Estilos arquitectónicos
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Estilos arquitectónicos. Cada estilo arquitectónico describe una categoría del sistema que contiene: un conjunto de componentes, que realiza una función requerida por el sistema, un conjunto de conectores que posibilitan la comunicación, la coordinación y la cooperación entre los componentes; restricciones que definen como se puede integrar los componentes que forman el sistema; y modelos semánticos que permiten al diseñador entender las propiedades globales de un sistema para analizar las propiedades conocidas de sus partes constituyentes.
Sumario
Utilización de los estilos arquitectónicos
- Sirven para sintetizar estructuras de soluciones.
- Pocos estilos abstractos encapsulan una enorme variedad de configuraciones concretas.
- Definen los patrones posibles de las aplicaciones.
- Permiten evaluar arquitecturas alternativas con ventajas y desventajas conocidas ante diferentes conjuntos de requerimientos no funcionales.
Arquitectura Centrada en Datos
Un almacén de datos se encuentra en el centro de esta arquitectura , otro componente tiene acceso a él y cuentan con la opción de gestionar los datos de ese almacén. El software cliente tiene acceso a un almacén central, en algunos casos este es pasivo, el software cliente accede a los datos independientemente de cualquier cambio hecho en los datos o las acciones de otro software cliente.
Una variación de este enfoque transforma el depósito en un pizarrón que envía notificaciones al software cliente cuando cambian datos de interés para el cliente.
Características
Promueve la capacidad de integración, es decir, que es posible cambiar componentes existentes y agregar nuevos componentes a la arquitectura sin preocuparse por otros clientes, además es posible pasar datos entre clientes empleando el mecanismo del pizarrón. Los componentes clientes ejecutan los procesos de manera independiente.
Arquitectura de Flujo de Datos
Es una arquitectura de computadores que contrasta directamente con la tradicional Arquitectura de von Neumann o de estructuras de control.
Características
Las arquitecturas de flujo de datos no se basan en un contador de programa (al menos conceptualmente) en tanto en cuanto la posibilidad de ejecución de las instrucciones solamente viene determinada por la disponibilidad de los argumentos de entrada de las instrucciones.
Ventajas
La ejecución fuera de orden se ha convertido en el paradigma computacional por excelencia desde los años 90. Es una forma de flujo de datos restringido. Este paradigma introdujo la idea de ventana de ejecución, que sigue el orden secuencial de la arquitectura de von Neumann; sin embargo, dentro de la ventana se permite que las instrucciones sean completadas en el orden de las dependencias de datos.
Desventajas
La complejidad lógica de mantener el rastro de las dependencias de datos de forma dinámica restringe a los procesadores basados en ejecución fuera de orden a un reducido número de ejecuciones (de 2 a 6) y limita el tamaño de la ventana de ejecución de 32 a 200 instrucciones, mucho menor que las utilizadas en las máquinas puras de flujo de datos.
Arquitectura de Llamada y retorno
Estilo clásico desde los años 1960. Descomposición jerárquica en subrutinas (componentes) que solucionan una tarea o función definida. Los datos son pasados como parámetros y el manejador principal proporciona un ciclo de control sobre las subrutinas. Reflejan la estructura del lenguaje de programación. Permite al diseñador del software construir una estructura de programa relativamente fácil de modificar y ajustar a escala. Se basan en la bien conocida abstracción de procedimientos/funciones/métodos.
Características
- Hilo de control simple soportado por los lenguajes de programación.
- Usa una estructura implícita de subsistemas.
- Razonamiento jerárquico, cambios en una subrutina implican cambios en las subrutinas que hacen la invocación.
- Pretenden incrementar el desempeño distribuyendo el trabajo en múltiples procesadores.
Ventajas
- Utilizados en grandes sistemas de software.
- La descomposición en módulos disminuye la complejidad.
- Persiguen escalabilidad y modificabilidad.
Desventajas
- Dependencia y acoplamiento entre módulos.
- La reutilización y el mantenimiento son difíciles
Arquitectura Orientada a Objetos
Los componentes de un sistema encapsulan los datos y las operaciones que se deben realizar para manipular los datos. La comunicación y la coordinación entre componentes se consiguen a través del paso de mensaje. La representación de los datos y sus operaciones primitivas asociadas son encapsuladas en un tipo de dato abstracto u objeto.
Características
- En este estilo los componentes son los objetos, o instancias de tipos de datos abstractos.
- Estos objetos son de un tipo de componente denominado manager porque es responsable por preservar la integridad de un recurso.
- Los objetos interactúan a través de invocaciones a procedimientos y funciones.
Aspectos importantes
- Un objeto es responsable de preservar la integridad de su representación (usualmente manteniendo algún invariante).
- La representación se oculta a otros objetos.
Ventajas
- Como un objeto oculta su representación a sus clientes, es posible cambiar su implementación sin modificar los clientes: modificabilidad.
- La integración de un conjunto de rutinas de acceso con los datos que manipulan permite a los diseñadores descomponer los problemas en colecciones de agentes que interactúan.
Desventajas
- Para que un objeto interactúe con otro (mediante la invocación a un procedimiento) debe conocer la identidad del otro objeto. Luego, cuando la identidad de un objeto cambie es necesario modificar todas las invocaciones a tal objeto.
- Se pueden presentar efectos laterales: si los objetos A y C usan al objeto B, entonces los efectos de C en B lucen como efectos laterales no esperados en A, y viceversa.
Arquitectura Estratificada
Se crean diferentes capas y cada una realiza operaciones que progresivamente se aproximan más al cuadro de instrucciones de la máquina. En la capa externa, los componentes sirven a las operaciones de interfaz de usuario. En la capa interna, los componentes realizan operaciones de interfaz del sistema. Las capas intermedias proporcionan servicios de utilidad y funciones de software de aplicaciones.
Características
- Organización jerárquica, cada capa proporciona servicios a la capa superior y actúa como cliente de la capa inferior.
- Los componentes se organizan en capas.
- Los conectores son definidos por los protocolos que determinan como interactúan las capas.
- Restricciones topológicas incluyen limitar las interacciones a capas adyacentes.
Aplicabilidad
Grandes sistemas caracterizados por una mezcla de elementos de alto y bajo nivel, donde los elementos de alto nivel dependen de los de bajo nivel.
Componentes
- Grupos de subtareas que implementan una "máquina virtual" en alguna capa en la jerarquía.
- Pueden implementarse como objetos o como procedimientos.
- Cada nivel tiene asociada una funcionalidad:
- Niveles bajos: funciones simples ligadas al hardware o al entorno.
- Niveles altos: funciones más abstractas.
Mecanismos de interacción entre componentes
- Llamadas a procedimientos.
- Llamadas a métodos.
Invariantes/restricciones
- Únicamente llamadas de niveles superiores e inferiores.
- Únicamente llamadas entre niveles adyacentes.
Aplicación
- Pilas de protocolos de comunicación.
- Sistemas operativos.
- Compiladores.
- Máquinas virtuales.
Ventajas
- Facilita la migración. El acoplamiento con el entorno está localizado en las capas inferiores. Estas son las únicas a reimplementar en caso de transporte a un entorno diferente.
- Reutilización: como cada nivel implementa unas interfaces claras y lógicas pueden intercambiarse.
- Mantenimiento: los cambios en una capa apenas afectan a la superior e inferior.
- Permite trabajar en varios niveles de abstracción. Para implementar los niveles superiores no se requiere conocer el entorno subyacente, basta con las interfaces que proporcionan los niveles inferiores.
Desventajas
- No todos los sistemas se pueden estructurar fácilmente como capas.
- Rendimiento: la comunicación a través de las diferentes capas, puede hacer ineficiente al sistema.
