소프트 웨어 아키텍처
소프트웨어의 구성을 큰 그림으로 표현한 것이 소프트웨어 아키텍처이다. 대표적인 예로 Java 플랫폼 아키텍처가 있다.
애플리케이션 아키텍쳐
1. 계층화 패턴(Layered Pattern)
N-티어 아키텍처라고도 불린다. 소프트웨어 개발에서 가장 일반적으로 널리 사용되는 아키텍쳐이다. 각 계층은 애플리케이션 내에서 특정 역할과 책임이 있다.
Layered Pattern의 강력한 기능 중 하나는 구성 요소 간의 관심 분리이다. 특정 계층 내의 구성 요소는 해당 계층과 관련된 논리만 처리한다.
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Presentation Layer
사용자 인터페이스를 구현 및 표시하고 사용자 상호 작용을 관리하는 구성 요소가 포함된다. -
Business Layer
비즈니스 로직을 수행하는 것을 주 관심사로 둔다. 예를 들면 회원가입, 비밀번호 수정 등이 있다. -
Persistence Layer
애플리케이션의 영속성을 구현하기 위해, 데이터의 출처와 그 데이터를 가져오고 다루는 것을 주 관심사로 둔다. -
Database Layer
데이터 베이스가 위치한 계층을 의미한다.
2. 클라이언트-서버 패턴(Client-Server Pattern)
하나의 서버와 다수의 클라이언트 두 부분으로 구성된다. 사용자가 클라이언트를 통해 서버에 요청하고 클라이언트가 응답을 받아서 사용자에게 제공하는 방식으로 서비스를 제공한다. 이때 서버는 클라이언트의 요청에 대비해 항상 대기상태를 유지해야한다.
활용 : 이메일, 문서 공유 및 은행 등의 온라인 애플리케이션
3. 마스터-슬레이브 패턴(Master-Slave Pattern)
마스터와 슬레이브 두 부분으로 구성되며 마스터 컴포넌트는 동등한 구조를 지닌 슬레이브 컴포넌트들로 작업을 분산하고 슬레이브가 반환한 결과값으로 부터 최종 결과값을 계산한다. 도중에 몇개의 슬레이브가 고장나도 업무 처리에는 문제가 없다.
활용 : 다중 스레드 응용프로그램
4. 파이프-필터 패턴(Pipe-Filter pattern)
데이터 스트림 절차의 각 단계를 필터 컴포넌트로 캡슐화하여 파이프를 통해 데이터를 전송하는 패턴, 이 파이프는 버퍼링 또는 동기화 목적으로 사용될 수 있다. 필터 컴포넌트는 재사용이 좋으며 추가가 쉬워 확장에 용이하다. 또한 필터 컴포넌트들을 재배치하여 다양한 파이프라인을 구축할 수 있다.
활용 : 컴파일러, UNIX 쉘
5. 브로커 패턴(Broker pattern)
분리된 컴포넌트들로 이루어진 분산 시스템에서 사용되며 원격 서비스 실행을 통해 각 컴포넌트들끼리 상호작용이 가능하다. 브로커 컴포넌트는 컴포넌트들 간의 통신을 조정하는 역할을 수행한다.
활용 : Apache Kafka, RabbitMQ
6. 피어 투 피어 패턴(Peer-to-Peer pattern)
피어를 하나의 컴포넌트로 간주하며 각 피어는 서비스를 호출하는 클라이언트가 될수도, 서버가 될수도 있다. 즉, 피어는 클라이언트로서 각 피어에게 서비스를 요청할 수도 있고 서버로서 각 피어에게 서비스를 제공할 수도 있다.
활용 : 파일 공유 네트워크
7. 이벤트-버스 패턴(Event-Bus pattern)
이벤트 소스, 이벤트 리스너, 채널, 이벤트 버스로 4가지의 주요 컴포넌트로 구성된다. 소스가 메시지를 발행하면 해당 채널을 구독한 리스너들이 메시지를 받아 이벤트를 처리한다. 버스는 채널들을 관리한다.
활용 : 알림 서비스
8. 모델-뷰-컨트롤러 패턴(Model-View-Controller pattern)
소위 MVC 패턴이라고도 말한다. 여러 개의 뷰를 만들 수 있어 한 개의 모델에 대해 여러 개의 뷰를 필요로 하는 대화영 애플리케이션에 적합하다.
- Model : 핵심 기능과 데이터를 포함
- View : 사용자에게 정보를 표시
- Controller : 사용자로부터 입력을 처리
활용 : Django, Spring MVC
9. 블랙보드 패턴(Blackboard pattern)
해결이 명확하지 않은 문제를 처리하는데 유용한 패턴으로 블랙 보드, 지식 소스, 제어 컴포넌트로 구성된다. 모든 컴포넌트는 블랙보드에 접근이 가능하며 컴포넌트는 블랙보드에 추가되는 새로운 데이터 객체를 생성할 수 있다.컴포넌트들은 검색을 통해 블랙보드에서 원하는 데이터를 찾아 지식 소스와의 패턴 매칭으로 데이터를 찾는다.
- 블랙보드(blackboard) – 솔루션(solution space)에서 가져온 객체(object)를 가지고 있는 구조화된 전역 메모리 (structured global memory)
- 지식 소스(knowledge source) – 각각의 표현을 기술한 모듈
- 제어 컴포넌트(control component) – 상황에 맞게 모듈을 선택/설정/실행
활용 : 음성 인식, 차량 식별
10. 인터프리터 패턴(Interpreter pattern)
프로그램 코드의 각 라인을 수행하는 방법을 지정하고 기호마다 클래스를 갖도록 구성된다. 특정 언어로 작성된 프로그램을 해석하는 컴포넌트를 설계할 때 사용된다.
활용 : SQL, 통신 프로토콜을 정의하기 위한 언어
아키텍쳐 패턴 비교
| 아키텍쳐 | 장점 | 단점 | |
|---|---|---|---|
| 1 | 계층화 (Layered) | 하위 레이어는 다른 상위 레이어에 의해 사용된다. 레이어 표준화가 쉬우며 레이어 수준을 정의하기가 수월하다. 레이어를 변경해도 다른 레이어에는 영향을 끼치지 않는다. | 광범위한 적용이 어렵다. 특정 상황에서는 특정 레이어가 불필요할 수도 있다. |
| 2 | 클라이언트-서버 (Client-server) | 클라이언트가 요청할 수 있는 일련의 서비스를 모델링 할 수 있다 요청은 일반적으로 서버에서 별도의 스레드로 처리된다. | 프로세스간 통신은 서로 다른 클라이언트가 서로 다르게 표현되므로 오버헤드가 발생한다. |
| 3 | 마스터-슬레이브 (Master-slave) | 정확성 - 서비스의 실행은 각기 다른 구현체를 가진 슬레이브들에게 전파된다. | 슬레이브가 독립적이므로 공유되는 상태가 없다. 실시간 시스템에서는 마스터-슬레이브간 레이턴시 문제가 발생할 수 있다. 이 패턴은 분리 가능한 문제에만 적용할 수 있다. |
| 4 | 파이프-필터 (Pipe-filter) | 동시성 처리를 나타낸다. 입출력이 스트림으로 구성되고 필터가 데이터를 수신하면 연산을 수행하기 시작한다. 필터 추가가 쉽다. 시스템 확장성이 좋다. 필터는 재사용 가능하다. 주어진 필터들을 재구성하여 또 다른 파이프라인을 구축할 수 있다. | 가장 느린 필터 연산에 의해 효율성이 제한될 수 있다. 필터간 데이터 이동에서 데이터 변환 오버헤드가 발생한다. |
| 5 | 브로커 (Broker) | 객체의 동적인 변경, 추가, 삭제 및 재할당이 가능하며 개발자에게 배포를 투명하게 만든다. | 서비스 표현에 대한 표준화가 필요하다 |
| 6 | 피어 투 피어 (Peer to peer) | 탈중앙화된 컴퓨팅을 지원한다. 특정 노드 장애에 매우 강하다. 리소스 및 컴퓨팅 성능면에서 확장성이 뛰어나다. | 노드들이 자발적으로 참여하기 때문에 서비스 품질에 대한 보장이 어렵다. 보안에 대한 보장이 어렵다. 노드의 갯수에 따라 성능이 좌우된다. |
| 7 | 이벤트-버스 (Event-bus) | 새로운 발행자 (publishers)와 구독자 (subscribers) 및 연결의 추가가 수월하다. 고도로 분산화된 애플리케이션에 효과적이다. | 모든 메시지가 동일한 이벤트 버스를 통해 전달되기 때문에 확장성 문제가 발생할 수 있다. |
| 8 | 모델-뷰-컨트롤러 (MVC) | 동일한 모델에 대해 여러개의 뷰를 만들 수 있으며, 런타임에 동적으로 연결 및 해제를 할 수 있다. | 복잡성을 증가시키며, 사용자의 행동에 대한 불필요한 업데이트가 많이 발생할 수 있다. |
| 9 | 블랙보드 (Blackboard) | 새로운 애플리케이션을 쉽게 추가할 수 있다. 데이터 공간의 구조를 쉽게 확장할 수 있다. | 모든 애플리케이션이 영향을 받기 때문에 데이터 공간의 구조를 변경하기가 어렵다. 동기화 및 접근 제어가 필요할 수 있다. |
| 10 | 인터프리터 (Interpreter) | 매우 동적인 설계가 가능하다. 최종 사용자가 프로그래밍하기 좋다. 인터프리터 프로그램을 쉽게 교체할 수 있기 때문에 유연성이 향상된다. | 인터프리터 언어는 일반적으로 컴파일 언어보다 느리기 때문에 성능 문제가 발생할 수 있다. |
참고한 사이트
