Patrones de Arquitectura

Patrón de Diseño

Idea abstracta reusable, heurísticas sistematizadas.

• Abstract Factory: Interfaz para crear familias de objetos sin especificar las clases concretas (La clase concreta se define durante la ejecución).

Patrones de Arquitectura

Buschman, derivados de patrones de diseño.

Estructurales

• Capas: Una capa sobre la otra, los servicios que provee la capa J son composiciones de servicios provistos por la capa J-1.
• Pipes y Filtros: Sistema que debe transformar o procesar un stream de datos. Dividir la tarea en varios procesamientos secuenciales.
• Pizarra: Colección de programas independientes que trabajan cooperativamente en una estructura de datos común. Cuando un problema abarca varios campos de conocimiento. Los programas son independientes entre sí.

Sistemas Distribuidos

• Broker: Responsable de coordinar la comunicación en sistemas que trabajan con invocaciones remotas de servicios.

Sistemas Interactivos

• MVC: Modelo-Vista-Controlador. Si el resultado son software y componentes es arquitectura, si son clases es diseño.
• PAC: Presentación-Abstracción-Control. (Interacción con Humano, Funcionalidad y comunicación con otros agentes).

Sistemas Adaptables

• Reflexión: Define nivel base (lógica de aplicación) y nivel meta (información sobre propiedades del sistema, el sistema sabe de sí mismo).
• Micro-Kernel: Separa núcleo funcional mínimo de la funcionalidad extendida.

Estilo

Solución en uso.

Patrón

Propuesta de solución y método para evaluar su adecuación a un problema.

Patrones de EAA (Martin Fowler)

Son Patrones de Diseño, no arquitectura.

• Arquitectura convencional de 3 capas.

• Presentación: Despliegue de información.
• Dominio: Reglas de negocio.
• Datos: Comunicación con BD.

Catalogan Soluciones para 3 tipos de tecnologías.

Concurrencia

• Control de concurrencia.
• Transacciones.

Sesiones y Estados

• Estado de sesión en el cliente.
• Estado de sesión en el servidor.
• Estado de sesión en la base de datos.

Distribución

Patrones de Datos

• Campo Identidad.
• Clave foránea.
• Tabla de asociaciones.
• Mapeo de Jerarquía de clases.
• Valor embutido (Nested).

Patrones de Presentación

• MVC.
• Vistas.

Patrones de EAI (Hohpe)

Mensajería asíncrona confiable para sistemas heterogéneos distribuidos.

Estilos de Integración

• Transferencia de Archivos.
• Base de Datos Compartida.
• Invocación de Procedimiento Remoto.
• Mensajería.

Dimensiones

Transport Messages (Channel Patterns)

Transportar mensajes entre aplicaciones.

• Punto a Punto: Solo un receptor final.
• Publish-Subscribe: Entrega copia de mensaje a cada receptor.
• Canal de tipo de dato: Transporta mensajes del mismo tipo de datos.
• Canal de Mensaje Inválido: Canal para mensajes que no pueden ser procesados por receptores.
• Canal de Carta Muerta: Canal para mensajes no entregados.
• Entrega Garantizada: Mensajes persistentes, no se pierde el mensaje.
• Adaptador de Canal:
• Puente de Mensajería: Replicar mensajes entre sistemas.
• Bus de Mensajes: Middleware de conexión entre aplicaciones.

Design Messages (Message Patterns)

Definen Cabecera y Cuerpo del mensaje.

• Mensaje de Comando: Invocación de procedimiento remoto.
• Mensaje de Documento: Transferencia de estructura de datos.
• Mensaje de Evento: Notificación de eventos confiable y asíncrona.
• Mensaje de Petición-Respuesta: Par de mensajes Petición-Respuesta.
• Dirección de Retorno: Dirección de mensaje de respuesta se adjunta a mensaje.
• Identificación de Correlación: Identificador del mensaje que se responde en un mensaje de respuesta.
• Secuencia de Mensajes: Marcas en secuencia de mensajes para indicar orden de los mismos.
• Expiración de Mensaje: Tiempo en que el mensaje está vigente.
• Indicador de Formato: Indica el formato del mensaje actual.

Route the Message (Routing Patterns)

Filtro especial que consume un mensaje y lo replica en distintos canales obedeciendo una serie de condiciones.

• Router Basado en contenido: Ruteo basado en encabezado.
• Filtro de Mensajes: Elimina mensajes en base a un conjunto de criterios.
• Router Dinámico:
• Lista de Recipientes: Hace Forward del mensaje según una lista de recipientes.
• Splitter: Divide un mensaje en un conjunto de mensajes.
• Agregador: Colecta mensajes individuales y los une en un mensaje de salida.
• Resecuenciador: Reordena mensajes para publicarlos en la salida en el orden correcto.
• Procesador de Mensajes Compuestos: Divide el mensaje en submensajes, captura las respuestas obtenidas y las agrega en un único mensaje de respuesta.
• Dispersador-Recolector.
• Routing-Slip.
• Administrador de Procesos.
• Message Broker: Recibe mensajes desde múltiples destinatarios y determina el destino correcto del mensaje.

Transform the Messages (Transformation Patterns)

Transformar un formato de mensajes en otro.

• Envelope Wrapper: Envoltura del mensaje en una estructura conforme a la infraestructura de mensajería, desenvoltura del mensaje en receptor.
• Enriquecedor de Contenido:
• Filtro de Contenido: Remueve ítems irrelevantes de un mensaje.
• Claim Check: Almacenar datos de mensajes y pasar solo el Claim Check a los siguientes componentes. Con el Claim Check es posible recuperar el mensaje.
• Normalizador: Mensajes resultantes tengan un formato común.

Produce/Consume Messages (Endpoint Patterns)

Conecta una aplicación a un canal de mensajería, para enviar o recibir mensajes.

• Message Gateway: Envuelve los métodos de mensajería y expone sólo métodos específicos del dominio de la aplicación.
• Maleador de Mensajería: Mapeo entre la infraestructura de mensajería y los objetos del dominio.
• Cliente Transaccional:
• Polling Consumer:
• Consumidor Guiado Por eventos:
• Consumidores Competidores:
• Despachador de Mensajes: Múltiples Consumidores coordinan su procesamiento de mensajes.
• Consumidor Selectivo: Filtra los mensajes recibidos según un criterio.
• Suscriptor Durable: Persiste los mensajes mientras el receptor esta desconectado.
• Receptor Idempotente: Puede recibir de manera segura el mismo mensaje varias veces.
• Activador de Servicios:

Manage and Test the System (Management Patterns)

Representación de Arquitecturas

Diferenciación entre Diagramas y Modelos.

Modelo

Representación simplificada de la realidad. Orientada a comprender de mejor manera la realidad. Debe describir al menos las piezas mayores y Decisiones claves globales.

• Del Dominio.
• Del Sistema.
• Del Proceso.

Vistas

• UML.
• RM-ODP.

Tipos de Requerimientos

• Funcionales.
• Propiedades (no funcionales).
• Restricciones.

Requerimientos de Arquitectura

• Calidad.
• Impacto arquitectural.
• Restricciones de arquitectura.

Requisitos

• Completos.
• Factibles.
• No-Ambiguos.
• Verificables.
• Validables.

ViewTypes

• Módulos: Clases, Colecciones de Clases, Capas, etc.
• Componentes y Conectores: Idem, Pipe&Filter, Cliente-Servidor, Peer-to-Peer.
• Asignación: Despliegue (procesos a HW), Implantación, Asignación de Trabajo.

Vistas

Parnas

• Módulos: sobre construcción (grupos de trabajo, etc.).
• Usos: Sobre dependencias.
• Procesos: Sobre Ejecución.

OMT

• Vista estructural: Objetos y Relaciones.
• Vista Dinámica: Secuencia de interacciones y eventos.
• Vista Funcional: Dependencias entre valores y funciones.

4+1 (Kruchten)

• Vista Lógica: Requisitos funcionales.
• Vista de Procesos: Ejecución.
• Vista de Desarrollo: Módulos y Asignación de Trabajo.
• Vista Física: Requisitos no funcionales.
• Vista de Escenarios: Casos de Uso. (Combinación de los 4 anteriores).

RM-ODP

• Vista de la empresa: Sobre el negocio.
• Vista de la información: Datos requeridos por el sistema.
• Vista Computacional: Modelos dinámicos.
• Vista de Ingeniería: Objetos y Canales.
• Vista Tecnológica: Hardware y Software Específico.

Zachman

• Organiza representaciones de arquitectura (Diagramas) según tipo de Vista y punto de vista de la misma.

Perfiles UML

Notaciones Gráficas para Vistas.

• Relación M:N entre Vistas y Diagramas.

UML

• Notación: describir sistemas OO.
• Meta-Modelo de sistemas de software: Clases, subsistemas, componentes.
• Mecanismo extensible: Mediante Perfiles UML, estereotipos, restricciones, etc.

Perfiles UML

• No todos son estándares, pero muchos son públicos y muy utilizados.
• SPT: Calidad de Servicio, recursos, tiempo y concurrencia.
• EAI: Integrar sistemas legacy con nuevos sistemas. Definir un estándar de meta-data para invocar y traducir información de aplicaciones.
• QoS: Describir arquitecturas tolerantes a fallas. (Quality of Service). Desempeño, Seguridad, Integridad, Confiabilidad, Eficiencia, Latencia, Disponibilidad, etc.

Definiendo un Perfil UML

• Formas de definir un lenguaje específico:

• Definir un nuevo lenguaje alternativo a UML.

• Escribir Meta-Modelo utilizando MOF.

Extender UML

• Extender o adaptar las meta clases de UML a las necesidades concretas de la aplicación o del dominio.

• Estereotipos.
• Restricciones: en OCL.
• Valores etiquetados.

Niveles de Abstracción

• M0: Instancias de Modelo. Nombre del Sistema.
• M1: Modelos. Modelo UML del sistema.
• M2: Meta-Modelos. UML, CWM.
• M3: Meta-Meta-Modelos. (MOF, lenguaje para describir lenguajes de modelado).

ADLs

Notaciones Formales para Modelar Arquitecturas.

Darwin (Jeff Magee, Jeff Kramer)

Notación similar a C.

• Componentes con servicios.
• Instanciación y binding.
• Configuraciones: guardas y replicación.
• Interfaces compuestas.
• Tipos Genéricos.
• Evaluación Parcial.

RAPIDE (David Luckham)

Simulación implementada por posets.

Componentes

• Interface.
• Arquitectura de la Interface.
• Módulo que implementa la Interface.

Conectores: Conectan interfaces de envío con interfaces de recepción.

• Básicos (A to B).
• Pipes (A -> B).
• Agents (A ||> B).

Restricciones

• Límites de ejecución en términos de patrones de eventos.
• Límites de ejecución en términos de expresiones booleanas.

ACME

Pretendía ser un estándar de ADL.

• Cada fabricante de ADL haría traductores de su ADL a ACME y viceversa.
• Problema de semántica entre los diferentes ADLs.

xADL (University of California)

• Basado en esquemas XML.
• Módulos pueden ser integrados si las bases semánticas son compatibles.

Núcleo

• Componentes.
• Conectores.
• Interfaces.
• Configuraciones.

Existen numerosos módulos que ofrecen más constructos de modelado o extienden los existentes (Definidos en XML).

Framework de Clasificación de ADLs

• Identificar propiedades claves de los ADLs.
• ADL debe especificar:

• Componentes.
• Conectores.
• Configuraciones arquitectónicas.

Azimut

De NFRs a Componentes con Información Imperfecta.

Proceso de derivar arquitectura de atributos de calidad (NFRs), tomando en cuenta información sobre componentes, a conjunto de ensamblaje de componentes aceptables y rankeados.

Objetivos

• Permitir comparación temprana de ensamblajes de componentes.

Problemas

• Catálogos contienen información imperfecta sobre Componentes.

Proceso

• Elegir Políticas arquitectónicas.
• Elegir Mecanismos que proveen dichas políticas.
• Elegir Componentes que implementan dichos mecanismos.
• Definir Ensamblajes alternativos.
• Análisis de Impacto de Cambios en NFRs.

Catálogos Imperfectos definen reglas de imprecisión sobre soporte para un mecanismo y confiabilidad de dicha información. En base a este conjunto se rankean los componentes.

Estándares

• OMG: Object Management Group. Consorcio Industrial que define especificaciones para objetos.
• OMA: Object Management Architecture.
• OMA-RM: OMA Reference Model.
• ORB: Object Request Broker.
• MOF: Meta-Object Facility.
• UML: Unified Modelling Language.
• MDA: Model Driven Architecture.

• PM: Platform Model.
• CIM: Computing Independent Model.
• PIM: Platform Independent Model.
• PSM: Platform Specific Model.
• ISM: Implementation Specific Model.

ECA: Enterprise Collaboration Architecture. W3C: World Wide Web Consortium. OASIS: Estándares de e-business. (WS-*, UDDI, SAML, OpenDocument, etc).

Organizaciones y Arquitectura

Escalas de Arquitectura

• Arquitectura de aplicaciones.
• Arquitectura de Línea de Productos.
• Frameworks.
• Arquitectura de Referencia.

Arquitectura de Niveles

• Empresa.
• Departamento.
• Proyecto.

Palabra, Actividad, Perfil

Palabra Arquitectura (Sobrecargada)

• Proceso/Producto: organización de sistema, descripción de organización, proceso de crear la descripción del sistema.
• Nivel de Abstracción: Arquitectura Empresarial, de Línea de Productos, de Referencia.
• Comunidades: Arquitectura de Negocio, Aplicaciones, Infraestructura, Datos.

Actividad Arquitectura

• Sobre qué software se debe hacer (o reusar o comprar).
• Hablan sobre Estructura (componentes y conectores) y Propiedades (políticas y mecanismos).

Perfil del Arquitecto

• Con una especificación de tareas y propiedades sistémicas especificar una solución en términos de componentes, permitiendo razonar sobre la arquitectura propuesta.
• Tiene conocimiento del dominio, tecnológico, competencias de diseño, competencia de desarrollo, buen comunicador.