En esté artículo revisamos los patrones de arquitectura de software más usados, el principal objetivo de aplicar los patrones de arquitectura de software es elaborar una solución escalable con la determinación de satisfacer las demandas del usuario. Además, este concepto incluye aspectos tan importantes como la seguridad, la capacidad de gestión y el rendimiento. Por otro lado, una selección errónea de la arquitectura de software puede conllevar a consecuencias negativas en el desarrollo del software; por esto es necesario que los Arquitectos TI y desarrolladores conozcan los patrones más populares y ser conscientes de su utilidad en cada caso en particular.
¿Qué es un patrón de arquitectura de software?
Un patrón de arquitectura de software es una representación estructural de todo el sistema y sus subsistemas, teniendo en cuenta las funciones y responsabilidades, reglas e incluso una hoja de ruta (Roadmap) para establecer las relaciones entre todas estas partes, es decir, es una especie de arquitectura que se pretende logras al finalizar el desarrollo e implemetación del sitio web, aplicación o microservicio que se utilizará durante el proceso de desarrollo.
La importancia de los patrones de arquitectura de software.
Los patrones de arquitectura de software son de gran importancia, teniendo en cuenta el aportar que brindan a distrintas soluciones o problemas que se presentan en los ámbitos del desarrollo. Con una buena definición de patrón de arquitectura de software, los equipos pueden simplificar los procedimientos de prueba dividiéndolos, por ejemplo, en segmentos más pequeños. Mediante el uso de patrones de arquitectura de software, los desarrolladores pueden segmentar las solicitudes de los usuarios en pequeños datos para evitar depender de un único servidor.
Los patrones arquitectónicos aumentan su productividad siendo reutilizables en el diseño de software.
Para aplicar un determinado patrón de arquitectura de software es importante determinar las siguientes razones:
Identificar las características básicas de una aplicación.
Los patrones de arquitectura de software desempeñan un papel importante en la definición de las características básicas de cualquier aplicación.
Garantizar la calidad y la eficacia.
Mediante una selección adecuada de los patrones de arquitectura de software, los equipos pueden minimizar los problemas de calidad que puedan surgir durante los periodos de desarrollo y postdesarrollo.
Garantizar la agilidad.
Crear un "anteproyecto" de la futura aplicación le proporciona un nivel necesario de agilidad que, a su vez, permite a los desarrolladores aplicar numerosas modificaciones e iteraciones en el futuro.
Resolución de problemas.
Comprender la arquitectura del software permite a los desarrolladores tener una imagen clara del funcionamiento de los futuros componentes de la aplicación. Este enfoque permite a los desarrolladores aprovechar las mejores técnicas para abordar todos los problemas posibles a lo largo del tiempo.
Aumentar la productividad.
Los principios estandarizados que se utilizan en los patrones de arquitectura de software permiten a los equipos ver rápidamente el estado actual del proyecto. Con esta metodología, los equipos tienen la oportunidad de aumentar la productividad.
Diferencia entre un patrón de arquitectura de software y un patrón de diseño.
Puede parecer difícil distinguir entre patrones de arquitectura de software y patrones de diseño. Sin embargo, resulta más que transparente si tomamos ambos por separado. Los patrones de arquitectura se utilizan para crear la lógica de negocio, las interfaces de usuario y otros aspectos, mientras que los patrones de diseño se utiliza para implementar la lógica de negocio.
Patrones de arquitectura de software.
Existen varios patrones de arquitectura de software que son aplicados por los equipos de desarrollo y sector TI. A continuación se describe los patrones de arquitectura de software más populares que todo arquitecto o desarrollador de software debe conocer:
❶ Arquitectura en capas:
Una de las arquitectura más comunes en la ingeniería de software. Organiza el software en capas horizontales, cada capa es responsable de ejecutar funcionalidades como presentación, lógica empresarial (negocio) y almacenamiento de datos, todo esto, permite que el desarrollo y mantenimiento sea modular, comúnmente utilizado en aplicaciones web.
Casos de uso:
- Plataforma de comercio electrónico: separa la interfaz de usuario, la lógica empresarial y el almacenamiento de datos para una gestión y actualizaciones eficientes.
- Aplicación bancaria: garantiza una separación clara entre las interacciones con los clientes, el procesamiento de transacciones y el almacenamiento de datos.
- Sistema de gestión de contenidos: segrega la presentación, la gestión y el almacenamiento del contenido para facilitar las actualizaciones del contenido.
Desventajas:
- La sobrecarga de comunicación entre capas puede afectar el rendimiento.
- Se corre el riesgo de un acoplamiento estrecho si los límites de las capas no están bien definidos.
- Puede volverse demasiado complejo con numerosas capas.
❷ Arquitectura cliente-servidor:
Separa la aplicación en clientes (interfaces de usuario) y servidores (procesamiento de datos) para gestionar el intercambio de datos y las interacciones del usuario. Ideal para sistemas distribuidos como servicios basados en web.
Casos de uso:
- Sistema de correo electrónico: permite a los clientes enviar solicitudes de recuperación o envío de correos electrónicos a un servidor central.
- Juegos en línea: los clientes interactúan con un servidor central para actualizaciones del juego en tiempo real e interacciones multijugador.
- Almacenamiento remoto de archivos: los clientes acceden a un servidor para almacenar y recuperar archivos de forma segura desde una ubicación remota.
Desventajas:
- Desafíos de escalabilidad del servidor durante períodos de mucho tráfico.
- Gestión de comunicaciones complejas entre clientes y servidor.
- Posible punto único de falla si el servidor deja de funcionar.
❸ Arquitectura basado en eventos:
Enfatiza la comunicación entre componentes a través de eventos asincrónicos, desencadenados por acciones del usuario o cambios de datos. Utilizado en sistemas en tiempo real e interfaces gráficas de usuario.
Casos de uso:
- Plataforma de redes sociales: las acciones de los usuarios, como publicar, dar me gusta o comentar, activan actualizaciones basadas en eventos en toda la plataforma.
- Plataforma de negociación de acciones: respuesta rápida a los cambios del mercado en tiempo real, ejecutando órdenes de compra/venta en reacción a los eventos del mercado.
- Sistema de hogar inteligente: los dispositivos reaccionan a las entradas del usuario, como encender o apagar las luces, en función de eventos activados por sensores.
Desventajas:
- La depuración puede resultar compleja debido a los flujos de eventos no lineales.
- El orden y el momento de los eventos pueden introducir comportamientos inesperados.
- El uso excesivo de eventos puede generar arquitecturas complicadas.
❹ Arquitectura de microservicios:
Estructura las aplicaciones como una colección de servicios pequeños que se pueden implementar de forma independiente, lo que permite escalabilidad y desarrollo rápido. Común en sistemas basados en la nube.
Casos de uso:
- Mercado de comercio electrónico: diferentes microservicios se encargan de la gestión de usuarios, el catálogo de productos, los pagos y el procesamiento de pedidos.
- Aplicación de viajes compartidos: servicios independientes gestionan la autenticación de usuarios, las solicitudes de viajes, el seguimiento de conductores y los pagos.
- Plataforma Streaming: Microservicios para entrega de contenidos, perfiles de usuario, recomendaciones y facturación.
Desventajas:
- Complejidad en la gestión de la arquitectura distribuida.
- Desafíos para garantizar la coherencia de los datos en todos los servicios.
- La sobrecarga de comunicación entre servicios puede afectar el rendimiento.
❺ Arquitectura de bus de eventos:
Los componentes se comunican a través de un bus de eventos mediante la publicación y suscripción a eventos. Facilita el acoplamiento flojo y prevalece en aplicaciones modulares.
Casos de uso:
- Videojuego modular: diferentes sistemas de juego interactúan a través de eventos, como acciones del jugador que afectan el mundo del juego o activan animaciones.
- Proceso de pago del comercio electrónico: los eventos señalan cada paso del proceso de pago, desde agregar artículos al carrito hasta confirmar el pedido.
- Automatización del flujo de trabajo: los eventos impulsan la progresión de las tareas en un proceso empresarial, como la aprobación de documentos o la finalización de tareas.
Desventajas:
- La depuración puede resultar compleja debido a la propagación de eventos descentralizada.
- El uso excesivo de eventos puede conducir a interacciones complicadas.
- Garantizar el orden correcto de los eventos y gestionar las suscripciones puede resultar un desafío.
❻ Arquitectura de modelo-vista-controlador
El patrón modelo-vista-controlador (MVC) divide una aplicación en tres componentes. El modelo (M) contiene los datos de la aplicación y la funcionalidad principal; la vista (V) muestra datos e interactúa con el usuario; y el controlador (C) maneja la entrada del usuario y actúa como mediador entre el modelo y la vista. Este patrón permite que la aplicación genere varias vistas, pero sus capas de abstracción aumentan la complejidad.
Caso de uso
- Arquitectura orientado a aplicaciones Web.
- Desarrollo de soluciones e integraciones B2C: Elaboración de servicio o APIs de gran escala para la integración con distintas interfaces.
- Los principales Frameworks como CodeIgniter, Django, Laravel, Spring, Ruby on Rails, ASP.NET MVC entre otros incorporan el Patrón MVC
Desventajas:
- La separación de conceptos en capas agrega complejidad al desarrollo de la aplicación.
- La cantidad de archivos incrementa considerablemente al desarrollar, teniendo en cuenta que se requiere de una arquitectura inicial sobre la que se deben construir clases e interfaces para modificar y comunicar los módulos de una aplicación.
- Para desarrollar una aplicación bajo el patrón de diseño MVC es necesario una mayor dedicación en los tiempos iniciales del desarrollo y la curva de aprendizaje es más alta que otros patrones más sencillos.
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