Software Architecture in Practice

1. معماری نرم‌افزار پایه‌گذار کیفیت و موفقیت سیستم است

معماری حامل ابتدایی‌ترین و در نتیجه بنیادی‌ترین، سخت‌ترین تصمیمات طراحی است که تغییر آن‌ها دشوار است.

تعریف معماری. معماری نرم‌افزار به ساختارهای سطح بالا یک سیستم نرم‌افزاری، رشته‌ای که به ایجاد این ساختارها می‌پردازد و مستندات مربوط به این ساختارها اشاره دارد. این مفهوم شامل مجموعه‌ای از تصمیمات مهم درباره سازماندهی یک سیستم نرم‌افزاری است، از جمله:

• انتخاب عناصر ساختاری و رابط‌های آن‌ها
• رفتار به‌عنوان مشخص‌شده در همکاری‌های میان این عناصر
• ترکیب این عناصر به زیرسیستم‌های بزرگ‌تر
• سبک معماری که این سازماندهی را هدایت می‌کند

اهمیت معماری. یک معماری به‌خوبی طراحی‌شده برای:

• برآورده کردن نیازهای ویژگی‌های کیفی (عملکرد، امنیت، قابلیت تغییر و غیره)
• استدلال و مدیریت تغییرات در حین تکامل سیستم
• تسهیل ارتباط میان ذینفعان
• فراهم کردن پایه‌ای برای استفاده مجدد و توسعه خط تولید
• امکان‌پذیر ساختن برآورد هزینه و زمان

2. ویژگی‌های کیفی تصمیمات و تعادل‌های معماری را هدایت می‌کنند

توانایی یک سیستم برای برآورده کردن ویژگی‌های کیفی مطلوب (یا مورد نیاز) به‌طور قابل توجهی توسط معماری آن تعیین می‌شود.

ویژگی‌های کیفی کلیدی. مهم‌ترین ویژگی‌های کیفی که معماران باید در نظر بگیرند شامل:

• عملکرد
• مقیاس‌پذیری
• در دسترس‌بودن
• امنیت
• قابلیت تغییر
• قابلیت آزمایش
• کارایی

تاکتیک‌های معماری. معماران از تاکتیک‌های خاصی برای دستیابی به ویژگی‌های کیفی مطلوب استفاده می‌کنند. به‌عنوان مثال:

• عملکرد: مدیریت منابع، کنترل تقاضای منابع
• در دسترس‌بودن: شناسایی خطاها، بازیابی از خطاها، پیشگیری از خطاها
• امنیت: مقاومت در برابر حملات، شناسایی حملات، واکنش به حملات
• قابلیت تغییر: محلی‌سازی تغییرات، پیشگیری از اثرات زنجیره‌ای

تعادل‌ها. دستیابی به یک ویژگی کیفی اغلب بر دیگر ویژگی‌ها تأثیر می‌گذارد. معماران باید تعادل‌های دقیقی برقرار کنند، مانند:

• عملکرد در مقابل قابلیت تغییر
• امنیت در مقابل کارایی
• در دسترس‌بودن در مقابل هزینه

3. قابلیت تغییر و قابلیت آزمایش برای سلامت بلندمدت سیستم حیاتی هستند

حدود 80 درصد از هزینه کل یک سیستم نرم‌افزاری معمولی پس از استقرار اولیه رخ می‌دهد.

طراحی برای تغییر. تاکتیک‌های قابلیت تغییر به مدیریت هزینه و پیچیدگی تغییرات آینده کمک می‌کنند:

• کپسوله‌سازی و پنهان‌سازی اطلاعات
• استفاده از رابط‌ها و واسطه‌ها
• جداسازی نگرانی‌ها
• به تعویق انداختن زمان تصمیم‌گیری‌های طراحی

ملاحظات قابلیت آزمایش. معماری‌های قابل آزمایش هزینه را کاهش داده و اثربخشی آزمایش را بهبود می‌بخشند:

• فراهم کردن مکانیزم‌هایی برای کنترل و مشاهده وضعیت سیستم
• طراحی برای اتوماسیون آزمایش
• جداسازی وابستگی‌ها برای آزمایش واحد
• پشتیبانی از آزمایش یکپارچه و سطح سیستم

عمل متعادل. معماران باید نیازهای عملکرد فوری را با قابلیت نگهداری بلندمدت متعادل کنند:

• سرمایه‌گذاری در قابلیت تغییر و قابلیت آزمایش از ابتدا
• استفاده از الگوها و تاکتیک‌هایی که از تغییرات آینده پشتیبانی می‌کنند
• مستندسازی تصمیمات طراحی و دلایل آن‌ها برای تیم‌های آینده

4. عملکرد و مقیاس‌پذیری نیاز به برنامه‌ریزی معماری دقیق دارند

عملکرد اغلب با مقیاس‌پذیری مرتبط است؛ یعنی افزایش ظرفیت کار سیستم شما در حالی که هنوز به‌خوبی عمل می‌کند.

تاکتیک‌های عملکرد. استراتژی‌های کلیدی برای دستیابی به عملکرد خوب شامل:

• مدیریت منابع: زمان‌بندی، همزمانی، کش‌کردن
• کنترل تقاضای منابع: کاهش بار محاسباتی، مدیریت نرخ‌های نمونه‌برداری
• الگوریتم‌ها و ساختارهای داده کارآمد

رویکردهای مقیاس‌پذیری. معماران باید برای رشد در استفاده از سیستم برنامه‌ریزی کنند:

• مقیاس‌پذیری افقی (افزودن نمونه‌های بیشتر)
• مقیاس‌پذیری عمودی (افزایش ظرفیت منابع)
• تعادل بار و توزیع
• کش‌کردن و شبکه‌های تحویل محتوا (CDNها)

اندازه‌گیری و تنظیم. نظارت و بهینه‌سازی مستمر عملکرد حیاتی است:

• تعیین معیارهای عملکرد و SLAها
• استفاده از ابزارهای پروفایلینگ و نظارت
• شناسایی و رفع گلوگاه‌ها
• در نظر گرفتن تعادل‌ها با دیگر ویژگی‌های کیفی (مانند امنیت، قابلیت تغییر)

5. امنیت و ایمنی باید از ابتدا در معماری طراحی شوند

امنیت معیاری از توانایی سیستم برای محافظت از داده‌ها و اطلاعات در برابر دسترسی غیرمجاز است در حالی که هنوز به افراد و سیستم‌های مجاز دسترسی می‌دهد.

تاکتیک‌های امنیت. استراتژی‌های کلیدی برای ساخت سیستم‌های امن:

• احراز هویت و مجوزدهی به کاربران
• رمزنگاری داده‌های حساس
• پیاده‌سازی پروتکل‌های ارتباطی امن
• شناسایی و واکنش به حملات
• جداسازی و تقسیم‌بندی اجزای سیستم

ملاحظات ایمنی. برای سیستم‌هایی که شکست می‌تواند منجر به آسیب شود:

• انجام تحلیل خطرات جامع
• پیاده‌سازی مکانیزم‌های شناسایی و بازیابی خطا
• طراحی برای کاهش تدریجی
• استفاده از افزونگی و تنوع در اجزای حیاتی
• اعتبارسنجی و تأیید عملکردهای حیاتی ایمنی

رویکرد جامع. امنیت و ایمنی نیاز به توجه در تمام سطوح دارند:

• معماری و طراحی
• پیاده‌سازی و شیوه‌های کدنویسی
• رویه‌های عملیاتی و نظارت
• ممیزی‌های منظم و آزمایش نفوذ

6. محاسبات ابری و توزیع‌شده چالش‌های جدید معماری را معرفی می‌کنند

سیستم توزیع‌شده سیستمی است که در آن شکست یک کامپیوتر که حتی نمی‌دانستید وجود دارد می‌تواند کامپیوتر خودتان را غیرقابل استفاده کند.

الگوهای معماری ابری. از الگوهای بومی ابری برای مقیاس‌پذیری و تاب‌آوری استفاده کنید:

• معماری میکروسرویس‌ها
• کانتینرسازی و ارکستراسیون (مانند Kubernetes)
• محاسبات بدون سرور
• معماری‌های مبتنی بر رویداد

چالش‌های سیستم‌های توزیع‌شده. به مسائل کلیدی در محیط‌های توزیع‌شده بپردازید:

• سازگاری و سازگاری نهایی
• تحمل تقسیم
• تأخیر و شکست‌های شبکه
• تراکنش‌های توزیع‌شده
• کشف خدمات و تعادل بار

ملاحظات خاص ابری. تصمیمات معماری را به محیط‌های ابری تطبیق دهید:

• چندمستاجری و اشتراک منابع
• انعطاف‌پذیری و مقیاس‌گذاری خودکار
• استراتژی‌های ذخیره‌سازی داده و کش‌کردن
• بهینه‌سازی هزینه و مدیریت منابع
• انطباق و حاکمیت داده

7. رابط‌های مؤثر و مستندات برای یکپارچگی سیستم ضروری هستند

تمام عناصر دارای رابط هستند. تمام عناصر با برخی از بازیگران تعامل دارند؛ در غیر این صورت، هدف وجود عنصر چیست؟

اصول طراحی رابط. رابط‌های واضح و مؤثر ایجاد کنید:

• از اصل کمترین شگفتی پیروی کنید
• رابط‌های کوچک و همگن طراحی کنید
• از کنوانسیون‌های نام‌گذاری یکسان استفاده کنید
• مدیریت خطا و بازخورد واضحی ارائه دهید

بهترین شیوه‌های مستندسازی. مستندات جامع و مفید را تضمین کنید:

• مستندات رابط‌ها، اجزا و تعاملات آن‌ها
• استفاده از نماهای متعدد (مانند منطقی، فرآیند، استقرار)
• شامل دلایل تصمیمات طراحی کلیدی
• به‌روز نگه‌داشتن مستندات با سیستم

استراتژی‌های یکپارچگی. برای یکپارچگی روان اجزا برنامه‌ریزی کنید:

• از پروتکل‌های ارتباطی استاندارد استفاده کنید
• پیاده‌سازی جداسازی ضعیف بین اجزا
• طراحی برای قابلیت همکاری و گسترش
• استفاده از آزمایش یکپارچه و شیوه‌های یکپارچگی مداوم

8. استقرار مداوم و شیوه‌های DevOps معماری‌های مدرن را شکل می‌دهند

DevOps مجموعه‌ای از شیوه‌ها است که به‌منظور کاهش زمان بین تعهد به تغییر در یک سیستم و قرار گرفتن آن تغییر در تولید عادی، در حالی که کیفیت بالا را تضمین می‌کند، طراحی شده است.

خط لوله استقرار مداوم. معماری‌هایی طراحی کنید که از انتشار سریع و مکرر پشتیبانی کنند:

• خودکارسازی فرآیندهای ساخت، آزمایش و استقرار
• پیاده‌سازی سوئیچ‌های ویژگی و انتشارهای کانی
• استفاده از زیرساخت به‌عنوان کد برای محیط‌های یکسان
• طراحی برای نظارت و مشاهده‌پذیری

ملاحظات DevOps. معماری را با اصول DevOps همسو کنید:

• طراحی برای قابلیت آزمایش و اتوماسیون
• پشتیبانی از بازگشت و بازیابی آسان
• پیاده‌سازی ثبت‌نام و نظارت از ابتدا
• امکان مدیریت پیکربندی آسان

تغییر فرهنگی. تأثیر بر ساختار تیم و فرآیندها را شناسایی کنید:

• همکاری بین توسعه و عملیات را تقویت کنید
• مسئولیت مشترک برای کیفیت سیستم را تأکید کنید
• آزمایش و یادگیری از شکست‌ها را تشویق کنید
• تصمیمات معماری را با اهداف و معیارهای کسب‌وکار همسو کنید

9. ارزیابی معماری و مدیریت بدهی تضمین‌کننده قابلیت بقا در بلندمدت هستند

ارزیابی معماری به‌عنوان یک فعالیت کاهش ریسک.

روش‌های ارزیابی. به‌طور منظم تصمیمات معماری را ارزیابی کنید:

• روش تحلیل تعادل تصمیمات معماری (ATAM)
• روش تحلیل هزینه و فایده (CBAM)
• بررسی‌های فعال برای طراحی‌های میانی
• تکنیک‌های ارزیابی مبتنی بر سناریو

مدیریت بدهی فنی. به‌طور پیشگیرانه به نواقص معماری رسیدگی کنید:

• شناسایی و پیگیری منابع بدهی فنی
• اولویت‌بندی بازپرداخت بدهی بر اساس تأثیر کسب‌وکار
• بازسازی و نوسازی معماری به‌صورت تدریجی
• تعادل توسعه ویژگی‌های جدید با کاهش بدهی

آخرین به‌روزرسانی:: November 26, 2024