Projektowanie systemów to proces definiowania architektury, komponentów, modułów, interfejsów i danych systemu w celu spełnienia określonych wymagań. Polega na przełożeniu wymagań użytkownika na szczegółowy plan, który kieruje fazą wdrożenia. Celem jest stworzenie dobrze zorganizowanej i wydajnej struktury, która spełnia zamierzony cel, biorąc pod uwagę takie czynniki, jak skalowalność, łatwość konserwacji i wydajność.
Opanowanie projektowania systemów ma kluczowe znaczenie dla każdego, kto chce zbudować solidne i skalowalne systemy. Nasz kompleksowy Kurs projektowania systemów zapewnia wiedzę i umiejętności pozwalające osiągnąć sukces w tej dziedzinie. Dzięki praktycznym przykładom i fachowym spostrzeżeniom dowiesz się, jak skutecznie przełożyć wymagania użytkowników na szczegółowe projekty, które można z powodzeniem wdrożyć.
Ważne tematy dotyczące projektowania systemów
- Dlaczego warto uczyć się projektowania systemów?
- Cele projektowania systemu
- Składniki projektowania systemu
- Cykl życia projektu systemu (SDLC)
- architektura systemu
- Modułowość i interfejsy w projektowaniu systemów
- Ewolucja/modernizacja/skala istniejącego systemu
- Przykład projektu systemu: System rezerwacji linii lotniczych
- Zalety projektowania systemu
Dlaczego warto uczyć się projektowania systemów?
W każdym procesie rozwoju, czy to oprogramowania, czy jakiejkolwiek innej technologii, najważniejszym etapem jest Projekt . Bez fazy projektowania nie można przejść do części wdrożeniowej lub testowej. To samo tyczy się Systemu.
Projektowanie systemów jest nie tylko istotnym krokiem w rozwoju systemu, ale także zapewnia szkielet do obsługi wyjątkowych scenariuszy, ponieważ reprezentuje logikę biznesową oprogramowania.
Znaczenie fazy projektowania systemu w SDLC
ciąg jest pusty
Z powyższych kroków SDLC jasno wynika, że projekt systemu działa jak szkielet, ponieważ niezależnie od tego, jak dobrze wykonana jest część kodująca, staje się ona później nieistotna, jeśli odpowiadający jej projekt nie jest dobry. Otrzymujemy więc istotne i istotne informacje dotyczące tego, dlaczego jest to pytanie zadawane w każdej firmie opartej na produktach.
Cele projektowania systemów
- Praktyczność : Potrzebujemy systemu, który powinien być skierowany do grupy odbiorców (użytkowników), dla której projektuje.
- Dokładność : Powyższy projekt systemu powinien być zaprojektowany w taki sposób, aby spełniał prawie wszystkie wymagania, wokół których został zaprojektowany, niezależnie od tego, czy są to wymagania funkcjonalne, czy niefunkcjonalne.
- Kompletność : Projekt systemu powinien spełniać wszystkie wymagania użytkownika
- Wydajny : Projekt systemu powinien być taki, aby nie powodował nadmiernego wykorzystania przekraczającego koszt zasobów ani niedostatecznego wykorzystania, co, jak już wiemy, będzie skutkowało niską wydajnością (wyjściem) i krótszym czasem reakcji (opóźnieniem).
- Niezawodność : Zaprojektowany system powinien znajdować się w pobliżu środowiska bezawaryjnego przez pewien okres czasu.
- Optymalizacja : Czas i przestrzeń to najprawdopodobniej to, co robimy, aby fragmenty kodu poszczególnych komponentów działały w systemie.
- Skalowalny (elastyczność) : Projekt systemu powinien umożliwiać dostosowywanie się z czasem do różnych potrzeb użytkowników i klientów, o których wiemy, że będą się zmieniać z czasem. Najlepszym przykładem jest tutaj znana firma: Nokia. Jest to najważniejszy aspekt przy projektowaniu systemów i wynika z tego, dlaczego 1 na 100 startupów odnosi sukcesy w dłuższej perspektywie. Najlepszym przykładem jest tutaj techcodeview.com.
Cele projektowania systemu
Uwaga: Projekt systemu pomaga nam również osiągnąć odporność na błędy, czyli zdolność oprogramowania do kontynuowania pracy w przypadku awarii nawet jego 1 lub 2 komponentów.
Teraz, po zapoznaniu się z powyższymi celami, omówmy teraz zalety projektowania systemu, aby lepiej je zrozumieć, ponieważ poniższe zalety jeszcze bardziej przybliżają nasze zrozumienie do rzeczywistości.
Konwerter ciągu znaków na int
Elementy projektowania systemów
Poniżej znajdują się niektóre z głównych elementów projektu systemu. omówione w skrócie. Szczegółowa wersja tego zostanie omówiona w różnych postach:
- Moduły równoważenia obciążenia: Najważniejszy komponent służący do pomiaru skalowalności, dostępności i wydajności systemów.
- Kluczowe sklepy wartościowe: Jest to system przechowywania podobny do tablic mieszających, w którym magazyny klucz-wartość są rozproszonymi tablicami mieszającymi.
- Magazyn obiektów BLOB: Blob oznacza duże obiekty binarne, jak sama nazwa wskazuje, jest miejscem przechowywania nieustrukturyzowanych danych, takich jak YouTube i Netflix.
- Bazy danych: Jest to zorganizowany zbiór danych, umożliwiający łatwy dostęp do nich i ich modyfikowanie.
- Ograniczniki szybkości: Ustawiają maksymalną liczbę żądań, które może spełnić usługa.
- System monitorujący: Są to w zasadzie oprogramowanie, za pomocą których administrator systemu monitoruje infrastrukturę, taką jak przepustowość, procesor, routery, przełączniki itp.
- Kolejka przesyłania komunikatów w systemie rozproszonym: Medium transakcyjne pomiędzy producentami i konsumentami.
- Rozproszony generator unikalnych identyfikatorów: W przypadku dużych systemów rozproszonych w każdej chwili pojawia się wiele zadań, dlatego aby je rozróżnić, przypisz tag odpowiadający każdemu zdarzeniu.
- Wyszukiwanie rozproszone: W każdej witrynie internetowej w pasku wyszukiwania umieszczane są najważniejsze informacje, których będą szukać odwiedzający.
- Rozproszone usługi rejestrowania: Śledzenie sekwencji wydarzeń od końca do końca.
- Rozproszony harmonogram zadań: Zasoby obliczeniowe, takie jak procesor, pamięć, pamięć masowa itp.
Składniki projektowania systemu
Cykl życia projektu systemu (SDLC)
Cykl życia projektu systemu (SDLC) to kompleksowy proces, który przedstawia etapy projektowania i rozwijania systemu, niezależnie od tego, czy jest to aplikacja, rozwiązanie sprzętowe, czy zintegrowany system łączący oba. Obejmuje szereg faz, które prowadzą inżynierów przez proces tworzenia systemu odpowiadającego potrzebom użytkownika i celom organizacyjnym. SDLC ma na celu zapewnienie, że produkt końcowy będzie niezawodny, skalowalny i łatwy w utrzymaniu.
Fazy (etapy) cyklu życia projektu systemu to:
- Planowanie
- Studium wykonalności
- Projekt systemu
- Realizacja
- Testowanie
- Zastosowanie
- Konserwacja i wsparcie
architektura systemu
Architektura oprogramowania to sposób, w jaki definiujemy sposób przedstawienia elementów projektu, projektowanie i wdrażanie oprogramowania .
Jest to w zasadzie szkieletowy projekt systemu oprogramowania przedstawiający komponenty, poziomy abstrakcji i inne aspekty systemu oprogramowania. Aby zrozumieć to w języku laika, cel lub logika biznesu powinna być krystalicznie jasna i ułożona na jednej kartce papieru. Tutaj znajdują się cele dużych projektów i dalsze wskazówki dotyczące skalowania w celu zwiększenia skali istniejącego systemu i przyszłych systemów.
Wzorce architektury systemu
Istnieją różne sposoby organizowania komponentów w architekturze oprogramowania. Odmienna, predefiniowana organizacja komponentów w architekturach oprogramowania znana jest jako wzorce architektury oprogramowania. Wypróbowano i przetestowano wiele wzorów. Większość z nich pomyślnie rozwiązała różne problemy. W każdym wzorcu komponenty są zorganizowane inaczej w celu rozwiązania konkretnego problemu w architekturach oprogramowania.
Różne typy wzorców architektury oprogramowania obejmują:
- Warstwowy wzór
- Wzorzec klient-serwer
- Wzorzec sterowany zdarzeniami
- Wzór mikrojądra
- Wzorzec mikrousług
Wzorce architektury systemu
Modułowość i interfejsy w projektowaniu systemów
- Modułowa konstrukcja odnosi się do metody/procedury projektowania produktu polegającej na integracji lub łączeniu mniejszych, niezależnych elementów w celu stworzenia gotowego produktu. Duży produkt (taki jak samochód) można podzielić na mniejsze, prostsze komponenty, które są oddzielnie opracowywane i produkowane przy użyciu podejścia modułowego. Ostateczny produkt powstaje poprzez integrację (lub montaż) każdej z tych części składowych.
- Interfejsy w projektowaniu systemów to obszar interakcji użytkowników. Składa się z ekranów ułatwiających nawigację w systemie, ekranów i formularzy gromadzących dane oraz raportów systemu.
Ewolucja/modernizacja/skala istniejącego systemu
Wraz ze wzrostem wykorzystania technologii, czy to w trybie offline, czy online, każdy programista musi teraz projektować i tworzyć skalowalny system . Jeśli system nie jest skalowalny, wraz ze wzrostem liczby użytkowników istnieje duże prawdopodobieństwo, że system ulegnie awarii. Stąd pojawia się koncepcja skalowania.
jeśli jeszcze Java
Załóżmy, że istnieje system z konfiguracjami konkretnego dysku i pamięci RAM, który obsługiwał zadania. Jeśli teraz będziemy musieli ewoluować nasz system lub zwiększyć jego skalę, mamy dwie możliwości.
- Specyfikacje aktualizacji istniejącego systemu: Po prostu ulepszamy procesor, zwiększając pamięć RAM i rozmiar dysku oraz wiele innych komponentów. Należy pamiętać, że nie dbamy tutaj o skalowalność i dostępność przepustowości sieci. Tutaj, zgodnie z ewolucją, pracujemy nad współczynnikiem dostępności, biorąc pod uwagę jedynie skalowalność. Nazywa się to skalowaniem pionowym.
- Utwórz system rozproszony, łącząc ze sobą wiele systemów: Widzimy powyżej, że jeśli skalowalność nie jest wystarczająca, potrzebujemy do tego wielu systemów, ponieważ miary dostępności mają pewne ograniczenia. Aby zwiększyć skalę, potrzebujemy więcej systemów (więcej fragmentów bloków) i nazywa się to skalowaniem poziomym.
Ewolucja/modernizacja/skala istniejącego systemu
programować w Javie
Dane przepływają pomiędzy systemami Diagramy przepływu danych lub DFD .
Diagramy przepływu danych lub DFD definiuje się jako graficzną reprezentację przepływu danych przez informację. DFD ma na celu pokazanie, jak system jest podzielony na mniejsze części i uwypuklenie przepływu danych pomiędzy tymi częściami.
Oto przykład ilustrujący podstawową strukturę diagramu przepływu danych:
Podstawowa struktura Diagramu Przepływu Danych
Składniki DFD:
| Reprezentacja | Przedsięwzięcie wykonane |
|---|---|
| Kwadrat | Definiuje źródło docelowe danych |
| Strzałka | Identyfikuje przepływ danych i działa jak potok, przez który przepływają informacje |
| Okrąg/Bańka | Reprezentuje proces, który przekształca przychodzący przepływ danych w dane wychodzące |
| Otwórz prostokąt | Jest to magazyn danych lub dane w spoczynku/tymczasowe repozytorium danych |
Notatka: Nadawca i Odbiorca powinni zawsze pisać wielkimi literami. Dobrą praktyką jest raczej używanie dużej litery umieszczonej w kwadratowym pudełku zgodnie z konwencjami DFD.
strony serwera Java
Przykład projektu systemu: System rezerwacji linii lotniczych
Skoro omówiliśmy już podstawy projektowania systemu, przyjrzyjmy się teraz projektowi systemu na podstawowym przykładzie – systemie rezerwacji linii lotniczych.
Aby lepiej zrozumieć komponenty i konstrukcję Systemu Rezerwacji Linii Lotniczych, przejrzyjmy najpierw jego diagram przepływu na poziomie kontekstu:
Przykład projektu systemu: System rezerwacji linii lotniczych
Przyjrzyjmy się teraz DFD Systemu Rezerwacji Linii Lotniczych:
- Na powyższym schemacie blokowym Pasażer , Agent biura podróży , Linia lotnicza są źródłami, przez które migrują dane.
- Tutaj przesyłane są dane Pasażer rezerwujący bilet lotniczy zgodnie ze znakiem strzałki DFD w miejscu złożenia wniosku o podróż.
- Obecnie dane te są przesyłane przez dwa źródła, jak pokazano powyżej, a mianowicie „ Agent biura podróży ' I ' Linia lotnicza „gdzie, jeśli miejsce jest dostępne”. Preferencje I Lot powietrzny żądanie jest kierowane do źródła.
- Biuro podróży i odpowiednie bilety są wystawiane zgodnie z żądaniem.
- W przypadku braku biletu zapytanie o Rezerwację Pasażera kierowane jest do źródła – Linii Lotniczej.
Zalety projektowania systemu
Po szczegółowym omówieniu wprowadzenia do projektowania systemów należy teraz omówić jego zalety i wady.
Największą zaletą projektowania systemów jest zaszczepianie świadomości i kreatywności programistom zajmującym się pełnym stosem poprzez synergiczne łączenie bram protokołów API, sieci i baz danych.
Do głównych zalet projektowania systemów należą:
- Obniża koszt projektowania produktu.
- Szybki proces tworzenia oprogramowania
- Oszczędza całkowity czas w SDLC
- Zwiększa efektywność i spójność pracy programisty.
- Oszczędza zasoby
Naucz się projektowania systemu: Samouczek projektowania systemu