Softwarearchitektur

Warum lohnt es sich, eine Softwarearchitektur zu erstellen?

Der Hauptzweck der Softwarearchitektur besteht darin, die Anforderungen zu ermitteln, die sich direkt auf die Struktur und Funktionsweise der Software auswirken. Außerdem können Sie damit Anwendungsfälle und Nutzungsszenarien definieren.

Sie ermöglicht es, funktionale und nicht-funktionale, vor allem qualitätsbezogene Anforderungen in Einklang zu bringen.

Softwarearchitektur ist ein Werkzeug, das es Ihnen ermöglicht:

• Verbesserung der Kommunikation innerhalb eines Entwicklerteams und ganz allgemein ist es für alle Beteiligten nützlich
• Das zu entwickelnde System vernünftig analysieren und an die technischen, geschäftlichen und betrieblichen Anforderungen anpassen
• Beschleunigung der Entwicklungsarbeit
• Die Arbeiten genauer planen und die einzelnen Phasen festlegen
• Den Arbeitsfortschritt genauer bewerten
• Das Projekt besser managen
• Reduzierung der Fehlerquote und Senkung der Kosten für Fehlerbehebungen
• Geben Sie dem Projekt einen zeitlichen und organisatorischen Rahmen, definieren Sie den Umfang der Rollen, Kompetenzen und Aktivitäten.

Im Allgemeinen wird die Erstellung einer Softwarearchitektur mit zunehmender Projektkomplexität immer sinnvoller.

Die Erstellung einer Softwarearchitektur ist keine leichte Aufgabe.

Die Schwierigkeit der Softwarearchitektur ist in erster Linie auf Folgendes zurückzuführen:

• Komplexität des zu entwickelnden Systems
• Vielfalt der Erwartungen, Ziele und Mittel zu deren Erreichung
• Eine Vielzahl von Interessengruppen mit unterschiedlichen Erwartungen (z. B. Unternehmensleiter, Eigentümer, Nutzer).

Um ihre Funktion zu erfüllen, sollte die Softwarearchitektur von einem erfahrenen Softwarearchitekten erstellt werden, der über Fachwissen verfügt und in der Lage ist, ein High-Level-Systemdesign zu erstellen und dessen Entwicklung zu verwalten.

Das Ergebnis ihrer Arbeit sollte ein Dokument (Softwarearchitekturbeschreibung) sein, das die geschäftlichen und technischen Anforderungen enthält.

Das Dokument selbst wird auf der Grundlage der von den einzelnen Interessengruppen gesammelten Anforderungen erstellt, die insbesondere die folgenden Punkte umfassen:

• Funktionale Anforderungen
• Nicht-funktionale Anforderungen

Die Softwarearchitektur sollte auch Informationen über alle Einschränkungen enthalten, denen die entworfene Anwendung in Zukunft unterliegen kann.

Zu den häufigsten Zwängen gehören:

• Fehlen von Analysemethoden, um eindeutig festzustellen, ob ein System die Erwartungen erfüllt
• Kommunikationsprobleme zwischen den Interessengruppen
• Fehlen eines engagierten Softwarearchitekten.

Denken Sie auch daran, dass mobile Anwendungen und Webanwendungen mit unterschiedlichen Methoden erstellt werden können.

Die Wahl der geeignetsten, effizientesten und nützlichsten Methode hängt davon ab:

• Erfahrung und Fachwissen als Softwarearchitekt
• Kompetenzen des Entwicklerteams
• Projektkosten und Projektbudget
• Verfügbare Zeit für seine Ausführung
• Zeitbedarf für die Umsetzung spezifischer Lösungen
• Das wirtschaftliche Umfeld, in dem ein Unternehmen tätig ist.

Die Literatur zu diesem Thema enthält eine Reihe von:

• Konzepte zur Beschreibung der Softwarearchitektur
• Methodik der IT Systementwicklung
• Softwarearchitektur Beschreibungssprachen.

Auch die Wahl der besten und hilfreichsten Formel ist eine Frage der Erfahrung, des Fachwissens und der Funktionen der Software selbst sowie der zu erreichenden Unternehmensziele.

Keines der Konzepte, Methoden oder Sprachen ist fehlerfrei. Aus diesem Grund ist Erfahrung sehr wichtig, da sie es Ihnen ermöglicht, diese Instrumente mit einem größeren Bewusstsein für Risiken, Konsequenzen und Einschränkungen einzusetzen.

Die folgenden Punkte spielen eine wichtige Rolle im Entwurfsprozess der Softwarearchitektur:

• Architektonische Analyse
• Architektonische Synthese
• Architekturbewertung
• Evolution der Architektur.

Die architektonische Synthese konzentriert sich auf die Anforderungen, die sich aus der Analyse ergeben haben, und verknüpft sie mit dem aktuellen Projektstatus und der Bewertung der Projektentwicklungsmethode.

Die Architekturbewertung dient ähnlichen Zwecken, wird aber in der Regel nach Abschluss einer bestimmten Phase der Systementwicklung durchgeführt.

Die Evolution der Architektur wiederum ist ein Prozess, bei dem die bestehende Architektur beibehalten und an die Veränderungen in der Umgebung angepasst wird.

Typischerweise besteht die Evolution der Architektur in der Erweiterung von Funktionen und der Beibehaltung bestehender Funktionen. Und ihre Anpassung aneinander.

Was sind die Haupttypen der Softwarearchitektur?

Mit dem Wachstum der Programmiertechnologien und der Entwicklung von Standards hat sich auch die Herangehensweise an das Design der Softwarearchitektur verändert.

Derzeit sind die beliebtesten Methoden zur Erstellung von Software Architekturen:

• Monolithische Architektur
• Serviceorientierte Architektur (SOA)
• Microservice Architektur
• Client-Server Architektur

Eine monolithische Architektur zeichnet sich durch die Konnektivität und Interdependenz aller ihrer Komponenten aus.

Die Monolithen arbeiten auf der Basis einer einzigen Datei. Dies bedeutet, dass alle Anwendungsfunktionen als eine einzige Einheit bereitgestellt werden.

Zu den Hauptvorteilen der monolithischen Architektur gehören die höhere Effizienz, die fehlende Modularität, die Einfachheit der Bereitstellung sowie die größere Leichtigkeit des Testens und der Fehlererkennung.

Diese Lösung hat jedoch auch Nachteile.

Jede Codeänderung wirkt sich auf die Leistung des gesamten Systems aus. Das bedeutet, dass der gesamte Anwendungscode nach jeder Aktualisierung überprüft werden muss.

Monolithische Architekturen sind auch in Bezug auf die Skalierbarkeit problematischer. Die gesamte Anwendung unterliegt einer Skalierung. Es ist nicht möglich, die einzelnen Posten zu skalieren. Dies ist nicht immer wünschenswert.

Wie der Name schon sagt, sind Dienste der Kern der serviceorientierten Architektur, d.h. unabhängige Softwarekomponenten mit einer eigenen Schnittstelle.

Anders ausgedrückt: Dienste sind die Funktionen, die es den Nutzern ermöglichen, Aufgaben zu erfüllen und Ziele zu erreichen.

SOA ermöglicht es Ihnen, mehrere Geschäftsziele mit Hilfe von Komponenten zu realisieren, die integriert und dennoch unabhängig sind.

Der Hauptvorteil einer solchen Architektur ist die Fähigkeit, ein System schnell und relativ nahtlos mit neuen zusätzlichen Komponenten zu integrieren.

Außerdem bietet die serviceorientierte Architektur die Möglichkeit, verschiedene Technologien gemeinsam über ein unabhängiges Kommunikationsprotokoll zu nutzen.

Einfach ausgedrückt, besteht die Microservice Architektur in der Erstellung von Anwendungen mit mehreren lose verbundenen oder unverbundenen Diensten.

Es wird für Unternehmen empfohlen, die ihre digitalen Produkte dynamisch entwickeln, abhängig von der Skalierbarkeit des Unternehmens.

Die Unabhängigkeit der einzelnen Dienste ermöglicht es Ihnen, diese zu entwickeln, ohne dass das Risiko besteht, dass sich die vorgenommenen Änderungen auf das gesamte System auswirken.

Noch wichtiger ist, dass die einzelnen Dienste mit unterschiedlichen Technologien und von unterschiedlichen Anbietern erstellt werden können.

Die Microservice Architektur bietet auch mehr Systemsicherheit, Effizienz und Stabilität. Eine Störung in einem bestimmten Dienst wirkt sich nicht auf die anderen Dienste aus und beeinträchtigt diese nicht.

Der Nachteil dieser Art von Architektur ist ihre technologische Komplexität, die umfassende Kompetenzen und technologische Erfahrung voraussetzt.

Auch im Zusammenhang mit der Software Integration mit externen Diensten. Diese Art von Architektur kann auch Probleme beim Testen verursachen.

Client-Server Architektur kann als verteilte Anwendungsstruktur beschrieben werden, die es ermöglicht, Aufgaben zwischen Servern und Clients (Service-Anforderer) aufzuteilen. Diese Art von Architektur wird in der Regel bei Online-Banking-Diensten, File-Sharing-Anwendungen verwendet, oder e-mail apps.

Diese Lösung hat natürlich einige Nachteile, wie z. B. die kostspielige Serverwartung und die Überlastung des Servers aufgrund mangelnder Ressourcen.

Bewährte Verfahren für die Softwarearchitektur

Der Entwurf von Softwarearchitekturen wurde bereits mehrfach erörtert, und es gibt eine Fülle von Mustern bewährter Verfahren, die es Ihnen ermöglichen:

• Fehler minimieren
• Softwarearchitektur Dokumente kommunikativer gestalten
• Verbesserung der Arbeits- und Wissensflüsse
• Projekte leiten
• Optimieren Sie die Prozesse der Analyse, Synthese, Bewertung und Evolution
• Treffen Sie Entscheidungen effektiver.

Gute Muster gelten meist für:

• Wissensmanagement
• Management der Kommunikation innerhalb eines Teams und der Kommunikation zwischen allen Beteiligten
• Methoden zur Entscheidungsfindung bei der Gestaltung
• Vorbereitung der Projektdokumentation.

Der Wissensfluss ist für diesen Prozess entscheidend. Wenn das Wissen unvollständig ist, kann dies zu einem falschen oder unvollständigen Softwarearchitekturentwurf führen.

Designmuster, Prototypen und Analysen ähnlicher digitaler Produkte sind wichtige Elemente für die Rationalisierung dieses Prozesses und sollten dokumentiert und allen Beteiligten zur Verfügung gestellt werden.

Das Treffen von Designentscheidungen ist ein Problem, das eine Reihe von Problemen und Risiken mit sich bringt.

Denken Sie daran, dass das Treffen von Entscheidungen eine vielschichtige Aktivität mit unterschiedlichen Auswirkungen ist und auf verschiedenen Ebenen der Allgemeinheit/Spezifität stattfindet.

Wenn Sie sich der verschiedenen Konsequenzen bewusst sind, können Sie schneller und effizienter einen Kompromiss zwischen unterschiedlichen Erwartungen und Umständen finden.

Die Dokumentation aller Informationen, Aktivitäten und Hilfsmittel ist von zentraler Bedeutung.

Ein Dokument, das die Softwarearchitektur enthält, sollte statische (Codestrukturen) und dynamische (Systembetrieb) Ansichten, Beschreibungen, Notationen und Spezifikationen enthalten.