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Arquitectura de Software y

Atributos de Calidad

Arquitectura de Software y

Atributos de Calidad

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Arquitectura de Software - Atributos de Calidad 2

Implicancias de la DefinicinImplicancias de la Definicin La arquitectura es una abstraccin de un sistema.

Los sistema pueden tener y tienen una estructura.

Todo sistema tiene una arquitectura.

Tener una arquitectura no es lo mismo que tener unaarquitectura conocida por todos.

Si no se desarrolla la arquitectura explcitamente, seobtendr una de todas formas, pero puede nogustarnos lo que obtenemos!

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Por qu es importante la

Arquitectura?

Por qu es importante la

Arquitectura? Representa las decisiones de

diseo ms tempranas

Es el primer artefacto dediseo

Esencial para la reutilizacinsistemtica

lo ms difcil de cambiar lo ms difcil de tener correcto vehculo de comunicacin

entre los interesados

se ocupa de performance,modificabilidad, confiabilidad,seguridad

transferible, abstraccinreutilizable

Una buena arquitectura sienta las bases para un sistema exitoso

Una mala arquitectura generalmente provoca alguna forma de desastre

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Los Requisitos Determinan el DiseoLos Requisitos Determinan el Diseo

Arquitecto

Variadas

formas de

requisitos

Conocimiento

disponible

HostSistema

de VisinControlador

Cmara Sensores

MotoresArquitectura

Sistema

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Desarrollo de Sistemas de SoftwareDesarrollo de Sistemas de Software

Requisitos

funcionales

del software

Si todo lo que importara

fuese la funcionalidad,

cualquier software

monoltico servira, ...

pero otras cosastambin importan

Modificabilidad

Interoperabilidad

Disponibilidad

Seguridad

Predictabilidad

Portabilidad

...

Los atributos de calidad del software y su caracterizacin son esenciales.

Manejadores

de atributos

de calidad

Arquitectura

del softwareSoftware

tiene estas cualidades

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Arquitectura y FuncionalidadArquitectura y Funcionalidad La funcionalidad es en gran medida ortogonal a los

requisitos de calidad:

la funcionalidad es la capacidad del sistema de hacer lo quese pretenda que hiciese;

los sistemas se descomponen en elementos para lograrvariados propsitos, ms all de la funcionalidad:

las opciones de arquitectura promueven ciertas

cualidades al tiempo que implementan la funcionalidaddeseada.

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Consecuencias de las Decisiones de

Arquitectura sobre las Cualidades

Consecuencias de las Decisiones de

Arquitectura sobre las Cualidades La medida en que un sistema alcanza sus requisitos

de calidad depende de las decisiones de arquitectura:

la arquitectura es crtica para alcanzar los atributos decalidad;

las cualidades del producto deben disearse como parte dela arquitectura;

un cambio en la estructura que mejora una cualidad suele

afectar las otras cualidades;

la arquitectura slo puede permitir, no garantizar, quecualquier requisito de calidad se alcance.

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DesafosDesafos Qu significan con precisin atributos de calidad

tales como modificabilidad, seguridad, performance yconfiabilidad?

Cmo se estructura el sistema de modo que tengaestas cualidades deseadas?

Se puede analizar el sistema para determinar si

tiene estas cualidades? Cun temprano puede realizarse este anlisis?

Cmo se sabe si una arquitectura de software esapropiada para un sistema sin tener que construir el

sistema primero?

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Realidad sobre Arquitectura de

Software

Realidad sobre Arquitectura de

Software Los requisitos de atributos de calidad son las

principales guas para el diseo de la arquitectura.

La medida en que un sistema alcance sus requisitosde atributos de calidad depende de las decisiones dearquitectura.

El desarrollo requiere ser guiado por las decisionesde arquitectura.

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Influencia de los InteresadosInfluencia de los InteresadosAdministrador de la

organizacin desarrolladora Encargado

de marketing

Usuario

final

Encargado de

mantenimiento Cliente

Arquitecto

Bajos costos,ocupar personal,aumentar el valor

de los activoscorporativos

Elementosatractivos, terminar

rpido, comparable

a la competencia

Comportamiento,performance,

seguridad,

confiabilidad,

usabilidad

ModificabilidadBajos costos,

terminar rpido,

sin muchoscambios

Cmo puedo hacer para que

el sistema tenga todo esto?

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Interesados InvolucradosInteresados Involucrados Los objetivos organizacionales y las propiedades del

sistema requeridos por el negocio raramente secomprenden y menos an se articulan completamente.

Los requisitos de calidad del cliente casi nunca sedocumentan, lo cual resulta en: objetivos que no se alcanzan; conflicto inevitable entre los interesados.

Los arquitectos deben identificar e involucrar activamentea los interesados de modo de: comprender las restricciones reales del sistema; administrar las expectativas de los interesados; negociar las prioridades del sistema; tomar decisiones de compromiso.

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ocurre un milagro

Desarrollo de Software TradicionalDesarrollo de Software TradicionalDescripciones operacionales

Requisitos funcionales de alto nivel

Sistemas legados

Arquitectura de sistema especfico

Arquitectura del software

Diseo detallado

Implementacin

Los atributos de calidadrara vez se capturan comoparte de la especificacinde requisitos;

generalmente son slovagamente comprendidos;

frecuentementepobremente articulados

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Creacin de una Arquitectura de

Software

Creacin de una Arquitectura de

Software Existen mtodos y guas para la definicin de la

arquitectura, muchos de los cuales se focalizan en los

requisitos funcionales. Es posible crear una arquitectura basada en las

necesidades de atributos de calidad.

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Arquitectura y Atributos de CalidadArquitectura y Atributos de Calidad Un sistema puede evaluarse de dos formas para comprobar

que cumple sus atributos de calidad:

atributos observables mediante la ejecucin: Cmo se comporta el sistema durante la ejecucin? Entrega los resultados esperados? Los entrega en un tiempo razonable? Tienen los resultados una precisin tolerable?

Se comporta apropiadamente al interactuar con otros sistemas? atributos no observables en la ejecucin:

Cun fcil es integrar el sistema, probarlo o modificarlo? Cun caro ha sido su desarrollo? Cunto se tard en tenerlo disponible en el mercado?

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Atributos de Calidad Observables

durante la Ejecucin

Atributos de Calidad Observables

durante la Ejecucin Performance

Seguridad

Disponibilidad

Funcionalidad

Usabilidad

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Performance

Performance

Tiempo que requiere el sistema para responder a unevento o estmulo, o bien elnmero de eventos

procesados en un intervalo de tiempo. La performance de un sistema depende de:

comunicacin entre las componentes

asignacin de funcionalidada las componentes

algoritmos elegidos para implementar la funcionalidad codificacin de los algoritmos

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Performance en la Arquitectura

Performance en la Arquitectura

Puede analizarse la performance en la arquitecturamediante: anlisis de las tasas de llegada distribucin de los requerimientos de servicios tiempos de procesamiento tamao de las colas latencia (tasa de servicio)

Se puede simular el sistema mediante modelosestocsticos basados en informacin histrica de carga.

Histricamente la performance ha sido muy importante,pero ltimamente otras cualidades tambin lo son.

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SeguridadSeguridad Medida de la capacidad delsistema para resistir intentos

de usoy negacin de serviciosa usuariosnoautorizadossin restar serviciosa losusuariosautorizados.

Tpicosataques: negacin de servicios- impedir que un servidor pueda dar

serviciosa sususuarios. Se hace inundndoloconrequerimientosoconsultas.

impostor de direccinIP - elatacante asume la identidad de unhostconfiable para elservidor. Elatacante usualmente inhibe alhostconfiable mediante negacinde servicios.

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Seguridad y ArquitecturaSeguridad y Arquitectura Estrategias de arquitectura para prevenir, detectar y

responder a ataques de seguridad: poner un servidor de autentificacin entre los usuarios externos

y la porcin del sistema que da los servicios; instalar monitores de redes para la inspeccin y el registro de los

eventos de la red;

poner el sistema detrs de un firewall de comunicacionesdonde toda comunicacin desde y hacia el sistema se canaliza atravs de un proxy;

construir el sistema sobre un kernel confiable que proporcionaservicios de seguridad.

Todas estas estrategias implican identificar componentesespecializados y coordinar su funcionamiento con las

dems componentes.

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DisponibilidadDisponibilidad Proporcin del tiempo que el sistema esten ejecucin.

Se mide como el tiempo entre fallas o la rapidez en queel sistema puede reiniciar la operacin cuando ocurreuna falla.

reparacinmediotiempofallasentrepromediotiempofallasentrepromediotiempo

_____

___

!E

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Disponibilidad y ArquitecturaDisponibilidad y Arquitectura Tcnicas de arquitectura para promover disponibilidad:

tolerancia a fallas

instalar componentes redundantes que se harn cargo de laejecucin en caso de fallas disponer de canales de comunicacin redundantes

robustez separacin de intereses da lugar a sistemas ms fcilmente

integrables y probables fcilmente reparable

diseo de componentes fciles de modificar bajo acoplamiento

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FuncionalidadFuncionalidad Habilidad de un sistema para hacer la tarea para la

cual fue creado.

Todas laspartesdel sistema deben coordinarse paralogra el objetivo comn:

asignar la responsabilidad a cada componente

cada cual debe saberel momento en que debe ejecutarsu

responsabilidad

La funcionalidad esortogonal a la estructura, y dehecho muchasestructurasdiferentespueden lograrla misma funcionalidad.

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UsabilidadUsabilidad Aprendibililidad - Cunrpido y fcil es para unusuario el

aprendera usar la interfaz del sistema?

Eficiencia - El sistema responde con la rapidez apropiadaa las exigencias del usuario? Recordabilidad - Pueden los usuarios recordarcmo usar

el sistema entre dos sesiones de uso?

Propenso a errores - El sistema anticipa y previene loserrores comunes de los usuarios? Manejo de errores - El sistema ayuda a los usuarios a

recuperarse de los errores?

Satisfaccin - El sistema facilita la tarea de los usuarios?

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Usabilidad y ArquitecturaUsabilidad y Arquitectura Gran parte de los mecanismos para lograr usabilidad no

tienen relacin con la arquitectura:

modelo mental del usuario del sistema reflejado en la interfazusuaria,

distribucin de elementos y colores en la pantalla.

Otros elementos s tienen relacin con la arquitectura: la informacin relevante para el usuario debe estar disponible

para una determinada interfaz debe disponerse de un conector que traiga esta informacin

al componente que corresponda

la eficiencia tiene implicancias en la usabilidad.

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Atributos de Calidad no Visibles

durante la Ejecucin

Atributos de Calidad no Visibles

durante la Ejecucin Modificabilidad

Portabilidad

Reusabilidad

Integrabilidad

Testabilidad

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ModificabilidadModificabilidad

Habilidad para hacercambiosal sistema de unaforma rpida y poco costosa.

Esel atributo de calidad ms ntimamenterelacionado con la arquitectura.

Hacermodificacionesenunsistema consiste endosetapas:

localizarel (los) lugar(es) dnde debe aplicarse el cambio aplicarel cambio propiamente tal

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Modificabilidad en el Proceso de

Desarrollo

Modificabilidad en el Proceso de

Desarrollo Ya desde el desarrollo es deseable que un sistema

sea mantenible ya que pasa por mltiples etapas:

control de versiones, control de configuracin,

cuanto ms locales los cambios, mejor.

La arquitectura define:

las componentes y sus reponsabilidades, las condiciones en que cada componente puede cambiar.

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Modificabilidad y ArquitecturaModificabilidad y Arquitectura

Las modificaciones suelen venir de cambios en elnegocio:

extender o cambiar la capacidades - la extensibilidadpermite seguir siendo competitivo en el mercado

quitar capacidades no deseadas - simplificar el productopara hacerlo ms liviano o ms barato

adaptarse a nuevos ambientes de ejecucin - portabilidad

hace al producto ms flexible para ms clientes reestructurar - racionalizar servicios, modularizar, optimizar,

o crear componentes reusables para futuros desarrollos

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PortabilidadPortabilidad

Habilidad de unsistema para ejecutar endiferentesambientes(hardware, software, o una combinacinde ambos).

Unsistema esportable si todas lassupocisionesacerca del ambiente particular de ejecucinseconfinana una nica (o unaspocas)componente(s).

Enuna arquitectura, el encapsulamiento de lasdependenciasse hace enuna capa de portabilidadque da al sistema una serie de serviciosindependientesdel ambiente.

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ReusabilidadReusabilidad

Es la capacidad que tiene unsistema para que suestructura oalguna de sus componentes puedanserusadas enfuturas aplicaciones.

La reusabilidad se relaciona con la arquitectura enque lascomponentes son las principales unidades dereutilizacin:

la reusabilidad depender del acoplamientode la componente,

reusaruna componente implica reusar la clausura transitiva detodas las componentes dependientes en la estructura de uso

La reusabilidad es una forma particularde modificabilidad

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Reusabilidad y ModificabilidadReusabilidad y Modificabilidad

1. Un sistema S est compuesto de 100 componentes (S1 aS100). Se construye otro sistema T, y se descubre que las nprimeras componentes son idnticas y pueden reutilizarse.

2. Un sistema S compuesto por 100 componentes estfuncionando y se desea modificarlo. Las modificacionesslo afectan 100-n componentes dejando a las restantesincambiadas. El nuevo sistema modificado recibe el

nombre T. La reusabilidad y la modificabilidad son dos caras deuna misma moneda Hacer un sistema que es modificable permite obtenerlos beneficios de la reutilizacin

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IntegrabilidadIntegrabilidad

Habilidad para hacer que piezasde software desarrolladasseparadamente trabajen correctamente juntas.

La integrabilidad depende de: complejidad de lascomponentes

mecanismosy protocolosde comunicacin

claridad en la asignacin de responsabilidades

calidad y completitud de la especificacin de las interfaces

La interoperabilidad esuna forma de integrabilidad dondelaspartesdel sistema deben trabajar con otrosistema.

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TestabilidadTestabilidad

Facilidad con la cual el software puede mostrarsusdefectos (tpicamente a travs de pruebas deejecucin).

Probabilidad de que, suponiendoque el softwaretiene al menos undefecto, fallar en la siguienteprueba.

Condiciones necesarias: controlabilidad - podercontrolarel estado internode lascomponentes

observabilidad - poderobservar las salidas (outputs)

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Testabilidad y ArquitecturaTestabilidad y Arquitectura

Inciden en la testabilidad: nivel de documentacin de la arquitectura

separacin de intereses uso de ocultamiento de informacin

desarrollo incremental

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Atributos de Calidad del NegocioAtributos de Calidad del Negocio

Caractersticas de costo y tiempo: tiempo para poner en el mercado

costo

tiempo de vida til proyectada para el sistema

Caractersticas de comercializacin: mercado objetivo

planificacin

uso intenso de sistemas legados

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Costo y TiempoCosto y Tiempo

Tiempo para poner en el mercado poco tiempo para desarrollo presiona a la reutilizacin

el uso de COTS o componentes ya desarrolladas ayuda

el diseo de la nueva arquitectura debe ser capaz de albergar estoscomponentes.

Costo el costo de una arquitectura que usa tecnologa conocida ser menor

el aprendizaje de una nueva tecnologa podr reusarse en el futuro

Vida til planificada del sistema en una larga vida til, la modificabilidad y portabilidad son

importantes, aunque esto alargue el ciclo de desarrollo

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ComercializacinComercializacin

Mercado objetivo la plataforma y la funcionalidad determina el tamao del

mercado; funcionalidad y portabilidad son esenciales

performace, confiabilidad y usabilidad tambin son importantes para un mercado grande pero especfico, debe considerarse el

enfoque de lneas de productos

Planificacin

si se construye un sistema bsico para ser extendido, laflexibilidad y configurabilidad son importantes

Uso de sistemas legados si se interacta con sistemas legados, debe proveerse un

mecanismo adecuado de integracin

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Atributos de Calidad de la

Arquitectura

Atributos de Calidad de la

Arquitectura Integridad conceptual

visin unificada usada en el diseo del sistema

Correctitud y completitud el sistema incluye toda la funcionalidad requerida del

sistema

Factibilidad de la construccin posibilidad de ser construido el sistema por el equipo de

desarrollo disponible en el tiempo estipulado

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Integridad ConceptualIntegridad Conceptual

Sostendr que la integridad conceptual es la consideracinms importante en el diseo de un sistema. Es mejor tenerun sistema sin ciertas caractersticas y optimizaciones, pero

que refleje un conjunto nico de ideas de diseo ms que unsistema que tiene muchas ideas buenas pero independientesy descoordinadas.

[Brooks75]

En realidad Brooks se refera al diseo de la interfazusuaria, pero tambin vale para la arquitectura:

lo que la integridad conceptual de la interfaz es para el usuario, loes la integridad conceptual de la arquitectura para los dems

stakeholders.

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20 aos ms tarde: Estrategia20 aos ms tarde: Estrategia

Estoy ms convencido que nunca. La integridad conceptuales esencial para la calidad del producto. Tener unarquitecto de sistema es el paso ms importante hacia

tener integridad conceptual ... Despus de dictar unlaboratorio de ingeniera de software ms de 20 veces,insisto que los grupos de desarrollo de 4 estudiantes debenelegir un administrador de proyecto y un arquitecto

separados.[Brooks95]

S f C

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Cul Arquitectura Escoger?Cul Arquitectura Escoger?

Qu estructura debo emplear para asignartrabajadores, para derivar la estructura de reparticindel trabajo, para explotar las componentes ya

empaquetadas y para planificar un sistemamodificable?

Qu estructura debo emplear para que el sistema,durante su ejecucin, logre sus requisitos decomportamiento y sus atributos de calidad?

La estructua de mdulos y la estructura de procesos enejecucin son distintas pero deben ser consistentes.

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