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Arquitetura de Software Parte 2/3-Estilos Arquiteturais

Jorge H. C. FernandesJunho de 1999

Copyright © 1999, por Jorge H. C. Fernandes. [email protected]

Estilos Arquiteturais mais Comuns (Mary Shaw, 96)

? Data flow? Batch? Pipes e filtros

? Chamada e retorno? Programa principal e

subrotinas? Remote Procedure Call?Orientado a objetos/TAD? Camadas

? Componentes Independentes? Processos comunicantes?Cliente/Servidor

? Sistemas de eventos ? Invocação Implícita

? Centrado em Dados? Repositório? Blackboard

?Máquina virtual? Interpretador


Arquiteturas Data-Flow

?O sistema realiza uma série de transformações sucessivas sobre uma cadeia de dados?A meta é reuso e modificabilidade?Principais Estilos?Batch sequencial? Pipes e filtros



Batch Sequencial

? Componentes ou etapas do processamento são programas independentes, e cada etapa ocorre após o término da outra

? Dados são transmitidos em um bloco entre as etapas (ou componentes)

Data Entry Validação

Classificação Atualização

RelatórioFita

Fita

Fita Fita

Fita

Relatório



Pipes e Filtros

? Transformação incremental de dados, efetuada por vários componentes em sucessão

? Filtros são tradutores de dados (usam pouco contexto)? Pipes conectam filtros (stateless)? Composição de funções

Filtro #2Filtro #1 Filtro #3Dados

DadosDadosDadosDados

Pipe Pipe

Dados

DadosDadosDadosDadosDados

DadosDadosDadosDados



Pipes e Filtros

?Vantagens e Desvantagens? Interatividade e cooperatividade entre filtros é difícil?Baixa performance?Abstração de dados é primitiva?Gerencia de buffers

?Simplicidade?Facilidades para compor e paralelizar o sistema


Arquiteturas de Chamada e Retorno

?Criam sistemas modificáveis e escaláveis?Dominada pela ordem da computação,

normalmente com um único thread de controle?Principais Estilos?Programa principal e sub-rotinas?Remote Procedure Call - RPC?Orientada a Objetos/ADT?Camadas



Programa Principal e Subrotinas

?Decompor e hierarquizar?Controle e dados são passados em

conjunto



Remote Procedure Call

? Subrotinas executam em outras máquinas conectadas através de uma rede



Orientada a Objetos/TAD

? Enfatiza o agrupamento de dados + conhecimento acerca de como manipular os dados

? Orientação a Objetos = TAD+herança+polimorfismo



Sistemas em Camadas

? Componentes são alocados a camadas que controlam interação

? Cada componente se comunica (sempre que possível) apenas com os das camadas vizinhas

Interface

Sistema

Utilitários

Core


Arquiteturas de Componentes Independentes

? Processos independentes que se comunicam através de mensagens

? Alto grau de modificabilidade através do desacoplamento de várias porções da computação

? Envio de dados entre processos, normalmente sem controlar a execução de cada um deles.

? Principais Estilos? Processos Comunicantes? Sistemas de Eventos? Invocação implícita



Processos Comunicantes

? Sistemas multiprocessados clássicos? Várias especializações? Lightweight Processes?Distributed Objects? Network of Filters? Client-Server(Request-Reply)?Heartbeat? Probe/echo? Broadcast? Token Passing?Decentralized servers? Replicated Workers



Sistemas de Eventos

?Desacoplamento entre consumidores e produtores de eventos?Escalabilidade?Adição de novos observadores para eventos

que já são produzidos

?Invocação implícita?O produtor de eventos não controla quem

será notificado ou quando ele será notificado


Arquiteturas de Componentes Independentes: Invocação Implícita

Publish/Subscribe Paradigm

Event Notification Structure

Publish SubscribeAdvertise

Unadvertise

UnsubscribeConsumer Interface

Event Consumer

Notify

Event Producer


Arquiteturas de Componentes Independentes: Invocação Implícita

Observable/Observer Paradigm

Event Dispatcher Structure

Listen

Notify

Unlisten

Consumer Interface

Event Consumer

Notify

Event Producer


Arquiteturas Centrada em Dados

? A meta é a integração de dados? Descreve o acesso e atualização de repositórios de

dados amplamente acessíveis? Dominada por um complexo depósito de dados

centralizado, manipulado por computações independentes

? Depósitos de dados podem ser passivos (arquivos, bases de dados) ou ativos (ex: blackboard)

? Principais estilos?Repositório?Blackboard


Arquiteturas Centradas em Dados

Repositório

Cliente

Cliente Cliente

Cliente

Dados Compartilhados



Blackboard

Cliente

Cliente Cliente

Cliente

Blackboard


Arquiteturas de Máquina Virtual

? Simulam uma funcionalidade que não é nativa do hardware ou do software onde ela não é implementada

? A meta é portabilidade? Simuladores de Software (linguagens - Java VM) ou

Hardware (arquiteturas de sistema)

Inputs

Outputs

State Data

Updates

Data(Program State)

Interpretation Engine

Program BeingInterpreted

InternalState

Program InstructionsData

Selected Data

Selected Instruction

Estilos Arquiteturais:Indicações de Uso



?As interfaces entre os componentes são simples?O sistema produz resultados simples e

bem identificáveis que derivam diretamente da transformação seqüencial de uma entrada facilmente identificável?A relação entre entrada e saídas é

temporalmente independente



Batch-Seqüencial

?Existe uma única saída, resultante de uma única entrada de dados?As transformações são seqüenciais



Pipes e Filtros

?A computação envolve transformações sobre uma cadeia de dados contínua?As transformações são incrementais. Uma

transformação pode executar antes do término do passo anterior



?A ordem da computação é fixa?Componentes não podem fazer progresso

enquanto aguardando o resultado das chamadas



Orientada a Objetos

?Modificabilidade e Integrabilidade são requisitos de qualidade?Information-Hiding produz muitos

módulos similares, que no decorrer do desenvolvimento e testes se beneficiam do uso de herança



Sistemas em Camadas

?As tarefas do sistema podem ser particionadas entre ? específicas da aplicação e;? genéricas a muitas aplicações, mas

específicas à plataforma subjacente

?Portabilidade é importante?Você pode usar uma infra-estrutura de

computação pré-existente



? O sistema executa em uma plataforma multi-processada (ou pode sê-lo no futuro)

? O sistema pode ser estruturado como um conjunto de componentes fracamente acoplados, de modo que um componente pode fazer progressos de forma independente dos outros.

? Ajuste de desempenho é importante? seja através da re-alocação de tarefas a processos, ? seja através da re-alocação de processos a processadores



Processos Comunicantes

? Lightweight Processes? Acesso a dados compartilhados é crítico para manutenção de

desempenho

? Objetos Distribuídos?OO + Componentes Independentes

? Redes de filtros?Data-Flow + Componentes Independentes

? Cliente-Servidor? As tarefas podem ser divididas enter geradores de pedidos

(ou consumidores de dados) executores de pedidos (ou produtores de dados)



Sistemas Baseados em Eventos

?Quando é necessário desacoplar consumidores e produtores de eventos?Quando é necessário escalabilidade,

permitindo-se a adição de novos processos ao sistema, os quais serão integrados a eventos já sinalizados no sistema



?As questões importantes são o armazenamento, representação, gerenciamento e recuperação de uma grande quantidade de dados persistentes


Arquiteturas de Máquina Virtual

?Não existe uma máquina que execute um modelo computacional que foi projetado

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Jorge H. C. FernandesJunho de 1999

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