TIL_200920(아키텍쳐 패턴)

 

소프트웨어 아키텍쳐에서 일반적으로 발생하는 문제점들에 대한 일반화되고 재사용 가능한 솔루션입니다.

소프트웨어 디자인 패턴과 유사하지만 더 큰 범주에 속합니다.

 

1. Layered pattern

이 패턴은 n-티어 아키택쳐 패턴이라고도 불린다.

그룹으로 나눌 수 있는 구조화된 프로그램에서 사용할 수 있다. 

일반적인 정보 시스템에서 공통적으로 볼 수 있는 계층 4가지입니다.

 

1. Presentation layer - UI layer
2. Application layer - Service layer
3. Business logic layer - Domain layer
4. Data access layer - Persistence layer

장점

하위 레이어는 다은 상위 레이어에 의해 사용됩니다.

레이어 표준화가 쉬우며 레이어 수준을 정의하기가 수월합니다.

레이어를 변경해도 다른 레이어에는 영향을 끼치지 않습니다.

 

단점

광범위한 적용이 어렵고 특정 상황에서 특정 레이어가 불필요할 수도 있다.

2. Client-server pattern

하나의 서버와 다수의 클라이언트로 구성됩니다.

클라이언트가 서버에 서비스를 요청하면 서버는 클라이언트에게 적절한 서비스를 제공합니다.

서버는 계속 클라이언트로부터의 요청을 기다립니다.

 

장점

클라이언트가 요청할 수 있는 일련의 서비스를 모델링 할 수 있다.

 

단점

서버에서 별도의 스레드로 요청이 처리된다.

프로세스간 통신은 서로 다른 클라이언트가 서로 다르게 표현되므로 오버헤드가 발생한다.

3. Master-slave pattern

마스터와 슬레이브로 구성됩니다.

마스터 컴포넌트는 동등한 구조의 슬레이브 컴포넌트들로 작업을 분산합니다.

슬레이브가 반환한 결과값으로부터 최종 결과값을 계산합니다.

 

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

 

장점

정확성 - 서비스의 실행이 각기 다른 구현체를 가진 슬레이브들에게 전파된다.

 

단점

슬레이브가 독립적이므로 공유되는 상태가 없다.

실시간 시스템에서는 마스터-슬레이브간 레이턴시 문제가 발생할 수 있다. 

분리 가능한 문제에만 적용할 수 있다.

4. Pipe-filter pattern

데이터 스트림을 생성하고 처리하는 시스템에서 사용할 수 있습니다.

각 처리 과정은 필터 컴포넌트에서 이루어지며, 처리되는 데이터는 파이프를 통해 흐릅니다.

파이프는 버퍼링 또는 동기화를 목적으로 사용할 수 있습니다.

 

컴파일러. 필터들이 어휘분석, 파싱, 의미분석, 코드생성을 수행합니다.

 

장점

동시성

필터 추가가 쉽다. 

필터를 재구성하여 또 다른 파이프라인을 구축할 수 있다.

 

단점

가장 느린 필터 연산에 의해 효율성이 제한될 수 있다.

필터간 데이터 이동에서 데이터 변환 오버헤드가 발생한다.

5. Broker pattern

분리된 컴포넌트들로 이루어진 분산 시스템에서 사용됩니다.

브로커 컴포넌트는 컴포넌트 간의 통신을 조정하는 역할을 합니다.

서버는 자신의 기능들을 브로커에 넘겨주며(publish) 클라이언트가 브로커에 서비스를 요청하면

브로커는 클라이언트를 자신의 레지스트리에 있는 적합한 서비스로 리디렉션합니다.

 

장점

객체의 동적인 변경, 추가, 삭제 및 재할당이 가능하며 개발자에게 배포를 투명하게 만든다.

 

단점

서비스 표현에 대한 표준화가 필요하다.

6. Peer-to-peer pattern

각 컴포넌트를 Peers라고 부릅니다. 

Peer는 클라이언트, 서버 또는 둘 모두로서 동작할 수 있으며, 역할이 유동적으로 바뀔 수 있습니다.

Peer는 클라이언트로서 Peer에게 서비스를 요청할 수 있고,

서버로서 각 Peer에게 서비스를 제공할 수도 있습니다.

 

예시)

Gnutella, G2 파일 공유 네트워크

P2PTV 멀티미디어 프로토콜

Spotify 독점적 멀티미디어 애플리케이션

 

장점

탈 중앙화된 컴퓨팅을 지원한다.

특정 노드 장애에 매우 강하다.

리소스 및 컴퓨팅 성능면에서 확장성이 뛰어나다.

 

단점

노드들이 자발적으로 참여하기 때문에 서비스 품질에 대한 보장이 어렵다.

보안에 대한 보장이 어렵다.

노드 갯수에 따라 성능이 좌우된다.

7. Event-bus pattern

Event source, Event listener, Channel, Event bus의 4가지 주요 컴포넌트들을 갖습니다.

source는 event bus를 통해 특정 channel로 메시지를 발행하며,

listener는 특정 channel에서 메시지를 구독합니다.

listener는 이전에 구독한 channel에서 발행된 메시지에 대해 알림을 받습니다.

 

장점

새로운 발행자와 구독자 및 연결의 추가가 수월하다.

고도로 분산화된 애플리케이션에 효과적이다.

 

단점

모든 메시지가 동일한 이벤트 버스를 통해 전달되기 때문에 확장성 문제가 발생할 수 있다.

8. Model-view-controller pattern

MVC패턴이라고 불리며 interactive application을 세부분으로 나눕니다.

Model - 핵심 기능과 데이터를 포함

View - 사용자에게 정보를 표시

Controller - 사용자로부터의 입력을 처리

 

정보가 사용자에게 제공하는 방식과 사용자로부터 받는 방식에서 정보의 내부적인 표현을 분리하기 위해 나눕니다.

컴포넌트를 분리하며 코드의 효율적인 재사용을 가능하게 합니다.

 

장점

동일한 모델에 대해 여러개의 뷰를 만들 수 있으며,

런타임에 동적으로 연결 및 해제를 할 수 있다.

 

단점

복잡성으로 증가시키며, 사용자의 행동에 대한 불필요한 업데이트가 많이 발생할 수 있다.

9. Blackboard-pattern

결정 가능한 해결 전략이 알려지지 않은 문제에 유용합니다.

Blackboard - 솔루션의 객체를 포함하는 구조화된 전역 메모리

Knowledge source - 자체 표현을 가진 특수 모듈

Control component - 모듈 선택, 설정 및 실행을 담당

 

모든 컴포넌트는 블랙보드에 접근합니다.

컴포넌트는 블랙보드에 추가되는 새로운 데이터 객체를 생성할 수 있습니다.

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

 

장점

새로운 애플리케이션을 쉽게 추가할 수 있다.

데이터 공간의 구조를 쉽게 확장할 수 있다.

 

단점

모든 애플리케이션에 영향을 줄 수 있기 때문에 데이터 공간의 구조를 변경하기가 어렵다.

동기화 및 접근 데어가 필요할 수 있다.

10. Interpreter pattern

특정 언어로 작성된 프로그램을 해석하는 컴포넌트를 설계할 때 사용됩니다.

주로 특정 언어로 작성된 문장 혹은 표현식이라고 하는 프로그램의 각 라인을 수행하는 방법을 지정합니다.

기본 아이디어는 언어의 각 기호에 대해 클래스를 만드는 것입니다.

 

예시)

SQL 데이터베이스 쿼리 언어

통신 프로토콜을 정의하기 위한 언어

 

장점

매우 동적인 설계가 가능하다.

최종 사용자가 프로그래밍하기 좋다.

인터프리터 프로그램을 쉽게 교체할 수 있기 때문에 유연성이 향상된다.

 

단점

인터프리터 언어는 컴파일 언어보다 느리기 때문에 성능 문제가 발생할 수 있다.