Departamento deLenguajes y Sistemas Informáticos

escuela técnica superiorde ingeniería informática

Ingeniería del Software de Gestión III

Tema 1: Patrones Arquitectónicos

Ejemplo de otro dominio

Diseño de la arquitectura Implementación de la arquitectura

Índice

• Definiciones• ¿Qué es un SID?• Aplicación de ejemplo• Diseño de un SID• Arquitectura de un SID• Patrón MVC• Arquitectura SOA• Bibliografía

Definiciones

"Software architecture is the set of design decisions which, if made incorrectly, may cause your project to be cancelled."– Eoin Woods

En [Buschmann96] se definen tres tipos de patrones• Patrones arquitectónicos sobre aspectos

fundamentales de la estructura de un sistema software. Especifican un conjunto predefinido de subsistemas con sus responsabilidades y una serie de recomendaciones para organizar los distintos componentes

• Patrones de diseño sobre aspectos relacionados con el diseño de los subsistemas. Por tanto se centran en aspectos más específicos

• Idiom es un patrón de bajo nivel específico de un lenguaje de programación o entrono de desarrollo

¿Qué es un SID?

Dominio del problema

Visitante Administrador

Cliente

Vendedor

SID: Sistema de Información Distribuido

Aplicación de ejemplo

Cliente Sistema

Identificarse

Consultar Productos

Añadir Productos

Eliminar Productos

Confirmar Compra

USVirtual

Aplicación de ejemplo

Cliente

Consultar Productos

Añadir Productos

Eliminar Productos

Confirmar Compra

Visualizar Carrito

Añadir

Seguir Compra

Acabar Compra

Eliminar

Diseño de un SID

• Se pueden distinguir varios aspectos comunes en el diseño de un SID• Diseño en capas

• Diseño arriba-abajo (“top-down”)

• Diseño abajo-arriba (“bottom-up”)

Diseño: Concepción original de un objeto u obra destinados a la producción en serie. Diseño gráfico, de modas, industrial

Design: a mental project or scheme in which means to an end are laid down

Diseño en Capas de un SID

Cliente

Capa de Presentación

Capa de Lógica de aplicación

Capa de Acceso a

Datos /Recursos

Sis

tem

a d

e I

nfo

rmació

n

Sólo son conceptuales: No tienen por qué corresponderse con la estructura de la implementación.

También conocida como vista lógica de la arquitectura.

Capa (Layer), Nivel (Tier)

Capa de presentación

Cliente

Presentación

SID

Responsable de: (1) presentar información e (2) interactuar con la capa inferior externas

A veces también se le llama CLIENTE pero da lugar a confusiones

¿Cuál es la diferencia entre cliente y la capa de presentación?

Capa de lógica de aplicación

Responsable de: implementar las operaciones solicitadas por los clientes a través de la capa de presentación.

Ej: el componente encargado de ver si un cliente está o no logado

Dependiendo de la complejidad y de la técnica de implementación empleada, también se le conoce como: proceso/lógica/reglas de negocio o simplemente servidor

Presentación

Lógica de aplicación

Datos/Recursos

Capa de acceso a datos/recursos

Responsable de: gestionar todos los elementos de información del SID; ficheros planos, XML, SGBD, etcétera

En algunas arquitecturas se considera como parte integrante de esta capa aquellos sistemas externos que proporcionan información. Es el eslabón necesario para componer SID a partir de otros SID.

Denominar a esta capa como ‘capa de datos’ no es del todo riguroso, ¿por qué?

Presentación

Lógica de aplicación

Datos/Recursos ¿Qué otros elementos pueden

proporcionar información?

También conocida como capa de gestión de recursos

Diseño arriba-abajo (“top-down”)

• Definir la funcionalidad del sistema desde el punto de vista del cliente

• Ir propagando por las capas según las necesidades identificadas en las capas anteriores

• Ventajas: • Desde el principio se tienen

claras las funcionalidades y se dirige el desarrollo sobre ellas

• Desventaja:• Sólo es posible aplicarlo a

sistemas desarrollados desde cero

• Los componentes por lo general son fuertemente acoplados pues se usan en entornos homogéneos.

C l i e n t e

C a p a d e P r e s e n t a c i ó n

C a p a d e L ó g i c a d e a p l i c a c i ó n

C a p a d e A c c e s o a

D a t o s / R e c u r s o s

Sis

tem

a d

e I

nfo

rma

ció

n

Diseño abajo-arriba (“bottom-up”)

• Suele surgir por necesidad más que por elección

• Muchos de los sistemas de hoy en día se basan en la integración de productos existentes (legancy systems: sistemas heredados)

• Sistema heredado: aquel que es utilizado en un contexto distinto del que en principio fue concebido. La mayoría de SID se convierten en sistemas heredados

• Si tenemos que integrar sistemas heredados no podemos seguir un diseño arriba-abajo

• ¿Definimos por tanto la funcionalidad del sistema al final?

C l i e n t e

C a p a d e P r e s e n t a c i ó n

C a p a d e L ó g i c a d e a p l i c a c i ó n

C a p a d e A c c e s o a

D a t o s / R e c u r s o s

Sis

tem

a d

e I

nfo

rma

ció

n

Diseño abajo-arriba (“bottom-up”)

• Definir la funcionalidad desde el punto de vista del cliente

• Examinar recursos existentes y la funcionalidad que ofrecen

• Encapsular la funcionalidad existente

• Adaptar la salida de la aplicación a las necesidades del cliente

• Ventaja: • Los componentes por lo

general son poco acoplados y pueden ser reutilizados

• Desventaja:• Viene impuesto por

necesidades existentes

C l i e n t e

C a p a d e P r e s e n t a c i ó n

C a p a d e L ó g i c a d e a p l i c a c i ó n

C a p a d e A c c e s o a

D a t o s / R e c u r s o s

Sis

tem

a d

e I

nfo

rma

ció

n

Arquitectura de un SID

• A la hora de implementar un SID las capas (layer) conceptuales pueden quedarse en uno o más niveles (tier)

• Existen 4 tipos básicos de arquitecturas: 1-tier, 2-tier, 3-niveles, N-niveles

Arquitectura: Arte de proyectar y construir (edificios)

Architecture: the art or science of building

Arquitectura 1-tier

• Aplicaciones monolíticas• Las capas de

presentación, lógica y datos se mezclan en una mismo nivel

• Suelen ser cerrados y no presentan ningún tipo de interfaz

• Son un ejemplo claro de sistemas heredados

• ¿qué hacemos si tenemos que integrarlo?

• ¿tienen alguna ventaja?

C l i e n t e

C a p a d e P r e s e n t a c i ó n

C a p a d e L ó g i c a d e a p l i c a c i ó n

C a p a d e A c c e s o a

D a t o s / R e c u r s o s

Sis

tem

a d

e I

nfo

rma

ció

n

Arquitectura 2-tier

• Surge con la aparición de los PCs• Se vio la posibilidad de sacar la capa de

presentación a otro nivel• Ventajas:

• Se pude aprovechar las capacidad de computo del cliente

• Permite personalizar la capa de presentación para distintos fines y portarla a distintos entornos

• Un caso particular son las arquitecturas cliente/servidor

• Surgieron los RPC (Remote Procedure Call) lo que motivó para la creación de APIs

• Si el cliente es independiente del servidor, ¿qué puede suceder?

• Desventaja:• Cuando hay que hacer una integración

real de más de un dos sistemas resulta poco mantenible y escalable (¿?)

C l i e n t e

C a p a d e P r e s e n t a c i ó n

C a p a d e L ó g i c a d e a p l i c a c i ó n

C a p a d e A c c e s o a

D a t o s / R e c u r s o s

Sis

tem

a d

e I

nfo

rma

ció

n

Arquitectura 2-tier

Presentación 1

Lógica de aplicación

Gestión de Recursos

Servidor 1

Cliente

Presentación 2

Servidor 2

Lógica de aplicación

Gestión de Recursos

Lógica de la aplicación

Arquitectura 3-tier

• Debido al problema de integración de varios sistemas aparece un nuevo nivel (middleware, nivel intermedio)

• La capa presentación reside en el cliente, la capa lógica reside en el nivel intermedio, y la capa de datos reside en el nivel de recursos que está compuesto por tantos recursos como el sistema pretende integrar

• La responsabilidad de integrar pasa al middleware (CORBA, DCOM, ESB), que también se encarga de:

• Transacciones

• Balanceo de carga

• Replicación

• 3-tier separa el nivel lógico de datos (recursos) por lo que es más fácilmente escalable. Es la opción a seguir si se pretende hacer una integración de sistemas, ¿por qué?

Cliente

Presentación

Lógica de aplicación

Gestión de Recursos

SID

middleware

Arquitectura N-tier

• Es la arquitectura n-tier escalada tantas veces como sea necesario

• La capa de recursos (datos) puede ser otro sistema n-tier

Presentación

Lógica de aplicación

Gestión de Recursos

SID

middleware

1-tier 3-tier

Patrón MVCMVC: es un patrón de arquitectura de software que separa los

datos de una aplicación, la interfaz de usuario, y la lógica de control en tres componentes distintos. El patrón MVC se ve frecuentemente en aplicaciones web, donde la vista es la página HTML y el código que provee de datos dinámicos a la página, el modelo es el Sistema de Gestión de Base de Datos y el controlador representa la Lógica de negocio.

• Modelo: Esta es la representación específica de la información con la cual el sistema opera. La lógica de datos asegura la integridad de estos y permite derivar nuevos datos; por ejemplo, no permitiendo comprar un número de unidades negativo, calculando si hoy es el cumpleaños del usuario o los totales, impuestos o importes en un carrito de la compra

• Vista: Este presenta el modelo en un formato adecuado para interactuar, usualmente un elemento de interfaz de usuario.

• Controlador: Este responde a eventos, usualmente acciones del usuario e invoca cambios en el modelo y probablemente en la vista.

• Muchas aplicaciones utilizan un mecanismo de almacenamiento persistente (como puede ser una base de datos) para almacenar los datos. MVC no menciona específicamente esta capa de acceso a datos.

Frameworks comunes:

Arquitecturas SOA

• SOA: Service Oriented Architecture

InterneInterne

tt HTTPHTTP

InterneInterne

tt HTTPHTTP

XMLXMLXMLXMLXML

XMLXMLXML

XMLXMLXMLXML

XMLXMLXMLXML

SOAP

SOAP

SOAP

SOAP

SOAP

SOAP

SO

AP

SO

AP

Bibliografía

• Web Services Concepts, Architectures and ApplicationsAlonso, G., Casati, F., Kuno, H., Machiraju, V. 2004, SpringerISBN: 3-540-44008-9

• Pattern-Oriented Software Architecture Buschmann, F. et. al 1996, John Wiley & Sons ISBN: 0471958697