소프트웨어 아키텍처, 아키텍처 패턴

<소프트웨어 아키텍처> 기본원리 4가지 : 모듈화, 추상화, 단계적 분해, 정보 은닉.

소프트웨어 아키텍처는 소프트웨어의 골격이 되는 기본 구조이자 소프트웨어 구성 요소들 간의 관계를 표현하는 시스템의 구조 또는 구조체이다.

모듈화: 소프트웨어의 성능 향상, 시스템 수정, 재사용, 유지 관리의 용이성을 위해 시스템의 기능들을 모듈 단위로 나누는 것

모듈: 전체 프로그램 기능 중에 특정 기능을 처리할 수 있는 소스코드를 의미함.

추상화: 문제의 전체적이고 포괄적인 개념을 설계한 후 차례로 세분화하여 구체화시켜 나가는 것

단계적 분해: 하향식 설계 전략. 소프트웨어 기능부터 점차적으로 알고리즘, 자료 구조 등 상세 내역 뒤에서 진행

정보 은닉:
- 한 모듈 내부에 포함된 절차와 자료들의 정보가 감춰져 다른 모듈이 접근하거나 변경하지 못하도록 하는 기법

- 어떤 모듈이 솝트웨어 기능을 수행하는데 반드시 필요한 기능이 있어 정보은닉된 모듈과 커뮤니케이션 할 필요가 있을 때는 필요한 정보만 인터페이스를 통해 주고 받음

- 정보 은닉을 통해 모듈을 독립적으로 수행할 수 있고, 하나의 모듈이 변경되더라도 다른 모듈에 영향을 주지 않으므로 수정, 시험, 유지보수가 용이하다.

 

성능: 사용자 요청 같은 이벤트 발생 시 적절하고 빠르게 처리하는 것

가용성: 장애 없이 정상적으로 서비스를 제공하는 것

사용성: 사용자가 SW를 사용하는데 헤매지 않도록 명확/편리하게 구현하는 것

 

< 아키텍처 패턴 >

1. 레이어 패턴

시스템을 계층으로 구분하여 구성하는 고전적 방법. ex) OSI 참조 모델

각각의 서브시스템들이 계층 구조를 이루며 상위 계층은 하위 계층에 대한 서비스 제공자가 되고, 하위 계층은 상위 계층의 클라이언트가 된다.

서로 마주보는 두 개의 계층 사이에서만 상호작용이 이뤄지며 변경 사항을 적용할 때도 서로 마주보는 두 계층에만 영향을 미치므로 변경 작업이 용이하다. (특정 계층만 교체해 시스템 개선하는 것 가능하단 얘기)

 

2. 클라이언트-서버 패턴

하나의 서버 컴포넌트와 다수의 클라이언트 컴포넌트 [ci1]로 구성되는 패턴

사용자는 클라이언트와만 의사소통을 하고, 서버는 클라이언트의 요청에 대비에 항상 대기 유지

사용자가 클라이언트를 통해 서버에 요청하고 서버가 응답하면 클라이언트는 응답을 받아 사용자에게 제공하는 방식

클라이언트나 서버는 요청과 응답을 받기 위해 동기화되는 경우를 제외하고는 서로 독립적

 

3. 파이프-필터 패턴

데이터 스트림의 절차의 각 단계를 필터 컴포넌트로 캡슐화하여 파이프를 통해 데이터를 전송하는 패턴 ex) 쉘 shell

필터 컴포넌트는 재사용성이 좋고 추가가 쉬워 확장이 용이하며, 이를 재배치하여 다양한 파이프라인을 구축하는 것이 가능하다.

데이터 변환, 버퍼링, 동기화 등에 주로 사용된다.

source-pipe1-filter1-pipe2-filter2-pipe3-slink 이런 식으로 가는 거

 

4. 모델-뷰-컨트롤러 패턴

모델: 서브시스템의 핵심 기능과 데이터 보관

뷰: 사용자에게 정보 표시(여러 개 가능)

컨트롤러: 사용자로부터 받은 입력 처리

각 부분이 별도의 컴포넌트로 분리되어 있어 서로 영향 받지 않고 개발 가능

Input -> controller -> 제어 -> 뷰 -> output

                           ㄴ-> 갱신 -> 모델 -> 변경 알림 -> 뷰 -> 아웃풋

 

5. 마스터-슬레이브 패턴 ex) 장애 허용 시스템, 병렬 컴퓨팅 시스템

마스터 컴포넌트(모든 작업의 주체)에서 슬레이브 컴포넌트(마스터의 지시에 따라 작업 수행, 결과 반환)로 작업을 분할한 후 슬레이브 컴포넌트에서 처리한 결과물을 다시 돌려받는 방식

 

6. 브로커 패턴 ex) 분산 환경 시스템

사용자가 원하는 서비스와 특성을 컴포넌트에 요청하면 브로커는 요청에 맞는 컴포넌트와 사용자를 연결해줌

 

7. 피어-투-피어 패턴

멀티스레딩[ci2] 방식 사용하여 각 피어(컴포넌트)는 클라이언트/서버 둘 다 될 수 있음.

 

8. 이벤트-버스 패턴

소스가 특정 채널에 이벤트 메시지를 발행하면, 해당 채널을 구독한 리스너들이 메시지를 받아 이벤트를 처리하는 방식

4가지 주요 컴포넌트: 이벤트 생성: 소스, 이벤트 수행: 리스너, 이벤트 통로: 채널, 채널 관리: 버스

 

9. 블랙보드 패턴

모든 컴포넌트들이 공유 데이터 저장소와 블랙보드 컴포넌트에 접근이 가능한 형태로, 컴포넌트들은 검색을 통해 블랙보드에서 원하는 데이터를 찾을 수 있다.

해결책이 명확하지 않은 문제를 처리하는데에 유용한 패턴

음성인식, 차량식별, 신호해석 등에 주로 활용됨

 

10. 인터프리터 패턴

프로그램 코드와 각 라인을 수행하는 방법을 지정하고 기호마다 클래스를 갖도록 구성된다. 특정 언어로 작성된 프로그램 코드를 해석하는 컴포넌트를 설계할 때 사용된다.

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 [ci1]독립적인 업무 또는 기능을 수행하는 실행 코드 기반의 모듈

 [ci2]프로세스를 두 개 이상의 실행 단위로 구분하여 ㅈㅏ원을 공유하며 병렬로 수행하는 기능