Компоненты системы
В этом уроке вы познакомитесь с основными компонентами системы, а также узнаете, какие функции могут выполнять элементы ПО и как системный аналитик участвует в проектировании их архитектуры.
Система
В контексте IT-индустрии система — в первую очередь совокупность программного и аппаратного обеспечения (оборудования). Программное и аппаратное обеспечение называют компонентами (Components).
Программное и аппаратное обеспечения системы, как правило, объёмны и сложны для понимания, поэтому их делят на элементы. Как и любые другие элементы архитектуры, они взаимодействуют друг с другом через интерфейсы, обмениваясь информацией и выполняя друг для друга определённые функции.
Элементы программного обеспечения
Основные элементы программного обеспечения и их функции:
- Хранилище данных (Data Storage) Сохраняет данные и информацию в виде организованного и постоянного набора, а также извлекает их. Набор данных системы определяется в ER-модели.
- Логика доступа к данным (Data Access Logic, Persistence Logic) Выполняет ограниченные набором условий функции чтения, записи, обновления и удаления данных. Под логикой доступа подразумевают запросы к хранилищам данных на SQL.
- Бизнес-логика (Business Logic, Application Logic) Выполняет бизнес-процессы с учётом набора условий. Бизнес-логика определяется в пользовательских требованиях, функциональных требованиях и моделях процессов, таких как DFD.
- Логика представления (Presentation Logic) Предоставляет пользователю ограниченные набором условий возможности ввода и просмотра информации, а также принимает его указания. Под логикой представления подразумевают механизмы пользовательского интерфейса, которые определяются в диаграммах структуры интерфейса и прототипах экранов. Логика представления отображает результаты выполнения бизнес-логики.
Системный аналитик участвует в проектировании элементов программного обеспечения, разрабатывая требования к ПО, моделируя его предметную область и помогая архитектору ПО в составлении спецификации программного и аппаратного обеспечений.
Рассмотрим, как элементы ПО выполняют функции, на примере системы для посетителей фитнес-центра.
- Хранилище данных. Сохраняет данные о посетителях, тренировках и записях.
- Логика доступа к данным. Записывает и извлекает данные о тренировках, посетителях и записях на тренировки.
- Бизнес-логика. Проверяет правильность введённого пароля учётной записи посетителя, определяет доступные для записи тренировки.
- Логика представления. Предоставляет пользователю возможности перехода между экранами системы, просмотра доступных для записи тренировок, ввода пароля учётной записи.
Архитектор ПО проектирует архитектуру будущей системы для интернет-магазина домашней одежды. Определите, какой из элементов ПО может выполнять следующие функции.
Отображение покупателю доступных для заказа товаров
Логика представления
За отображение информации пользователю отвечает функция логики представления.
Сохранение данных о покупателях, товарах и заказах
Хранилище данных
За сохранение и извлечение данных отвечает функция хранения данных.
Запись и обновление данных о заказах покупателей
Логика доступа к данным
За чтение, запись, обновление и удаление данных отвечает функция логики доступа к данным.
Определение корректности введённого адреса для доставки заказа
Бизнес-логика
Корректность адреса — это важное условие выполнения бизнес-процессов. За это отвечает функция бизнес-логики.
Элементы аппаратного обеспечения
Основные элементы аппаратного обеспечения и их функции:
- Клиент (Client). Даёт указания серверу.
- Сервер (Server). Выполняет указания клиента.
- Сеть (Network). Передаёт между клиентами и серверами информацию и указания.
Проектированием элементов аппаратного обеспечения занимается архитектор ПО. Он может привлечь системного аналитика, чтобы составить спецификации программного и аппаратного обеспечения. Например, архитектор ПО может попросить СА выяснить, в каких операционных системах работают пользователи.
Клиент
Клиент (Client) — это элемент аппаратного обеспечения системы, который даёт указания другому элементу.
Например, это настольный компьютер, ноутбук, мобильный телефон (смартфон), планшет и другие.
Настольный компьютер также называют персональным, потому что им пользуется, как правило, один человек. Этим он отличается от сервера, результатами работы которого пользуются множество людей с помощью своих персональных устройств.
В примере с системой фитнес-центра клиентом будет смартфон посетителя. Смартфон может попросить сервер передать ему данные о доступных для записи тренировках, создать и удалить запись.
Сервер
Сервер (Server) — это элемент аппаратного обеспечения системы, который выполняет указание другого элемента.
В качестве сервера может выступать как отдельный компьютер, похожий на обычный персональный компьютер, так и специализированное оборудование. Для работы сервера не требуется участие человека, поэтому сервер отличается своей автономностью. Человек лишь выполняет первоначальную настройку и периодически проводит техническое обслуживание или обновление.
Сервер тоже состоит из элементов:
- Процессор.
- Материнская плата.
- Жёсткий диск.
Вернёмся к примеру с фитнес-центром. После того как клиент дал указание серверу передать данные расписания с выбранным названием тренировки, сервер обрабатывает полученные данные, определяет доступные даты и время для записи. Обработанные данные сервер отправляет обратно клиенту, чтобы тот затем отобразил их пользователю.
Сеть
Сеть (Network) — это элемент аппаратного обеспечения системы, позволяющий другим элементам обмениваться информацией и давать друг другу указания.
Клиент и сервер обмениваются друг с другом информацией по сети. В одной сети с сервером могут взаимодействовать несколько разных клиентских устройств.
Есть множество типов сетей, основные из них:
- Интернет (Internet) — это сеть, которая работает по всему миру.
- Интранет (Intranet) — это управляемая сеть с контролируемым и ограниченным доступом, которая работает внутри организации.
- Локальная сеть (Local Area Network — LAN) — это сеть, расположенная на территории организации.
- Беспроводная локальная сеть (Wireless Local Area Network — WLAN) — это локальная сеть, которая использует для обмена информацией радиочастотные сигналы.
Вернёмся к примеру с фитнес-центром. Клиент будет давать указания серверу и обмениваться с ним данными по сети Интернет.
Комбинирование элементов
Вначале определяются основные элементы программного обеспечения будущей системы, а затем архитекторы ПО распределяют их по различным аппаратным элементам, на которых будет работать система. Эти элементы могут быть скомбинированы множеством различных способов, исходя из выбранного архитектором ПО стиля (шаблона).
Например в следующем уроке вы познакомитесь с клиент-серверной архитектурой, где клиент выполняет логику представления и бизнес-логику, тогда как сервер хранит данные и выполняет логику доступа к ним.
Структура развёртывания
Компоненты системы и их элементы рассматривают в структуре развёртывания (Deployment Structure).
Развёртывание (Deployment) — это этап проекта по разработке ПО, на котором система вводится в эксплуатацию в реальной операционной среде.
В процесс развёртывания ПО входят следующие действия:
- Упаковка (Packaging) — создание установочного пакета (Installation Package). Установочный пакет — это архив, содержащий файлы с кодом ПО и дополнительные метаданные, необходимые для их установки, обновления, настройки и удаления. Установочные пакеты могут иметь различный формат, который зависит от операционной системы устройства. Например, для Android используется формат APK, для MS Windows — MSI, для MacOS — PKG.
- Распространение (Distribution) — доставка установочных пакетов на устройства по сети.
- Установка (Installation) — настройка компьютера, чтобы он мог запустить программу. ПО установлено, когда все файлы с его программным кодом размещены в файловой системе компьютера и создан исполняемый файл (Executable File), который необходим для запуска и работы ПО.
Если процесс развёртывания полностью автоматизирован, то он называется непрерывным развёртыванием (Continuous Deployment). Если процесс автоматизирован только до распространения ПО, а для установки необходимо участие пользователя, то он называется непрерывной доставкой (Continuous Delivery).
Структура развёртывания — это модель физической архитектуры системы, выражающая распределение элементов программного обеспечения по элементам аппаратного. Она необходима для моделирования проблем производительности, целостности, защищённости, доступности и проектирования архитектурных решений для этих проблем.
Структура развёртывания также описывает сеть, объединяющую элементы аппаратного обеспечения. Помимо этого, она может включать исполняемые файлы программ, скрипты, командные (пакетные) файлы и другие.
Спецификация программного и аппаратного обеспечения — основа для проектирования структуры развёртывания.
Архитектор ПО описывает в соответствующих представлениях структуру развёртывания в графической форме — в виде диаграммы развёртывания (UML Deployment Diagram).
Подведём итоги
Система — совокупность программного и аппаратного обеспечения (оборудования). Программное и аппаратное обеспечение называют компонентами системы.
Элементы программного обеспечения:
- Хранилище данных.
- Логика доступа к данным.
- Бизнес-логика.
- Логика представления.
Основные элементы аппаратного обеспечения:
- Клиент.
- Сервер.
- Сеть.
Существуют различные стили архитектуры системы. В каждом из них используется один из вариантов распределения компонентов программного обеспечения по компонентам аппаратного обеспечения. Основной стиль — это клиент-серверная архитектура, с которой вы познакомитесь в следующем уроке.