Atributos de Calidad y Patrones de Arquitectura de Software: Conceptos Clave

Atributos de Calidad en la Arquitectura de Software

Performance (Rendimiento)

Eficiencia con la que el sistema realiza sus tareas.

• Throughput (Rendimiento): Unidad con la que medimos la tasa efectiva de transacciones que puede realizar el sistema.
• Tiempo de respuesta: Tiempo de espera de un sistema.
• Plazos: Tiempo que tarda un proceso no interactivo.

Escalabilidad

Capacidad de un sistema para adecuarse dinámicamente a la carga.

• Carga: Se mide en transacciones por segundo (TPS).
• Conexiones simultáneas: Cantidad de usuarios que soporta en simultáneo.
• Volumen de datos: Cantidad de información que el sistema maneja (bases de datos).
• Despliegue: Facilidad para distribuir los procesos del sistema.
• Escalabilidad vertical: Aumento de recursos hardware en un mismo dispositivo.
• Escalabilidad horizontal: Aumento de dispositivos y distribución de tareas entre ellos.

Mantenibilidad

Facilidad para modificar una pieza o función del sistema.

• Modificabilidad: Coste de realizar cambios en el sistema y que este se adapte a los cambios y características existentes.
• Escalabilidad de requerimientos: Capacidad de admitir nuevos requerimientos funcionales.

Seguridad

Facultad del sistema de resistir ataques.

• En usuarios:
  • Autenticación: Validar el acceso a una plataforma.
  • Autorización: Permitir el uso de componentes de la plataforma por rol.
• En los datos:
  • Encriptación: Cifrar información con el fin de protegerla.
  • Integridad: Asegurar la no malversación de datos en una comunicación.
  • No repudio: Asegurar que la comunicación llegó al destinatario correcto.

Confiabilidad

Confianza en que el sistema está operable.

• Disponibilidad: El sistema debe estar preparado para recibir peticiones y responder a estas.
• Recuperabilidad: En caso de falla, el sistema debe ser capaz de volver a su estado funcional.
• Regla 99999: El tiempo ideal esperado de disponibilidad de un sistema.
• Gasto: Un sistema puede o no fallar, por lo que un gasto de falla es probabilístico; en cambio, un cambio de prevención de falla es seguro.

Integrabilidad

Capacidad del sistema de agregar componentes externos.

• Agregación: Implementar componentes de terceros a nuestro sistema.
• Interoperabilidad: Funcionamiento correcto entre distintos sistemas (Docker).
• API: Interfaz de comunicación estándar con el exterior para proveer sistemas.

Portabilidad

Desarrollar para múltiples entornos simultáneamente. Es imposible desarrollar un sistema 100% portable. Es infactible crear un sistema dedicado para cada entorno, por eso se intenta hacer una independencia del entorno.

Verificabilidad

Capacidad del sistema de autochequearse. Similar a cuando el auto enciende y verifica que haya aceite, bencina, etc.

Soportabilidad

Diagnóstico y corrección de incidencias. Incluir una cierta ayuda al proceso de recorección.

Patrones de Arquitectura de Software

Esquema genérico: Solución abstracta y generalizable.

Especificación: Componentes, responsabilidades y relaciones.

Descripción de un patrón: Nombre del patrón, contexto, requerimiento y solución.

• Estructura: Componentes y sus interacciones.
• Comportamiento: Organización y funcionamiento de componentes.

Clasificación de Patrones

Patrones Simples

• Capas: Estructuración en múltiples capas para escalabilidad y mantenibilidad.
• Tubos y Filtros: Procesamiento de flujos de datos mediante filtros independientes.
• Pizarrón: Solución colaborativa para problemas con conocimiento parcial.

Sistemas Interactivos

• Modelo Vista Controlador (MVC): Separación de datos, interfaz de usuario y control.
• Presentación Abstracción Control (PAC): Jerarquía de agentes cooperativos para sistemas interactivos.

Ejercicios y Aplicaciones

• Flujos de Trabajo: Uso de Tubos y Filtros o SOA para implementar flujos de trabajo.
• Procesamiento de Datos: Tubos y Filtros para cadenas de procesos independientes.
• Sistemas Electorales: Arquitectura SOA y patrón MVC para manejar datos electorales.
• Patrones No Funcionales: MVC mejora mantenibilidad, portabilidad y verificabilidad.
• Patrones Complejos (Pizarrón): Facilita la resolución de problemas complejos mediante colaboración de múltiples módulos.

Patrón de Capas

Ventajas

• Componentes estandarizados.
• Los cambios afectan solo el nivel local.
• Reutilización de capas y componentes.

Desventajas

• Los cambios pueden afectar en cascada.
• Ineficiencia.
• Complejo de definir.

Patrón de Tubos y Filtros

Ventajas

• Arquitectura flexible.
• No requiere de archivos intermedios.
• Filtros reutilizables.
• Permite procesamiento paralelo.
• Construcción independiente.

Desventajas

• Información no compartida.
• Conversión de datos puede ser ineficiente.
• Errores pueden afectar el flujo de procesamiento.

Patrón de Pizarrón

Ventajas

• Flexibilidad para incorporar diversas perspectivas.
• Facilita la contribución de múltiples expertos.
• Divide problemas grandes en partes más pequeñas y manejables.
• Permite integración de soluciones parciales.

Desventajas

• Coordinación compleja entre sistemas.
• Riesgo de soluciones parciales que no se integran bien.
• Requiere gran ancho de banda y recursos.
• Más orientado a la investigación que a aplicaciones comerciales directas.

Patrón Modelo Vista Controlador (MVC)

Ventajas

• Soporta múltiples vistas del modelo.
• Flexible, mantenible y adaptable.
• Frameworks existentes implementan MVC.

Desventajas

• Complejidad.
• La vista no tiene acceso directo a los datos, lo que puede ser ineficiente.
• Acoplamiento intrínseco entre componentes.

Patrón Presentación Abstracción Control (PAC)

Ventajas

• Asigna responsabilidades específicas.
• Funcionamiento independiente de cada agente.
• Soporta multitarea.

Desventajas

• Sistema complejo.
• Baja eficiencia.
• Complejo mecanismo de control.