Проектування системи — це процес визначення архітектури, компонентів, модулів, інтерфейсів і даних для системи, яка відповідає заданим вимогам. Він передбачає переклад вимог користувачів у детальний план, який керує етапом впровадження. Мета полягає в тому, щоб створити добре організовану та ефективну структуру, яка відповідає призначеній меті, враховуючи такі фактори, як масштабованість, зручність обслуговування та продуктивність.
Оволодіння проектуванням систем має вирішальне значення для тих, хто хоче створювати надійні та масштабовані системи. Наш комплексний Курс проектування систем надає вам знання та навички для досягнення успіху в цій галузі. Завдяки практичним прикладам і думкам експертів ви дізнаєтесь, як ефективно втілити вимоги користувачів у детальні проекти, які можна успішно реалізувати.
Важливі теми для проектування системи
- Навіщо вивчати системний дизайн?
- Цілі проектування системи
- Компоненти проектування системи
- Життєвий цикл розробки системи (SDLC)
- Архітектура системи
- Модульність та інтерфейси в проектуванні системи
- Еволюція/оновлення/масштаб існуючої системи
- Приклад проектування системи: система бронювання авіакомпаній
- Переваги системного дизайну
Навіщо вивчати системний дизайн?
У будь-якому процесі розробки, будь то програмне забезпечення чи будь-яка інша технологія, найважливішим етапом є Дизайн . Без фази проектування ви не зможете перейти до реалізації чи тестування. Така ж ситуація і з Системою.
Проектування системи є не лише життєво важливим кроком у розробці системи, але й забезпечує основу для обробки виняткових сценаріїв, оскільки воно представляє бізнес-логіку програмного забезпечення.
Важливість фази проектування системи в SDLC
unix верхня команда
З наведених вище кроків SDLC стає зрозуміло, що дизайн системи діє як магістраль, тому що незалежно від того, наскільки добре виконується частина кодування, вона згодом стає неактуальною, якщо відповідна конструкція є поганою. Отже, тут ми отримуємо важливу важливу інформацію про те, чому її запитують у кожній продуктовій компанії.
для масиву рядків java
Цілі проектування систем
- Практичність : Нам потрібна система, яка має бути націлена на набір аудиторій (користувачів), для яких вони розробляють.
- Точність : Вищевказаний проект системи має бути розроблений таким чином, щоб він відповідав майже всім вимогам, навколо яких він розроблений, будь то функціональні чи нефункціональні вимоги.
- Повнота : Конструкція системи повинна відповідати всім вимогам користувача
- Ефективний : Конструкція системи має бути такою, щоб вона не мала надмірного використання, що перевищує вартість ресурсів, або недостатнього використання, оскільки це, як ми вже знаємо, призведе до низького результату (вихід) і меншого часу відповіді (затримка).
- Надійність : Розроблена система повинна знаходитися в безвідмовному середовищі протягом певного періоду часу.
- Оптимізація : Час і простір — це, швидше за все, те, що ми робимо для фрагментів коду для окремих компонентів, які працюють у системі.
- Масштабований (гнучкість) : Конструкція системи має бути адаптованою з часом відповідно до різних потреб користувачів клієнтів, які, як ми знаємо, продовжуватимуть змінюватися з часом. Найкращим прикладом тут є відома фірма Nokia. Це найважливіший аспект під час проектування систем і є результатом того, чому 1 із 100 стартапів досягають успіху в довгостроковій перспективі, найкращим прикладом тут є techcodeview.com.
Цілі проектування системи
Примітка. Проектування системи також допомагає нам досягти відмовостійкості, тобто здатності програмного забезпечення продовжувати працювати, якщо навіть 1 або 2 його компоненти виходять з ладу.
Тепер, після огляду та ознайомлення з вищезазначеними цілями, давайте тепер обговоримо переваги дизайну системи, щоб краще зрозуміти його, оскільки наведені нижче переваги ще більше наближають наше розуміння до реального життя.
Компоненти проектування систем
Нижче наведено деякі з основних компонентів дизайну системи. обговорено коротко. Детальна версія цього буде обговорюватися в різних публікаціях:
- Балансери навантаження: Найважливіший компонент для вимірювання масштабованості, доступності та продуктивності систем.
- Ключові магазини вартості: Це система зберігання, подібна до хеш-таблиць, де сховища ключів і значень є розподіленими хеш-таблицями.
- Зберігання Blob: Blob означає двійкові великі об’єкти, як випливає з назви, це сховище для неструктурованих даних, таких як YouTube і Netflix.
- Бази даних: Це організована колекція даних, щоб до них можна було легко отримати доступ і змінити їх.
- Обмежувачі швидкості: Вони встановлюють максимальну кількість запитів, які може виконати служба.
- Система моніторингу: В основному це програмне забезпечення, за допомогою якого системний адміністратор відстежує такі інфраструктури, як пропускна здатність, ЦП, маршрутизатори, комутатори тощо.
- Черга обміну повідомленнями розподіленої системи: Середовище трансакцій між виробниками та споживачами.
- Генератор розподілених унікальних ідентифікаторів: У випадку великих розподілених систем кожен момент виникає кілька завдань, тому, щоб розрізнити це, призначте тег, що відповідає кожній події.
- Розподілений пошук: На кожному веб-сайті важлива інформація, яку шукатимуть відвідувачі, розміщується в рядку пошуку.
- Служби розподіленого журналювання: Відстеження послідовності подій від кінця до кінця.
- Розподілений планувальник завдань: Обчислювальні ресурси, такі як ЦП, пам’ять, пам’ять тощо.
Компоненти проектування системи
Життєвий цикл проектування системи (SDLC)
Життєвий цикл проектування системи (SDLC) — це комплексний процес, який описує кроки, пов’язані з проектуванням і розробкою системи, будь то програмне забезпечення, апаратне рішення чи інтегрована система, що поєднує обидва. Він включає серію етапів, які спрямовують інженерів до створення системи, яка відповідає потребам користувача та цілям організації. SDLC має на меті гарантувати, що кінцевий продукт є надійним, масштабованим і придатним для обслуговування.
Фазами (етапами) життєвого циклу проектування системи є:
- Планування
- Техніко-економічне обґрунтування
- Проектування системи
- Реалізація
- Тестування
- Розгортання
- Технічне обслуговування та підтримка
Архітектура системи
Архітектура програмного забезпечення – це спосіб, яким ми визначаємо як зображено компоненти дизайну проектування та розгортання програмного забезпечення .
По суті, це скелетний дизайн програмної системи, що зображує компоненти, рівні абстракції та інші аспекти програмної системи. Щоб зрозуміти це мовою непрофесіонала, мета або логіка бізнесу має бути кристально чіткою та викладеною на одному аркуші паперу. Тут наведено цілі великих проектів і подальші вказівки щодо розширення існуючої системи та майбутніх систем, які потрібно розширити.
Патерни архітектури системи
Існують різні способи організації компонентів в архітектурі програмного забезпечення. А різні попередньо визначені організації компонентів в архітектурі програмного забезпечення відомі як шаблони архітектури програмного забезпечення. Було випробувано багато візерунків. Більшість із них успішно вирішували різні проблеми. У кожному шаблоні компоненти організовані по-різному для вирішення конкретної проблеми в архітектурі програмного забезпечення.
Різні типи шаблонів архітектури програмного забезпечення включають:
- Багатошаровий візерунок
- Шаблон клієнт-сервер
- Шаблон, керований подією
- Патерн мікроядра
- Шаблон мікросервісів
Патерни архітектури системи
Модульність та інтерфейси в проектуванні систем
- Модульна конструкція відноситься до методу/процедури проектування продукту, що передбачає інтеграцію або поєднання менших незалежних елементів для створення готового продукту. Великий продукт (наприклад, автомобіль) можна розділити на менші, простіші компоненти, які окремо розробляються та виготовляються з використанням модульного підходу. Кінцевий продукт створюється шляхом інтеграції (або складання) кожної з цих складових частин.
- Інтерфейси в проектуванні системи це область, де користувачі взаємодіють. Він складається з екранів, які полегшують навігацію системою, екранів і форм, які збирають дані, і звітів системи.
Еволюція/оновлення/масштаб існуючої системи
Зі збільшенням використання технологій, як офлайн, так і онлайн, тепер кожен розробник повинен розробляти та створювати масштабована система . Якщо система не масштабується, із збільшенням кількості користувачів дуже ймовірно, що система вийде з ладу. Тому в гру вступає концепція масштабування.
основний метод java
Припустимо, що існує система з конфігураціями певного диска та оперативної пам’яті, яка виконувала завдання. Тепер, якщо нам потрібно розвинути нашу систему або збільшити її масштаб, у нас є два варіанти.
- Специфікації оновлення існуючої системи: Ми просто вдосконалюємо процесор, оновлюючи оперативну пам’ять, диск і багато інших компонентів. Зверніть увагу, що тут ми не дбаємо про масштабованість і доступність пропускної здатності мережі. Тут відповідно до еволюції ми працюємо над коефіцієнтом доступності лише з огляду на збереження масштабованості. Це відомо як вертикальне масштабування.
- Створіть розподілену систему, об’єднавши декілька систем: Вище ми бачимо, що якщо масштабованість не на належному рівні, тоді нам потрібно кілька систем для цього показника, оскільки показники доступності мають обмеження. Для масштабування нам потрібно більше систем (більше блоків), і це називається горизонтальним масштабуванням.
Еволюція/оновлення/масштаб існуючої системи
Дані передаються між системами Діаграми потоку даних або DFD .
Діаграми потоку даних або DFD визначається як графічне представлення потоку даних через інформацію. DFD розроблено, щоб показати, як система розділена на менші частини, і висвітлити потік даних між цими частинами.
Ось приклад для демонстрації базової структури діаграми потоку даних:
Базова структура діаграми потоку даних
Компоненти DFD:
linux запустити cmd
| Представництво | Дія виконана |
|---|---|
| Майдан | Визначає джерело призначення даних |
| Стрілка | Визначає потік даних і діє як конвеєр, по якому проходить інформація |
| Коло/бульбашка | Представляє процес, який перетворює вхідний потік даних у вихідні дані |
| Відкрити прямокутник | Це сховище даних або дані в стані спокою/тимчасове сховище даних |
Примітка: Відправник і одержувач завжди мають бути написані великими літерами. Швидше, це гарна практика використовувати великі літери, які коли-небудь поміщаються в квадратну рамку відповідно до конвенцій DFD.
Приклад проектування системи: система бронювання авіакомпаній
Оскільки ми вже говорили про основи проектування системи, давайте тепер розберемося з дизайном системи на базовому прикладі – системі бронювання авіакомпаній.
Щоб краще зрозуміти компоненти та дизайн системи бронювання авіакомпаній, давайте спочатку розглянемо її блок-схему на контекстному рівні:
Приклад проектування системи: система бронювання авіакомпаній
Давайте тепер розберемося з DFD системи бронювання авіакомпаній:
iphone emojis на android
- На наведеній вище блок-схемі Пасажирський , Турагент , Авіакомпанія це джерела, через які мігрують дані.
- Тут дані передаються з Пасажир для бронювання авіаквитка як показано зі знаком зі стрілкою DFD, де розміщено запит на подорож.
- Тепер ці дані передаються через два джерела, як показано вище, а саме: Турагент 'і' Авіакомпанія «де, якщо місце є Уподобання і Повітряний політ запит надсилається до джерела.
- Турагент і відповідні квитки розміщуються за запитом.
- Якщо квитка немає в наявності, тоді запит на бронювання пасажира надсилається джерелу – авіакомпанії.
Переваги системного дизайну
Після детального обговорення вступу до проектування системи, тепер необхідно обговорити його переваги та недоліки.
Найбільша перевага проектування системи полягає в тому, щоб прищепити обізнаність і креативність розробникам повного стеку за допомогою синергічного зв’язку шлюзів протоколів API, мереж і баз даних.
Деякі з головних переваг проектування системи включають:
- Зменшує вартість дизайну виробу.
- Швидкий процес розробки програмного забезпечення
- Зберігає загальний час у SDLC
- Підвищує ефективність і послідовність програміста.
- Економить ресурси
Дізнайтеся про дизайн системи: Підручник з проектування системи