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La arquitectura de software es como un plano de construcción: si no se realiza una planificación adecuada, el edificio puede derrumbarse. Lo mismo ocurre con el desarrollo de aplicaciones, sin una arquitectura de software de calidad, el programa puede presentar errores a largo plazo y generar retrasos en la operatividad de tu empresa.
¿Qué es la arquitectura de software?
Es un concepto que se refiere a la planificación fundamentada en patrones, modelos y abstracciones teóricas, cuando es necesario desarrollar un proyecto de software con algún grado de complejidad. Es el paso previo a la implementación.
Con el nacimiento del concepto en los años 60, ahora es posible contar con una minuciosa guía teórica que nos da un mayor entendimiento del funcionamiento y coordinación a la hora de desarrollar un servicio o producto basado en software.
En la arquitectura de software se cuentan con patrones, que son soluciones reutilizables y generales para resolver problemas repetitivos en la ingeniería del software, en un contexto específico. Se puede ver cierta similitud con los patrones de programación, pero en este caso, más dirigidos hacia una estructura de nivel superior y genérica.
Importancia de la arquitectura de software
Una sólida arquitectura de software permite planificar con detalle el funcionamiento de una aplicación antes de iniciar con el proceso de desarrollo, establecer tiempos, así como determinar los recursos económicos y humanos que se necesitarán durante todo el proceso.
En este sentido, es indispensable hacer ciertos cuestionamientos para precisar el funcionamiento final del software. A continuación mencionamos los más importantes:
- Costo. ¿Cuánto se está dispuesto a invertir en el desarrollo y posterior mantenimiento del sistema? Hay diversos patrones que pueden llegar a ser más complejos que otros, con una infraestructura mayor, lo que puede hacer el proceso de desarrollo más irregular. Saber la cantidad de la inversión proporcionará un mejor margen de manejo.
- Duración del desarrollo. Contar con un estimado del tiempo pensado para el desarrollo es igual de importante que el punto anterior, además de tomar en cuenta la fecha tentativa de entrega o salida al mercado de la aplicación.
- Cantidad de usuarios. Este es uno de los puntos decisivos cuando se está planificando la arquitectura de software, ¿cuántos usuarios soportará?, ¿es una aplicación web?, ¿es stand-alone?. Con estas preguntas se estará orientando hacia un patrón más o menos distribuido, como puede ser uno de capa, menos distribuido, o un broker (el más distribuido).
- Grado de aislamiento. ¿Funciona de forma aislada o se integra con los demás productos?, o ¿permitirá integraciones de terceros? Es importante elegir una arquitectura que dé la maniobrabilidad necesaria para el producto.
En algunos casos, con todas las respuestas, elegir un patrón para la arquitectura de software también puede ser una cuestión de conveniencia o simple familiaridad. Así que siempre es recomendable experimentar para tener cierto conocimiento de cada uno de ellos y saber cómo adaptarse a la secuencia de trabajo que se propone.
Tipos de arquitectura de software
Patrón cliente-servidor
Este patrón es uno de los más usados en la arquitectura de software. Tiene un gran alcance en el diseño de webs y servicios online. Se fundamenta en el concepto de la presencia de un servidor junto a una serie de clientes, los cuales hacen solicitudes al servidor y reciben respuestas del mismo.
Beneficios
- Centralización: Todos los recursos disponibles en el software están concentrados en un solo sitio, permitiendo que sea mucho más fácil de administrar, mientras es más difícil para un cliente causar algún tipo de daño.
- Escalabilidad: Permite mejorar los componentes de manera separada, además de añadir nuevos componentes de manera más rápida y sencilla, gracias a que funciona de manera independiente.
- Mantenimiento reducido: Mantener cada uno de los nodos de la red es más simple debido al funcionamiento aislado de responsabilidades de cada una de las partes, haciendo más accesible un posible cambio de hardware o software.
Desventajas
- Disponibilidad: En este tipo de arquitectura de software es necesario que esté siempre activo y disponible, ya que basa su funcionamiento en cumplir las peticiones de los clientes. Una posible caída del servidor o congestión puede desencadenar una pérdida completa de las funciones del servicio.
- Requerimientos: El software y el hardware del servidor son parte esencial en este patrón, esto es debido a que se necesita cumplir con un gran número de peticiones por parte del cliente. El uso de software o hardware defectuoso afectará de manera negativa el funcionamiento del servicio.
- Disposición: La parte del cliente no tiene el producto físico ni acceso a los recursos que se usan, por lo que una caída en el sistema supondrá que el cliente no tenga acceso al trabajo en curso.
Patrón de capas
Este tipo de arquitectura de software se basa en la subdivisión de la estructura del sistema en diferentes capas que suponen una subtarea. Cada una de dichas capas corresponden a un nivel de abstracción diferente. El diseño de cada una de las capas se hace en función de brindar un servicio a la capa mayor siguiente.
Beneficios
- Mejor testeo: Al tener divisiones muy diferenciadas entre cada una de las capas es mucho más fácil hacer un testeo en cada una de las etapas de manera separada.
- Fácil desarrollo: Gracias a la diferenciación de las actividades es más sencillo manejar un equipo de desarrollo de manera efectiva porque cada miembro tiene claro la funcionalidad de etapa, se repite mucho la palabra tener, cambiarlo una interfaz de comunicación entre etapas clara.
Desventajas
- Rendimiento: Este patrón presenta un menor rendimiento frente a los demás debido a que cada función está en una capa diferente, así que la petición del cliente debe pasar por cada una de las capas del diseño.
- Escalabilidad: Para modificar o agregar algo lo debemos hacer en cada una de las capas porque dependen de la anterior, lo que implica mayor gasto si se quiere añadir algo al sistema.
Patrón master-slave
Este patrón se forma de dos partes, una llamada master o maestro y la otra slaves o esclavos. Los esclavos hacen la tarea asignada por el maestro, computan los resultados para después enviarlos al maestro, quien es el que almacena, procesa o representa. Con la arquitectura de software master-slave se busca una parte que autoriza y dirige las actividades y otra parte que procesa los resultados.
Beneficios
- Coordinación centralizada: Debido a su diseño multitarea es posible dividir las tareas en diferentes modelos para que se ejecuten de manera independiente.
- Supervisión: Se mantiene un mayor control porque las tareas se ejecutan de forma independiente debido a que todas parten desde un único nodo orquestador.
- Escalabilidad: Es más fácil agregar nuevos nodos esclavos que permitan un aumento del rendimiento.
Desventajas
- Despliegue: Para que este patrón funcione bien, el proyecto debe tener la posibilidad de ser dividido en módulos que actúen aislados de la ejecución primaria del programa.
- Dependencia: En la mayoría de los casos, implementar este patrón presenta una fuerte dependencia del sistema en funcionamiento, esto hace que sea demasiado difícil migrar hacia otras máquinas.
Patrón modelo-vista-controlador (MVC)
Uno de los tipos de arquitectura de software más famosos, el modelo-vista-controlador, divide la aplicación en tres partes interactivas diferentes entre sí:
- Modelo: Abarca la funcionalidad y los datos.
- Vista: Presenta la información al usuario. Puede haber varias vistas para una misma aplicación.
- Controlador: Administra la entrada del usuario. Así se separa la representación en la que se presenta y acepta la información del usuario. De esta manera, se dividen los componentes y permiten una reutilización del código.
Dicho patrón es muy usado para el desarrollo de aplicaciones web para el front-end y back-end. Es el modelo usado en frameworks famosos como Angular o Spring.
Beneficios
- Colaboración fluida: Al tener responsabilidades diferenciadas no es necesario tocar las características existentes para agregar nuevas.
- Aplicaciones con varias vistas: Diferenciar las vistas del resto de la lógica permite usar las mismas funciones en diferentes vistas y hasta dispositivos.
Desventajas
- Dificultad: Es un patrón algo complejo. Es necesario que los desarrolladores tengan muy claro las funciones de cada una de las tres partes.
Patrón broker
Esta arquitectura de software es usada para estructurar sistemas con componentes desacoplados. Dichos componentes se comunican entre sí por medio de invocaciones de servicios remotos, siendo el componente broker el encargado de la comunicación.
Beneficios
- Escalabilidad: Como todas las tareas se realizan de forma independiente, es sencillo escalar la aplicación. Solo hay que tener en cuenta que los servidores puedan procesar las peticiones del broker.
Desventajas
- Costo: Para aplicar este patrón es esencial contar con un gran número de servidores, los cuales son mantenidos de manera independiente con diferentes partes de software en ellos.
Conclusión
La arquitectura de software es una parte crítica a la hora de planificar el rumbo de la aplicación o servicio. Esto es debido a que ofrece una ruta distinguible que se deberá seguir para el desarrollo, indicando las instrucciones para los componentes, la distribución y comunicación entre ellos.
Elegir el mejor patrón consta de una serie de pasos como: el tiempo de desarrollo, costos y la capacidad de suplir las necesidades de los clientes. Es por este motivo, que un excelente analista de sistema no escatimará en tiempo para saber con exactitud las necesidades del proyecto.
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