97 этюдов для архитекторов программных систем - Нил Форд

энтузиастом программирования еще с тех времен, когда учился программировать на Logo на компьютере Apple II. В настоящее время он работает архитектором программного обеспечения в Центре гибких методологий программирования в Zuhlke Engineering — одной из ведущих швейцарских технологических компаний.

Не забывайте о производительности

Крейг Рассел

Представьте себе автомобиль — просторный, удобный, экономичный, недорогой и утилизируемый на 98 %. Хотите такой? Конечно. Кто угодно захочет. Ах, да, единственная проблема: его максимальная скорость составляет 10 км/ч. Не передумали? Этот маленький пример наглядно показывает, что производительность так же важна, как и любой другой критерий.

Многие архитекторы ставят производительность на последнее место в своих списках — возможно, потому, что компьютеры обрабатывают данные несопоставимо быстрее своих пользователей, и архитектору кажется, что скорость системы окажется приемлемой. А если современным системам не хватит быстродействия, обо всем позаботится закон Мура. Однако скорость работы оборудования — лишь один из аспектов системы.

Производительность иногда рассматривается просто как промежуток времени, который нужен системе, чтобы отреагировать на введенные пользователем данные. Но архитекторы систем должны учитывать разнообразные аспекты производительности, включая производительность труда аналитиков и программистов, реализующих дизайн, производительность общения пользователя с системой, а также быстродействие неинтерактивных компонентов.

Производительность труда людей, строящих систему, часто называется продуктивностью. Этот показатель весьма важен, поскольку он непосредственно отражается на затратах и графике проекта. Команда, сдающая проекты с большим опозданием и перерасходом средств, обречена на неприятные разговоры с руководством. Правильный выбор инструментов и готовых компонентов может радикально повлиять на то, как быстро система будет построена и начнет приносить прибыль.

Производительность взаимодействий с пользователем играет решающую роль в том, как пользователи примут систему. В этот аспект производительности вносят свой вклад многие факторы системной архитектуры. Самым очевидным примером, пожалуй, является время отклика, однако это далеко не единственный показатель. Не менее важны интуитивная понятность интерфейса и количество операций, которые должен выполнить пользователь, чтобы достичь своей цели; и то, и другое напрямую влияет на производительность.

Хорошая спецификация системы определяет не столько время отклика само по себе, сколько время выполнения задания. Оно определяется как промежуток времени, необходимый для решения задачи из конкретной предметной области, включая все взаимодействия пользователя с системой. Кроме времени отклика в эту характеристику входят время размышления оператора и время ввода данных оператором — величины, находящиеся вне сферы контроля системы. Однако включение этих метрик способствует качественному проектированию пользовательского интерфейса. Уделив внимание способу представления информации и количеству операций, необходимых для решения задачи, вы в конечном итоге улучшите производительность человека-оператора.

Производительность неинтерактивных компонентов не менее важна для успеха системы. Например, если на выполнение еженощно запускаемых пакетных заданий требуется более 24 часов, система становится неработоспособной. Производительность компонентов аварийного восстановления также относится к числу критических факторов. Сколько времени потребуется для восстановления работоспособности системы и продолжения нормальной работы, если одна из частей системы полностью вышла из строя?

Анализируя реализацию и рабочий режим успешной системы, архитекторы и проектировщики всегда должны обращать самое пристальное внимание на производительность.

Крейг Рассел (Craig Russell) — практикующий архитектор программного обеспечения, специализирующийся на персистентности объектов (object persistence) и распределенных системах. В настоящее время paботает ведущим специалистом в компании Sun Microsystems.

Проектирование в пустоте

Майкл Найгард

Система состоит из взаимозависимых программных элементов. Организационная структура этих программных элементов вместе с объединяющими их отношениями называется архитектурой. На диаграммах, изображающих такие системы, отдельные программные элементы и серверы часто упрощенно представлены в виде прямоугольников, соединенных стрелками.

Одна маленькая стрелка может означать: «Синхронный запрос/ответ в формате SOAP-XML через HTTP». Для одного элемента диаграммы получается слишком много информации. Места для полной записи обычно не хватает, поэтому мы помечаем стрелку надписью «XML через HTTP» (с точки зрения внутренней реализации) или «Поиск по коду товара» (с точки зрения внешних пользователей).

Стрелка, связывающая программы, выглядит как непосредственный контакт, но в действительности им не является. Пустота между прямоугольниками заполнена аппаратными и программными компонентами. В частности, здесь могут находиться:

• Сетевые карты

• Сетевые коммутаторы

• Брандмауэры

• Системы обнаружения и предотвращения вторжений (IDS/IPS)

• Брокеры или очереди сообщений

• Механизмы преобразования XML

• Серверы FTP

• Зонные таблицы

• Кольца SoNET

• Шлюзы MPLS

• Магистральные линии

• Океаны

• Рыболовные траулеры, повреждающие донные кабели

Между программными элементами А и Б всегда находятся четыре-пять компьютеров, на которых работают программы коммутации пакетов, анализа трафика, маршрутизации, анализа угроз и т. п. И вы как архитектор, связывающий эти программные модули друг с другом, должны учитывать существование этой промежуточной среды.

Однажды я видел стрелку с надписью «Исполнение». Один сервер был установлен в компании моего клиента, второй находился совершенно в другом месте. Эта жизненно важная для клиента стрелка запускала цепочку событий, которая больше напоминала игру «Мышеловка», нежели единый интерфейс. Сообщения передавались брокерам, сохраняющим их в файлах, которые периодически запускаемыми заданиями загружались на FTP… и т. д. Этот «интерфейс» включал в себя более 20 этапов.

Необходимо хорошо понимать, какая статическая и динамическая нагрузка ложится на каждую стрелку. Рядом с «SOAP-XML через HTTP» около стрелки стоило бы написать также: «С каждым запросом HTTP принимается одно обращение, с каждым ответом HTTP возвращается один ответ. Ожидается до 100 запросов в секунду, ответ в 99,999 % случаев должен выдаваться менее чем за 250 мс».

Но и это еще не все, что необходимо знать об этой стрелке:

• Что если вызывающая сторона обращается по ней слишком часто? Как должен действовать получатель — игнорировать запросы, вежливо отказывать или по возможности стараться их обработать?

• Что делать вызывающей стороне, если обработка запроса заняла более 250 мс? Повторить попытку? Немного подождать? Решить, что на стороне получателя произошел сбой, и продолжить работу без этой функции?

• Что произойдет, если вызывающая сторона отправила запрос по протоколу версии 1.0, а получила ответ в версии 1.1? А если вместо XML был получен код HTML? Или файл в формате MP3 вместо XML-файла?

• Что произойдет, если одна из сторон интерфейса станет временно недоступной?

Ответы на эти вопросы представляют собой суть проектирования «в пустом пространстве» диаграмм.

Биография автора приведена ранее.

Изучите профессиональный жаргон

Марк Ричардс

В любой профессии существует свой жаргон, повышающий эффективность общения представителей этой профессии. Адвокаты говорят друг с другом о Habeas Corpus, Voir Dire и Venire, плотники — о соединениях встык и внахлест и о пропитках, а архитекторы ПО — о ROA, двухэтапном представлении и