Systémový návrh je proces definování architektury, komponent, modulů, rozhraní a dat pro systém, který splňuje specifikované požadavky. Zahrnuje převedení požadavků uživatelů do podrobného plánu, který povede fázi implementace. Cílem je vytvořit dobře organizovanou a efektivní strukturu, která splňuje zamýšlený účel a zároveň zohledňuje faktory, jako je škálovatelnost, udržovatelnost a výkon.
Mastering Systems Design je zásadní pro každého, kdo chce budovat robustní a škálovatelné systémy. Naše komplexní Kurz Návrh systémů vám poskytuje znalosti a dovednosti, abyste vynikli v této oblasti. Prostřednictvím praktických příkladů a odborných postřehů se naučíte, jak efektivně převést požadavky uživatelů do detailních návrhů, které lze úspěšně implementovat.
Důležitá témata pro návrh systému
- Proč se učit System Design?
- Cíle návrhu systému
- Součásti návrhu systému
- Životní cyklus návrhu systému (SDLC)
- architektura systému
- Modularita a rozhraní v návrhu systému
- Vývoj/Upgrade/Rozsah stávajícího systému
- Příklad návrhu systému: Rezervační systém leteckých společností
- Výhody návrhu systému
Proč se učit System Design?
V každém vývojovém procesu, ať už jde o software nebo jakoukoli jinou technologii, je nejdůležitější fáze Design . Bez fáze návrhu nemůžete přejít k implementační nebo testovací části. Stejně je tomu i v případě Systému.
Systémový návrh je nejen zásadním krokem ve vývoji systému, ale poskytuje také páteř pro zvládnutí výjimečných scénářů, protože představuje obchodní logiku softwaru.
Význam fáze návrhu systému v SDLC
rhel vs centos
Z výše uvedených kroků SDLC je zřejmé, že návrh systému funguje jako páteř, protože bez ohledu na to, jak dobře je kódovací část provedena, později se stane irelevantní, pokud odpovídající návrh není dobrý. Zde tedy dostáváme zásadní životně důležité informace o tom, proč se na ně v každé společnosti založené na produktech ptají.
Cíle návrhu systémů
- Praktičnost : Potřebujeme systém, který by měl cílit na skupinu publik (uživatelů), které odpovídají, které navrhují.
- Přesnost : Výše uvedený návrh systému by měl být navržen tak, aby splňoval téměř všechny požadavky, podle kterých je navržen, ať už jde o funkční nebo nefunkční požadavky.
- Úplnost : Návrh systému by měl splňovat všechny požadavky uživatele
- Účinný : Návrh systému by měl být takový, aby nedocházelo k nadměrnému používání, které by převyšovalo náklady na zdroje, ani k jeho nedostatečnému využívání, jak již víme, povede k nízkému důkladnému nasazení (výstupu) a kratší době odezvy (latence).
- Spolehlivost : Navržený systém by měl být po určitou dobu v blízkosti bezporuchového prostředí.
- Optimalizace : Čas a prostor jsou pravděpodobně to, co děláme pro to, aby části kódu pro jednotlivé komponenty fungovaly v systému.
- Škálovatelné (flexibilita) : Návrh systému by měl být přizpůsobitelný v čase podle různých uživatelských potřeb zákazníků, o kterých víme, že se budou neustále měnit. Nejlepším příkladem je známá firma: Nokia. Je to nejdůležitější aspekt při navrhování systémů a je výsledkem toho, proč 1 ze 100 startupů dlouhodobě uspěje, nejlepším příkladem je techcodeview.com.
Cíle návrhu systému
Poznámka: Systémový design nám také pomáhá dosáhnout odolnosti proti chybám, což je schopnost softwaru pokračovat v práci tam, kde selže i jeho 1 nebo 2 komponenty.
sort arraylist java
Nyní, když se podíváme na výše uvedené cíle a projdeme si je, pojďme nyní diskutovat o výhodách návrhu systému, abychom mu lépe porozuměli, protože níže uvedené výhody přibližují naše chápání ještě více skutečnému životu.
Součásti návrhu systémů
Níže jsou uvedeny některé z hlavních součástí návrhu systému. stručně pojednáno. Podrobná verze tohoto bude diskutována v různých příspěvcích:
- Vyvažovače zátěže: Nejdůležitější komponenta pro měření škálovatelnosti, dostupnosti a výkonu systémů.
- Obchody s klíčovou hodnotou: Je to úložný systém podobný hashtables, kde jsou úložiště klíč-hodnota distribuovanými hashovacími tabulkami.
- Úložiště objektů blob: Blob je zkratka pro binární velké objekty, jak název napovídá, je úložiště pro nestrukturovaná data, jako je YouTube a Netflix.
- Databáze: Jedná se o organizovanou sbírku dat, takže k nim lze snadno přistupovat a upravovat je.
- Omezovače rychlosti: Ty nastavují maximální počet požadavků, které může služba splnit.
- Monitorovací systém: Jedná se v podstatě o software, kde správce systému monitoruje infrastruktury, jako je šířka pásma, CPU, směrovače, přepínače atd.
- Fronta zasílání zpráv v distribuovaném systému: Transakční médium mezi výrobci a spotřebiteli.
- Distribuovaný generátor jedinečných ID: V případě velkých distribuovaných systémů se každou chvíli vyskytuje více úloh, takže pro rozlišení přiřaďte každé události značku odpovídající.
- Distribuované vyhledávání: Na každé webové stránce se do vyhledávacího pole vkládají klíčové informace, které budou návštěvníci hledat.
- Distribuované protokolovací služby: Sledování sekvencí událostí od konce do konce.
- Distribuovaný plánovač úloh: Výpočetní zdroje, jako je CPU, paměť, úložiště atd.
Součásti návrhu systému
Životní cyklus návrhu systému (SDLC)
Životní cyklus návrhu systému (SDLC) je komplexní proces, který nastiňuje kroky při návrhu a vývoji systému, ať už jde o softwarovou aplikaci, hardwarové řešení nebo integrovaný systém kombinující obojí. Zahrnuje řadu fází, které provádějí inženýry vytvořením systému, který je v souladu s potřebami uživatele a organizačními cíli. SDLC má za cíl zajistit, aby byl konečný produkt spolehlivý, škálovatelný a udržovatelný.
Fáze (fáze) životního cyklu návrhu systému jsou:
- Plánování
- Studie proveditelnosti
- Návrh systému
- Implementace
- Testování
- Rozvinutí
- Údržba a podpora
architektura systému
Softwarová architektura je způsob, kterým definujeme jak jsou znázorněny součásti návrhu návrh a nasazení softwaru .
Je to v podstatě návrh kostry softwarového systému zobrazující komponenty, úrovně abstrakce a další aspekty softwarového systému. Abychom tomu porozuměli laickým jazykem, je třeba, aby cíl nebo logika podnikání byla křišťálově jasná a rozložená na jediném listu papíru. Zde jsou uvedeny cíle velkých projektů a další návody k rozšíření stávajícího systému a připravovaných systémů.
Vzory systémové architektury
Existují různé způsoby, jak organizovat komponenty v softwarové architektuře. A různé předdefinované organizace komponent v softwarových architekturách jsou známé jako vzory softwarové architektury. Bylo vyzkoušeno a testováno mnoho vzorů. Většina z nich úspěšně vyřešila různé problémy. V každém vzoru jsou komponenty organizovány odlišně pro řešení konkrétního problému v architektuře softwaru.
Různé typy vzorů softwarové architektury zahrnují:
- Vrstvený vzor
- Vzor klient-server
- Vzor řízený událostmi
- Vzor mikrojádra
- Vzor mikroslužeb
Vzory systémové architektury
Modularita a rozhraní v návrhu systémů
- Modulární design odkazuje na metodu/postup pro návrh produktu zahrnující integraci nebo kombinování menších, nezávislých prvků za účelem vytvoření hotového produktu. Velký produkt (např. automobil) lze rozdělit na menší, jednodušší součásti, které se samostatně vyvíjejí a vyrábějí pomocí modulárního konstrukčního přístupu. Konečný produkt je vytvořen integrací (nebo sestavením) každé z těchto součástí.
- Rozhraní v návrhu systému je oblast, kde uživatelé interagují. Skládá se z obrazovek, které usnadňují navigaci v systému, obrazovek a formulářů, které shromažďují data, a zpráv systému.
Vývoj/Upgrade/Rozsah stávajícího systému
S rostoucím využíváním technologií, ať už offline nebo online, je nyní pro každého vývojáře nutností navrhnout a vytvořit škálovatelný systém . Pokud systém není škálovatelný, s nárůstem uživatelů je velmi pravděpodobné, že systém spadne. Proto vstupuje do hry koncept škálování.
význam xd
Předpokládejme, že existuje systém s konfiguracemi konkrétního disku a paměti RAM, který zpracovával úkoly. Nyní, pokud potřebujeme náš systém vyvinout nebo rozšířit, máme dvě možnosti.
- Specifikace upgradu stávajícího systému: Jednoduše vylepšujeme procesor upgradem RAM a velikosti disku a mnoha dalších komponent. Všimněte si, že zde nás nezajímá škálovatelnost a dostupnost šířky pásma sítě. Zde podle vývoje pracujeme na faktoru dostupnosti pouze s ohledem na zachování škálovatelnosti. Toto je známé jako vertikální škálování.
- Vytvořte distribuovaný systém propojením více systémů dohromady: Výše vidíme, že pokud škálovatelnost nestačí, potřebujeme pro toto opatření více systémů, protože opatření dostupnosti mají omezení. Abychom mohli zvětšit, potřebujeme více systémů (více kusů bloků) a toto je známé jako horizontální škálování.
Vývoj/Upgrade/Rozsah stávajícího systému
Datové toky mezi systémy přes Diagramy toku dat nebo DFD .
Diagramy toku dat nebo DFD je definována jako grafické znázornění toku dat prostřednictvím informací. DFD je navržen tak, aby ukázal, jak je systém rozdělen na menší části, a aby zvýraznil tok dat mezi těmito částmi.
Zde je příklad, který demonstruje základní strukturu diagramu toku dat:
Základní struktura diagramu toku dat
fizzbuzz java
Součásti DFD:
| Reprezentace | Akce provedena |
|---|---|
| Náměstí | Definuje zdroj určení dat |
| Šipka | Identifikuje tok dat a funguje jako kanál, kterým proudí informace |
| Kruh/bublina | Představuje proces, který transformuje příchozí datový tok na odchozí data |
| Otevřený obdélník | Je to úložiště dat nebo data v klidu/dočasné úložiště dat |
Poznámka: Odesílatel a příjemce by měli být vždy psáni velkými písmeny. Spíše je dobrým zvykem používat velká písmena, která jsou umístěna ve čtvercovém rámečku podle konvencí DFD.
Příklad návrhu systému: Rezervační systém leteckých společností
Nyní, když jsme dosud diskutovali o základech návrhu systému, pojďme nyní porozumět návrhu systému prostřednictvím základního příkladu – leteckého rezervačního systému.
Abychom lépe porozuměli komponentám a designu leteckého rezervačního systému, podívejme se nejprve na jeho vývojový diagram na úrovni kontextu:
Příklad návrhu systému: Rezervační systém leteckých společností
Pojďme nyní pochopit DFD rezervačního systému leteckých společností:
- Ve výše uvedeném vývojovém diagramu Cestující , Cestovní agent , Letecká linka jsou zdroje, přes které data migrují.
- Zde jsou data přenášena z Cestující k rezervaci letenky jak je znázorněno u šipky DFD, kde je umístěna žádost o cestu.
- Nyní jsou tato data přenášena přes dva zdroje, jak je uvedeno výše, a to „ Cestovní agent ' a ' Letecká linka “ kde je-li sedadlo k dispozici Předvolby a Let vzduchem požadavek je umístěn na zdroj.
- Cestovní kancelář a odpovídající Ticketing jsou umístěny podle požadavků.
- Pokud není k dispozici žádná letenka, je žádost o rezervaci cestujících podána u zdroje – letecké společnosti.
Výhody návrhu systému
Po podrobné diskusi o úvodu do návrhu systému je nyní nutné prodiskutovat jeho přednosti a nedostatky.
Největší výhodou návrhu systému je vštěpování povědomí a kreativity vývojářům na plný úvazek prostřednictvím synergického propojení bran API protokolů, sítí a databází.
python inicializační seznam
Mezi hlavní výhody návrhu systému patří:
- Snižuje náklady na design produktu.
- Rychlý proces vývoje softwaru
- Šetří celkový čas v SDLC
- Zvyšuje efektivitu a konzistenci programátora.
- Šetří zdroje
Naučte se navrhovat systém: Výukový program návrhu systému