아키텍처 패턴 (Architecture Pattern)

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아키텍처(Architecture) 란?

• 아키텍처(Architecture)

  • 목표하는 대상에 대하여 그 구성과 동작 원리, 구성 요소 간의 관계 및 시스템 외부 환경과의 관계 등을 설명하는 설계도 혹은 청사진을 말한다.

• 장점

  1) 개발 시간 단축, 고품질 SW 생산 가능

  2) 검증된 구조로 개발 -> 안정적 개발 가능

  3) 이해관계자들이 공통 아키텍처를 공유 -> 의사소통 간편

  4) 시스템 구조 이해 쉬움 -> 손쉽게 유지보수 가능

  5) 시스템 특성 개발 전 예측 가능해짐

<소프트웨어 아키텍처 설계의 기본 원리>

• 모듈화 : 소프트웨어 성능 향상 및 유지관리 등이 용이하도록 시스템의 기능을 모듈단위로 나누는 것

• 추상화 : 전체적이고 포괄적인 개념을 설계한 후에 구체화시켜 나가는 것

• 단계적 분해 : 상위 개념부터 하위 개념으로 구체화 시키는 분할 기법 하향식 설계 전략

• 정보은닉 : 모듈 내부에 정보와 자료들을 숨겨서 다른 모듈이 접근하거나 수정 못하도록 하는 기법

1. 계층화 패턴 (Layered pattern)

• 이 패턴은 n-티어 아키텍쳐 패턴이라고도 불린다.

  • 이는 하위 모듈들의 그룹으로 나눌 수 있는 구조화된 프로그램에서 사용할 수 있다.

  • 각 하위 모듈들은 특정한 수준의 추상화를 제공한다. 각 계층은 다음 상위 계층에 서비스를 제공한다.

• 일반적인 정보 시스템에서 공통적으로 볼 수 있는 계층 4가지는 다음과 같다.

  • 프레젠테이션 계층 (Presentation layer) - UI 계층 (UI layer) 이라고도 함

  • 애플리케이션 계층 (Application layer) - 서비스 계층 (Service layer) 이라고도 함

  • 비즈니스 논리 계층 (Business logic layer) - 도메인 계층 (Domain layer) 이라고도 함

  • 데이터 접근 계층 (Data access layer) - 영속 계층 (Persistence layer) 이라고도 함

• 활용

  • 일반적인 데스크톱 애플리케이션

  • E-commerce 웹 애플리케이션

2. 클라이언트-서버 패턴 (Client-server pattern)

• 이 패턴은 하나의 서버와 다수의 클라이언트, 두 부분으로 구성된다.

  • 서버 컴포넌트는 다수의 클라이언트 컴포넌트로 서비스를 제공한다.

  • 클라이언트가 서버에 서비스를 요청하면 서버는 클라이언트에게 적절한 서비스를 제공한다.

    • 또한 서버는 계속 클라이언트로부터의 요청을 대기한다.

• 활용

  • 이메일, 문서 공유 및 은행 등의 온라인 애플리케이션

3. 마스터-슬레이브 패턴 (Master-slave pattern)

• 이 패턴은 마스터와 슬레이브, 두 부분으로 구성된다.

  • 마스터 컴포넌트는 동등한 구조를 지닌 슬레이브 컴포넌트들로 작업을 분산하고, 슬레이브가 반환한 결과값으로부터 최종 결과값을 계산한다.

• 활용

  • 데이터베이스 복제에서, 마스터 데이터베이스는 신뢰할 수 있는 데이터 소스로 간주되며 슬레이브 데이터베이스는 마스터 데이터베이스와 동기화된다.

  • 컴퓨터 시스템에서 버스와 연결된 주변장치 (마스터 드라이버와 슬레이브 드라이버)

4. 파이프-필터 패턴 (Pipe-filter pattern)

• 이 패턴은 데이터 스트림을 생성하고 처리하는 시스템에서 사용할 수 있다.

  • 각 처리 과정은 필터 (filter) 컴포넌트에서 이루어지며, 처리되는 데이터는 파이프 (pipes)를 통해 흐른다.

    • 이 파이프는 버퍼링 또는 동기화 목적으로 사용될 수 있다.

• 활용

  • 컴파일러. 연속한 필터들은 어휘 분석, 파싱, 의미 분석 그리고 코드 생성을 수행한다.

  • 생물정보학에서의 워크플로우

5. 브로커 패턴 (Broker pattern)

• 이 패턴은 분리된 컴포넌트들로 이루어진 분산 시스템에서 사용된다.

  • 이 컴포넌트들은 원격 서비스 실행을 통해 서로 상호 작용을 할 수 있다.

    • 브로커 (broker) 컴포넌트는 컴포넌트 (components) 간의 통신을 조정하는 역할을 한다.

• 서버는 자신의 기능들(서비스 및 특성)을 브로커에 넘겨주며(publish), 클라이언트가 브로커에 서비스를 요청하면 브로커는 클라이언트를 자신의 레지스트리에 있는 적합한 서비스로 리디렉션한다.

• 활용

  • Apache ActiveMQ, Apache Kafka, RabbitMQ 및 JBoss Messaging와 같은 메시지 브로커 소프트웨어

6. 피어 투 피어 패턴 (Peer-to-peer pattern)

• 이 패턴에서는, 각 컴포넌트를 피어 (peers)라고 부른다.

  • 피어는 클라이언트로서 피어에게 서비스를 요청할 수도 있고, 서버로서 각 피어에게 서비스를 제공할 수도 있다.

  • 피어는 클라이언트 또는 서버 혹은 둘 모두로서 동작할 수 있으며, 시간이 지남에 따라 역할이 유동적으로 바뀔 수 있다.

• 활용

  • Gnutella나 G2와 같은 파일 공유 네트워크

  • P2PTV나 PDTP와 같은 멀티미디어 프로토콜

  • Spotify와 같은 독점적 멀티미디어 애플리케이션

7. 이벤트-버스 패턴 (Event-bus pattern)

• 이 패턴은 주로 이벤트를 처리하며 이벤트 소스 (event source), 이벤트 리스너 (event listener), 채널 (channel) 그리고 이벤트 버스 (event bus)의 4가지 주요 컴포넌트들을 갖는다.

  • 소스는 이벤트 버스를 통해 특정 채널로 메시지를 발행하며 (publish),

  • 리스너는 특정 채널에서 메시지를 구독한다 (subscribe).

    • 리스너는 이전에 구독한 채널에 발행된 메시지에 대해 알림을 받는다.

• 활용

  • 안드로이드 개발

  • 알림 서비스

8. MVC 패턴 (Model-view-controller pattern)

• MVC 패턴이라고도 하는 이 패턴은 대화형 애플리케이션 (interactive application)을 다음의 3 부분으로 나눈다.

  1) 모델 (model) — 핵심 기능과 데이터를 포함한다

  2) 뷰 (view) — 사용자에게 정보를 표시한다 (하나 이상의 뷰가 정의될 수 있음)

  3) 컨트롤러 (controller) — 사용자로부터의 입력을 처리한다

• 이는 정보가 사용자에게 제공되는 방식과 사용자로부터 받아 들여지는 방식에서 정보의 내부적인 표현을 분리하기 위해 나뉘어진다.

  • 이는 컴포넌트를 분리하며 코드의 효율적인 재사용을 가능케한다.

• 활용

  • 일반적인 웹 애플리케이션 설계 아키텍쳐

  • Django나 Rails와 같은 웹 프레임워크

9. 블랙보드 패턴 (Blackboard- pattern)

• 이 패턴은 결정 가능한 해결 전략이 알려지지 않은 문제에 유용하다. 이 패턴은 3가지 주요 컴포넌트로 구성된다.

  1) 블랙보드 (blackboard) — 솔루션의 객체를 포함하는 구조화된 전역 메모리

  2) 지식 소스 (knowledge source) — 자체 표현을 가진 특수 모듈

  3) 제어 컴포넌트 (control component) — 모듈 선택, 설정 및 실행을 담당한다

• 모든 컴포넌트는 블랙보드에 접근한다. 컴포넌트는 블랙보드에 추가되는 새로운 데이터 객체를 생성할 수 있다.

• 컴포넌트는 블랙보드에서 특정 종류의 데이터를 찾으며, 기존의 지식 소스와의 패턴 매칭으로 데이터를 찾는다.

• 활용

  • 음성 인식

  • 차량 식별 및 추적

  • 단백질 구조 식별

  • 수중 음파 탐지기 신호 해석

10. 인터프리터 패턴 (Interpreter pattern)

• 이 패턴은 특정 언어로 작성된 프로그램을 해석하는 컴포넌트를 설계할 때 사용된다.

  • 이는 주로 특정 언어로 작성된 문장 혹은 표현식이라고 하는 프로그램의 각 라인을 수행하는 방법을 지정한다.

  • 기본 아이디어는 언어의 각 기호에 대해 클래스를 만드는 것이다.

• 활용

  • SQL과 같은 데이터베이스 쿼리 언어

  • 통신 프로토콜을 정의하기 위한 언어