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Construcción. Unidad 3. Despliegue de componentes y arquitectónico. Arquitectura de Software.
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Construcción Unidad 3
Arquitectura de Software • La arquitectura de un programa o sistema computacional es la estructura o estructuras de ese sistema, y comprende los componentes del software, sus propiedades externamente visibles, y las relaciones entre tales componentes.
Propiedades Externamente Visibles • Son las suposiciones que otros componentes pueden hacer acerca de las características de un componente: • servicios ofrecidos, • desempeño, • manejo de fallas, • uso de recursos compartidos.
La arquitectura identifica la interacción de los componentes • La arquitectura identifica la forma en que los componentes interactúan: • Se omite la información de los componentes que no se refieren a la interacción. • La arquitectura tiene relación con la parte pública de las interfaces de los componentes: • la parte privada es usada para funcionamiento interno.
Un sistema puede tener más de una estructura • Ninguna estructura puede presumir de ser la única para un sistema: • Los grandes proyectos se subdividen en grandes componentes que serán asignados como unidades de trabajo. • En un sistema compuesto por procesos de ejecución paralela, la estructura es el conjunto de procesos, su sincronización y su secuencia. • Todas juntas y cada una por separado muestran la arquitectura del sistema.
Todo sistema tiene una arquitectura • Todo sistema puede demostrarse que se compone de componentes y relaciones entre ellas. • En el caso trivial, un sistema monolítico es un componente con el conjunto vacío de relaciones. • Es posible, sin embargo, que la arquitectura del sistema no sea conocida: • existe una diferencia entre la arquitectura de un sistema y la especificación de esa arquitectura.
El comportamiento de los componentes es parte de la arquitectura • El comportamiento visible por otro componente es relevante para la arquitectura. • Los diagramas de cajas y líneas, no son arquitecturas, porque el comportamiento de los componentes sugerido por sus nombres se aproxima a la arquitectura, pero esto sale de la mente del lector y no del esquema.
La arquitectura puede ser buena o mala • La arquitectura puede promover o inhibir que el sistema cumpla con sus requisitos de comportamiento, desempeñoy su mantenibilidad. • Suponiendo que “ensayo-y-error” no sea una buena alternativa, esto pone de manifiesto la necesidad de analizar la arquitectura.
Arquitecturas genéricas (no son Arq. De SW) • a) Estilos de arquitectura • b) Modelos de referencia • c) Arquitecturas de referencia • Ninguno de estos son arquitecturas, aunque todos ellos son conceptos útiles para llegar a la arquitectura.
a) Estilos de arquitectura • Descripción de tipos de componentes y su patrón de comunicación de datos y control. • Un conjunto de restricciones sobre la arquitectura que determina una familia de arquitecturas. • restringen los tipos de componentes y sus interacciones. • Ejemplo: cliente-servidor es un estilo de arquitectura. • Cliente y servidor son tipos de componentes que interactúan mediante un protocolo predeterminado; • pueden existir múltiples clientes, no se dice cuántos; • no se dice cuál es la funcionalidad de los clientes ni del servidor más allá de su protocolo de interacción.
b) Modelos de referencia • Un modelo de referencia es una división de la funcionalidad conjuntamente con el flujo de datos entre los elementos. • Es una descomposición estándar de un problema conocido en partes que cooperativamente resuelven el problema. • Los modelos de referencia son típicos de dominios de aplicación maduros, ej. compiladores, administradores de bases de datos.
c) Arquitecturas de referencia • Una arquitectura de referencia es un modelo de referencia mapeado a componentes de software y el flujo de datos entre estos componentes. • Mientras que un modelo de referencia particionala funcionalidad, una arquitectura de referencia mapea esta funcionalidad sobre la descomposición del sistema. • Un componente puede implementar una o varias funciones.
Estilos de arquitectura, modelos de referencia y arquitecturas de referencia Modelo de Referencia Arquitectura de Referencia Arquitectura de Software Arquitectura del Sistema Estilo de Arquitectura
Distintas estructuras o vistas • Los planos de distribución, los de estructuras, los eléctricos, los de agua, son todos planos de una casa. Todos ellos describen la arquitectura de una casa. • También el software puede describirse mediante varias estructuras diferentes pero consistentes.
Estructuras o vistas de arquitectura • Estructura de módulos • las unidades son asignaciones de trabajo. Se relacionan con es-un-submódulo-de. • Estructura conceptual o lógica • cada unidad es una abstracción de los requisitos funcionales del software. • se relacionan con comparte-datos-con. Un modelo de referencia es un caso típico. • Estructura de procesos o coordinación • es ortogonal a las otras dos estructuras y tiene relación con los aspectos dinámicos de un sistema en ejecución. • las unidades son procesos o threads. • las relaciones posibles son: se-sincroniza-con, no-puede-ejecutar-sin, no-puede-ejecutar-con, evita, o cualquier otra relación con respecto a concurrencia y sincronización.
Estructuras de Arquitectura • Estructura física • muestra el mapeo del software en el hardware. • especialmente usado en sistemas distribuidos. • las unidades son entidades de hardware (procesadores) y las conexiones son rutas de comunicación. • la relación entre procesadores es se-comunica-con. • permite razonar acerca de la performance, disponibilidad y seguridad. • Estructura de uso • las unidades son procedimientos o módulos que se relacionan mediante el supone-la-existencia-correcta-de. • esta estructura se usa para construir sistemas que serán parte de otros o se extenderán.
Estructuras de arquitectura • Estructura de llamada • las unidades son (sub)procesos relacionados mediante “llama” o “invoca”. • la estructura de llamada se usa para rastrear el flujo de la ejecución de un programa. • Flujo de datos • las unidades son programas o módulos que se relacionan mediante envía-datos-a. • las conexiones se etiquetan con el nombre de los datos transmitidos. Se usa para trazabilidad de requerimientos. • Flujo de control • las unidades son programas, módulos o los estados del sistema, relacionados mediante se-convierte-en-después. • es útil para verificar el comportamiento funcional. • Estructura de clases • las unidades son objetos relacionados mediante herencia o instancia-de. • sirve para razonar acerca de comportamiento de elementos similares.
Arquitectura de referencia para sistemas de tiempo real con fuente de alimentación
Hay tres características importantes inherentes a los sistemas de bases de datos: • La separación entre los programas de aplicación y los datos, • El manejo de múltiples vistas por parte de los usuarios, • Yel uso de un catálogo para almacenar el esquema de la base de datos.
Las arquitecturas de bases de datos han evolucionado mucho desde sus comienzos, aunque la considerada estándar hoy en día es la descrita por el comité ANSI/X3/SPARC (Standard Planning and RequirementsCommittee of the American NationalStandardsInstituteonComputers and InformationProcessing).
Arquitectura de BD de tres niveles Nivel interno Tiene un esquema interno que describe la estructura física de almacenamiento de base de datos. Emplea un modelo físico de datos y los únicos datos que existen están realmente en este nivel.
Nivel conceptual Tiene esquema conceptual. Describe la estructura de toda la base de datos para una comunidad de usuarios. Oculta los detalles físicos de almacenamiento y trabaja con elementos lógicos como entidades, atributos y relaciones.
Nivel externo o de vistas Tiene varios esquemas externos o vistas de usuario. Cada esquema describe la visión que tiene de la base de datos a un grupo de usuarios, ocultando el resto.
La arquitectura de tres niveles es útil para explicar el concepto de independencia de datos que podemos definir como la capacidad para modificar el esquema en un nivel del sistema sin tener que modificar el esquema del nivel inmediato superior.
La independencia lógica es la capacidad de modificar el esquema conceptual sin tener que alterar los esquemas externos ni los programas de aplicación. Se puede modificar el esquema conceptual para ampliar la base de datos o para reducirla. Si, por ejemplo, se reduce la base de datos eliminando una entidad, los esquemas externos que no se refieran a ella no deberán verse afectados.
La independencia física es la capacidad de modificar el esquema interno sin tener que alterar el esquema conceptual (o los externos). Por ejemplo, puede ser necesario reorganizar ciertos ficheros físicos con el fin de mejorar el rendimiento de las operaciones de consulta o de actualización de datos.
Arquitectura de referencia para sistemas móviles con conexión a Internet
INTRODUCCIÓN Vamos a considerar que la arquitectura de estos sistemas se encuentra compuesta por cuatro bloques básicos:
El equipo de usuario, desde donde éste se conecta a la red y a través del cual recibe sus servicios; La red de acceso, constituida por el subsistema de estaciones base, permite la movilidad del usuario dentro del área de cobertura de la red;
El núcleo de la red, constituido por el subsistema de conmutación, responsable por el establecimiento de la trayectoria a través de la cual el intercambio de información tiene lugar; El bloque de las otras redes, redes de cobertura amplia (WAN), con las cuales la red celular se interconecta (RDSI, RTPC).
En cada una de las fronteras, de cada uno de estos bloques funcionales, debe existir una interfaz que haga posible el intercambio de información.
Es bien sabido que los servicios móviles han evolucionado en generaciones, en cada una de ellas resulta plenamente reconocible un conjunto de características que las definen.
La primera generación fue la de los servicios analógicos, la segunda, la de los servicios digitales, y la tercera, la de los servicios multimedia.
GSM, es una tecnología de segunda generación; GPRS (General Packet Radio Service), es una tecnología de generación 2.5, es decir, representa un estado de transición entre la segunda y tercera generación; 3GSM o UMTS (Universal Mobile TelecommunicationsSystem), por el contrario, es una tecnología de tercera generación.
GSM (Global System for Mobile Communications, originally GroupeSpécial Mobile) En los comienzos de los años ochenta, muchos países en Europa habían desarrollado su propio sistema de telefonía celular análoga que impedía la interoperabilidad más allá de las fronteras de cada país.
La evolución de GSM ha estado marcada por tres fases de evolución. La fase 1, en la que se produjeron sus especificaciones. La fase 2, en la que se propuso la inclusión de servicios de datos y de fax; y finalmente. La Fase 2+, en la que se realizan mejoras sobre la codificación de voz y se implementan servicios de transmisión de datos avanzados, entre ellos GPRS y EDGE.
GSM es un sistema de conmutación de circuitos, diseñado originalmente para voz, al que posteriormente se le adicionaron algunos servicios de datos: servicio de mensajes cortos, un servicio de entrega de mensajes de texto de hasta 160 caracteres y un servicio de datos GSM, que permite una tasa de transferencia de 9.6 kbps.
Arquitectura de la Red GSM La estación móvil (MS: Mobile Station). Es el punto de entrada a la red móvil inalámbrica. Es el equipo físico usado por el usuario GSM para acceder a los servicios proporcionados por la red.
El módulo de identidad del abonado (SIM: SubscriberIdentity Module). GSM distingue entre la identidad del abonado y la del equipo móvil. El SIM está asociado con el abonado, se trata de un chip que el usuario debe introducir en el terminal GSM.
La estación transmisora-receptora de base o estación transceptora de base (BTS-Base TransceiverStation). Se encarga de proporcionar, vía radio, la conectividad entre la red y las estaciones móviles.
El controlador de estaciones base (BSC-Base StationController). Se encarga de todas las funciones centrales y de control del subsistema de estaciones base.
La unidad de Transcodificación(TRAU-TranscodingRateand AdaptationUnit). Se encarga de comprimir la información en la interfaz aérea cuando se hace necesario. Permite que tasas de datos GSM (8,16,32 Kbps) puedan ser enviadas hacia la interfaz RDSI (red digital de servicios integrados) del MS que sólo acepta tasas de 64 Kbps.
El centro de conmutación de servicios móviles o centro de conmutación de móviles (MSC-Mobile ServicesSwitching Center). Se encarga de enrutar el tráfico de llamadas entrantes y salientes, y de la asignación de canales de usuario en la interfaz entre el MSC y las BSC.
El registro general de abonados (HLR-Home LocationRegister). Es una base de datos que contiene y administra la información de los abonados, mantiene y actualiza la posición del móvil y la información de su perfil de servicio.
El registro de abonados itinerantes (VLR-VisitorLocationRegister). Diseñado para NO sobrecargar el HLR. Guarda localmente la misma información que el HLR, cuando el abonado se encuentra en modo de itinerancia (roaming).
El centro de autentificación (AuCAuthenticationCenter). Genera y almacena información relativa a la seguridad, genera las claves usadas para autentificación y encriptación.
