La progettazione dei sistemi è il processo di definizione dell'architettura, dei componenti, dei moduli, delle interfacce e dei dati affinché un sistema soddisfi requisiti specifici. Implica la traduzione dei requisiti degli utenti in un progetto dettagliato che guida la fase di implementazione. L'obiettivo è creare una struttura ben organizzata ed efficiente che soddisfi lo scopo previsto considerando fattori come scalabilità, manutenibilità e prestazioni.
Padroneggiare la progettazione dei sistemi è fondamentale per chiunque desideri costruire sistemi robusti e scalabili. Il nostro completo Corso di progettazione dei sistemi ti fornisce le conoscenze e le competenze per eccellere in questo settore. Attraverso esempi pratici e approfondimenti di esperti, imparerai come tradurre in modo efficace i requisiti degli utenti in progetti dettagliati che possono essere implementati con successo.
Argomenti importanti per la progettazione del sistema
- Perché imparare la progettazione di sistemi?
- Obiettivi della progettazione del sistema
- Componenti della progettazione del sistema
- Ciclo di vita della progettazione del sistema (SDLC)
- Architettura di sistema
- Modularità e interfacce nella progettazione di sistemi
- Evoluzione/Aggiornamento/Scala di un sistema esistente
- Esempio di progettazione del sistema: sistema di prenotazione aerea
- Vantaggi della progettazione del sistema
Perché imparare la progettazione di sistemi?
In qualsiasi processo di sviluppo, sia esso software o qualsiasi altra tecnologia, la fase più importante è Progetto . Senza la fase di progettazione non è possibile passare alla fase di implementazione o di test. Lo stesso vale anche per il Sistema.
La progettazione dei sistemi non solo rappresenta un passaggio fondamentale nello sviluppo del sistema, ma fornisce anche la struttura portante per gestire scenari eccezionali poiché rappresenta la logica aziendale del software.
L'importanza della fase di progettazione del sistema in SDLC
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Dai passaggi SDLC precedenti, è chiaro che la progettazione del sistema funge da spina dorsale perché non importa quanto bene venga eseguita la parte di codifica, in seguito diventa irrilevante se la progettazione corrispondente non è buona. Quindi qui otteniamo informazioni vitali cruciali sul motivo per cui è stata richiesta in ogni azienda basata sul prodotto.
Obiettivi della progettazione dei sistemi
- Praticità : Abbiamo bisogno di un sistema che si rivolga all'insieme di segmenti di pubblico (utenti) corrispondenti a cui stanno progettando.
- Precisione : La progettazione del sistema di cui sopra dovrebbe essere progettata in modo tale da soddisfare quasi tutti i requisiti attorno ai quali è progettato, siano essi funzionali o non funzionali.
- Completezza : La progettazione del sistema deve soddisfare tutte le esigenze degli utenti
- Efficiente : La progettazione del sistema dovrebbe essere tale da non sovrautilizzare superando il costo delle risorse, né sottoutilizzare come ormai sappiamo comporterà un basso rendimento (output) e tempi di risposta inferiori (latenza).
- Affidabilità : Il sistema progettato dovrebbe trovarsi in prossimità di un ambiente privo di guasti per un certo periodo di tempo.
- Ottimizzazione : Il tempo e lo spazio sono probabilmente ciò che facciamo affinché blocchi di codice affinché i singoli componenti funzionino in un sistema.
- Scalabile (flessibilità) : La progettazione del sistema dovrebbe essere adattabile nel tempo in base alle diverse esigenze degli utenti dei clienti che sappiamo continueranno a cambiare nel tempo. Il miglior esempio qui è la nota azienda: Nokia. È l'aspetto più importante durante la progettazione dei sistemi ed è il risultato del motivo per cui 1 startup su 100 ha successo nel lungo periodo, il miglior esempio qui è techcodeview.com.
Obiettivi della progettazione del sistema
Nota: la progettazione del sistema ci aiuta anche a raggiungere la tolleranza agli errori, ovvero la capacità di un software di continuare a funzionare anche laddove anche il suo 1 o 2 componente fallisce.
numeri dell'alfabeto
Ora, dopo aver esaminato e analizzato gli obiettivi di cui sopra, discutiamo ora dei vantaggi della progettazione del sistema per comprenderlo meglio poiché i vantaggi seguenti avvicinano ancora di più la nostra comprensione alla vita reale.
Componenti della progettazione dei sistemi
Di seguito sono riportati alcuni dei componenti principali della progettazione del sistema. discusso in breve. La versione dettagliata di questo sarà discussa in diversi post:
- Bilanciatori del carico: Componente più cruciale per la scalabilità, la disponibilità e le misure delle prestazioni dei sistemi.
- Negozi di valore chiave: Si tratta di un sistema di archiviazione simile alle tabelle hash in cui gli archivi di valori-chiave sono tabelle hash distribuite.
- Archiviazione BLOB: Blob sta per oggetti binari di grandi dimensioni, come suggerisce il nome è l'archiviazione di dati non strutturati come YouTube e Netflix.
- Banche dati: Si tratta di una raccolta organizzata di dati in modo che possano essere facilmente accessibili e modificati.
- Limitatori di velocità: Imposta il numero massimo di richieste che un servizio può soddisfare.
- Sistema di monitoraggio: Si tratta fondamentalmente di software in cui l'amministratore di sistema monitora infrastrutture come larghezza di banda, CPU, router, switch, ecc.
- Coda di messaggistica del sistema distribuito: Mezzo di transazione tra produttori e consumatori.
- Generatore di ID univoci distribuiti: Nel caso di grandi sistemi distribuiti, in ogni momento si verificano più attività, per distinguerle assegnare un tag corrispondente ad ogni evento.
- Ricerca distribuita: Su ogni sito web, le informazioni cruciali che i visitatori cercheranno vengono inserite nella barra di ricerca.
- Servizi di registrazione distribuiti: Tracciare sequenze di eventi da un capo all'altro.
- Utilità di pianificazione distribuita: Risorse computazionali come CPU, memoria, storage, ecc.
Componenti della progettazione del sistema
Ciclo di vita della progettazione del sistema (SDLC)
Il System Design Life Cycle (SDLC) è un processo completo che delinea le fasi coinvolte nella progettazione e nello sviluppo di un sistema, sia esso un'applicazione software, una soluzione hardware o un sistema integrato che combina entrambi. Comprende una serie di fasi che guidano gli ingegneri attraverso la creazione di un sistema in linea con le esigenze dell'utente e gli obiettivi organizzativi. L'SDLC mira a garantire che il prodotto finale sia affidabile, scalabile e manutenibile.
Le Fasi (Stadi) del Ciclo di Vita della Progettazione del Sistema sono:
- Pianificazione
- Studio di fattibilità
- Sistema di design
- Implementazione
- Test
- Distribuzione
- Manutenzione e supporto
Architettura di sistema
L'architettura del software è un modo in cui definiamo come vengono rappresentati i componenti di un progetto progettazione e distribuzione del software .
È fondamentalmente lo scheletro di un sistema software che descrive componenti, livelli di astrazione e altri aspetti di un sistema software. Per poterlo comprendere nel linguaggio di un profano, lo scopo o la logica di un’impresa dovrebbe essere cristallina e stesa su un unico foglio di carta. Qui sono disponibili gli obiettivi dei grandi progetti e ulteriori guide per l'espansione del sistema esistente e dei futuri sistemi da ampliare.
Modelli di architettura di sistema
Esistono vari modi per organizzare i componenti nell'architettura software. E la diversa organizzazione predefinita dei componenti nelle architetture software è nota come modelli di architettura software. Molti modelli sono stati provati e testati. La maggior parte di loro ha risolto con successo vari problemi. In ciascun modello, i componenti sono organizzati in modo diverso per risolvere un problema specifico nelle architetture software.
Diversi tipi di modelli di architettura software includono:
- Modello a strati
- Modello client-server
- Modello guidato dagli eventi
- Modello microkernel
- Modello di microservizi
Modelli di architettura di sistema
Modularità e interfacce nella progettazione dei sistemi
- Design modulare si riferisce a un metodo/procedura per la progettazione del prodotto che prevede l'integrazione o la combinazione di elementi più piccoli e indipendenti per creare un prodotto finito. Un prodotto di grandi dimensioni (come un'auto) può essere suddiviso in componenti più piccoli e semplici che vengono sviluppati e prodotti separatamente utilizzando l'approccio di progettazione modulare. Il prodotto finale viene creato integrando (o assemblando) ciascuna di queste parti componenti.
- Interfacce nella progettazione di sistemi è l'area in cui gli utenti interagiscono. È costituito dalle schermate che facilitano la navigazione del sistema, dalle schermate e dai moduli che raccolgono dati e dai report del sistema.
Evoluzione/Aggiornamento/Scala di un sistema esistente
Con l'aumento dell'utilizzo della tecnologia, sia offline che online, ora è obbligatorio per ogni sviluppatore progettare e creare un file sistema scalabile . Se il sistema non è scalabile, con l’aumento degli utenti, è molto probabile che il sistema vada in crash. Entra quindi in gioco il concetto di scalabilità.
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Supponiamo che esista un sistema con configurazioni di disco e RAM specifici che gestisce le attività. Ora, se abbiamo bisogno di evolvere il nostro sistema o di espanderlo, abbiamo due opzioni con noi.
- Specifiche di aggiornamento del sistema esistente: Stiamo semplicemente migliorando il processore aggiornando la RAM, le dimensioni del disco e molti altri componenti. Tieni presente che qui non ci preoccupiamo della scalabilità e della disponibilità della larghezza di banda della rete. Qui, come da evoluzione, stiamo lavorando sul fattore disponibilità considerando solo che verrà mantenuta la scalabilità. Questo è noto come ridimensionamento verticale.
- Crea un sistema distribuito collegando più sistemi insieme: Abbiamo visto sopra che se la scalabilità non è all'altezza, allora abbiamo bisogno di più sistemi per questa misura poiché le misure di disponibilità hanno una limitazione. Per poter crescere, abbiamo bisogno di più sistemi (più blocchi di blocchi) e questo è noto come ridimensionamento orizzontale.
Evoluzione/Aggiornamento/Scala di un sistema esistente
I dati circolano tra i sistemi Diagrammi del flusso di dati o DFD .
Diagrammi del flusso di dati o DFD è definito come una rappresentazione grafica del flusso di dati attraverso le informazioni. DFD è progettato per mostrare come un sistema è suddiviso in porzioni più piccole e per evidenziare il flusso di dati tra queste parti.
Ecco un esempio per dimostrare la struttura di base del diagramma del flusso di dati:
Struttura di base del diagramma del flusso di dati
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Componenti di un DFD:
| Rappresentazione | Azione eseguita |
|---|---|
| Piazza | Definisce l'origine di destinazione dei dati |
| Freccia | Identifica il flusso di dati e agisce come una pipeline attraverso la quale fluiscono le informazioni |
| Cerchio/bolla | Rappresenta un processo che trasforma il flusso di dati in entrata in dati in uscita |
| Rettangolo aperto | Si tratta di un archivio dati o di dati inattivi/repository temporaneo di dati |
Nota: Mittente e Destinatario devono essere scritti sempre in maiuscolo. Piuttosto è buona pratica usare la lettera maiuscola se mai viene inserita nella casella quadrata secondo le convenzioni DFD.
Esempio di progettazione del sistema: sistema di prenotazione aerea
Ora, poiché finora abbiamo discusso le basi della progettazione del sistema, comprendiamo ora la progettazione del sistema attraverso un esempio di base: il sistema di prenotazione delle compagnie aeree.
Per comprendere meglio i componenti e la progettazione del sistema di prenotazione delle compagnie aeree, esaminiamo innanzitutto il diagramma di flusso a livello di contesto:
Esempio di progettazione del sistema: sistema di prenotazione aerea
Cerchiamo ora di comprendere il DFD del sistema di prenotazione aerea:
- Nel diagramma di flusso sopra, Passeggeri , Agente di viaggi , Compagnia aerea sono le origini attraverso le quali migrano i dati.
- Da qui vengono trasmessi i dati Passeggero per prenotare un biglietto aereo come mostrato con il segno della freccia DFD dove viene inserita la richiesta di viaggio.
- Ora, questi dati vengono trasmessi attraverso due fonti, come mostrato sopra, vale a dire ' Agente di viaggi ' E ' Compagnia aerea ‘ dove se il posto è disponibile Preferenze E Volo aereo la richiesta viene posta alla fonte.
- L'agente di viaggio e la biglietteria corrispondente vengono inseriti come richiesto.
- Se non è disponibile alcun biglietto, viene inviata una richiesta di prenotazione del passeggero alla fonte: compagnia aerea.
Vantaggi della progettazione del sistema
Dopo una discussione dettagliata dell'introduzione alla progettazione del sistema, è ora necessario discuterne i meriti e i demeriti.
Il più grande vantaggio della progettazione del sistema è inculcare consapevolezza e creatività negli sviluppatori full-stack attraverso il collegamento sinergico di gateway di protocolli API, reti e database.
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Alcuni dei principali vantaggi del System Design includono:
- Riduce il costo di progettazione di un prodotto.
- Processo di sviluppo software rapido
- Risparmia tempo complessivo in SDLC
- Aumenta l'efficienza e la coerenza di un programmatore.
- Risparmia risorse
Impara la progettazione del sistema: Esercitazione sulla progettazione del sistema