biệt thông qua một đường ống phân phối hợp lý, hiệu quả. Lợi ích của mô hình là khả năng mở rộng được nâng cao và mức độ phân tách cao trong ứng dụng.

Do các đặc điểm tách rời và độc lập của nó, các thành phần được truy cập thông qua một giao thức truy cập từ xa. Hơn nữa, các thành phần giống nhau có thể được phát triển, triển khai và thử nghiệm riêng biệt mà không phụ thuộc lẫn nhau vào bất kỳ thành phần dịch vụ nào khác.

Netflix là một trong những người sớm áp dụng mô hình kiến ​​trúc microservice. Kiến trúc cho phép nhóm kỹ sư làm việc trong các nhóm nhỏ chịu trách nhiệm phát triển end-to-end của hàng trăm microservices. Các dịch vụ nhỏ này làm việc cùng nhau để truyền phát giải trí kỹ thuật số cho hàng triệu khách hàng của Netflix mỗi ngày.

– Mẫu kiến trúc dựa trên không gian