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10 patrones de arquitectura de software que debería conocer

La idea de utilizar patrones de arquitectura de software deriva de la aspiración de realizar una solución escalable con la prioridad de satisfacer las demandas de los usuarios. Además, este concepto incluye aspectos tan importantes como la seguridad, la capacidad de gestión y el rendimiento. Por otro lado, una selección errónea del diseño de la arquitectura de software puede acarrear consecuencias negativas. Por eso, los desarrolladores deben conocer las más populares y ser conscientes de su utilidad en cada caso particular.

¿Qué es un patrón de arquitectura de software?

Un patrón arquitectónico es una representación pictórica de todo el sistema y sus subsistemas, así como de las funciones y responsabilidades, reglas e incluso una hoja de ruta para establecer las relaciones entre todas estas partes. En pocas palabras, es una especie de "plano" del futuro sitio web, aplicación o microservicio que se utilizará durante el proceso de desarrollo.

¿Qué importancia tienen los patrones de arquitectura de software?

Los patrones de arquitectura de software son de gran importancia, ya que pueden aportar soluciones a diversos problemas en distintos ámbitos. Con el empleo de este concepto, los equipos pueden simplificar los procedimientos de prueba dividiéndolos, por ejemplo, en segmentos más pequeños. Mediante el uso de patrones de arquitectura de software, los desarrolladores pueden segmentar las solicitudes de los usuarios en trozos más pequeños de datos para evitar depender de un único servidor.

A continuación encontrará algunas razones para aplicar este enfoque durante la fase de desarrollo de la aplicación.

Identificar las características básicas de una aplicación

Los patrones de arquitectura de software desempeñan un papel importante en la definición de las características básicas de cualquier aplicación. Esto ayuda, a su vez, a definir qué patrones pueden utilizarse para aplicaciones ágiles y cuáles deben aprovecharse mejor para las altamente escalables.

Garantizar la calidad y la eficacia

Mediante una selección adecuada de los patrones de arquitectura de software, los equipos pueden minimizar los problemas de calidad que puedan surgir durante los periodos de desarrollo y postdesarrollo.

Garantizar la agilidad

Crear un "anteproyecto" de la futura aplicación le proporciona un nivel necesario de agilidad que, a su vez, permite a los desarrolladores aplicar numerosas modificaciones e iteraciones en el futuro.

Resolución de problemas

Comprender la arquitectura del software permite a los desarrolladores tener una imagen clara del funcionamiento de los futuros componentes de la aplicación. Este enfoque permite a los desarrolladores aprovechar las mejores técnicas para abordar todos los problemas posibles a lo largo del tiempo.

Aumentar la productividad

Los principios estandarizados que se utilizan en los patrones de arquitectura de software permiten a los equipos ver rápidamente el estado actual del proyecto. Con esta metodología, los equipos tienen la oportunidad de aumentar la productividad.

Diferencia entre un patrón de arquitectura de software y un patrón de diseño

Puede parecer difícil distinguir entre patrones de arquitectura de software y patrones de diseño. Sin embargo, resulta más que transparente si tomamos ambos por separado. Los patrones de arquitectura se utilizan para crear la lógica de negocio, las interfaces de usuario y otros aspectos, mientras que el diseño se utiliza para implementar la lógica de negocio.

Patrones de arquitectura de software

Existen varios patrones de arquitectura de software que son utilizados actualmente por los equipos. A continuación puedes encontrar los más populares.

De capas

Al aplicar este patrón concreto, cada capa tiene su propio papel distintivo en la aplicación. Además, este enfoque permite modificar distintos componentes de la aplicación sin afectar a las demás capas. Los patrones de diseño de arquitectura de software por capas pueden ser utilizados por equipos con desarrolladores sin experiencia o para crear aplicaciones en un plazo de tiempo limitado.
Arquitectura de software por capas

Cliente-servidor

En la práctica, este tipo de arquitectura de software representa una estructura distribuida en la que hay dos componentes principales: el cliente y el servidor. Mediante la aplicación de una técnica de este tipo, los equipos pueden facilitar la interoperabilidad entre ambos componentes, que pueden o no estar ubicados en la misma red.
Arquitectura de software cliente-servidor

Maestro-esclavo

Se trata de otro enfoque distribuido, en el que el componente maestro tiene pleno control sobre los esclavos. Mientras este último se encarga de gestionar tareas independientes, el primero compila los resultados para mostrarlos. El patrón maestro-esclavo también se utiliza para interfaces de usuario y servidores. En ambos casos, el maestro escucha los comandos procedentes del usuario o de los clientes. Cuando se recibe un comando, se lanza un esclavo para ejecutarlo mientras el maestro reanuda la escucha de más comandos (como el comando "suspender el último comando").
Patrón maestro-esclavo

Filtro de tuberías

En esta estructura, los distintos componentes se representan como filtros que se utilizan para ordenar los datos, que fluyen a través de conductos de datos especiales. Los filtros, a su vez, representan una cadena, lo que significa que los datos que salen de un filtro pasan después por otro. La idea que subyace a este planteamiento es descomponer procesos y componentes enormes en otros más pequeños.
Arquitectura de software del filtro de tuberías

Broker

El patrón broker consta de tres componentes principales: brokers, clientes y servidores. Este enfoque puede utilizarse para estructurar sistemas distribuidos con componentes desacoplados. El broker actúa como coordinador, estableciendo comunicaciones entre varios componentes de la aplicación.
patrón de intermediarios

Peer-to-peer

Todos los componentes individuales de esta estructura se denominan peers. Pueden actuar como clientes, servidores o incluso como ambos. Clientes peers solicitan servicios, mientras que servidores peers prestan servicios a otros. Este enfoque se utiliza ampliamente en varias redes de intercambio de archivos. En las redes peer-to-peer, recursos como la potencia de procesamiento, el almacenamiento o el ancho de banda se ponen directamente a disposición de los participantes en la red sin necesidad de coordinación central. A diferencia del modelo tradicional cliente-servidor, peers son a la vez proveedores y consumidores de recursos. El emergente sistema colaborativo P2P va más allá de un simple servicio peer-to-peer. Las comunidades virtuales son cada vez más poderosas, con peers que aportan recursos y capacidades únicos, y prestan servicios que van más allá de lo que peers individuales pueden ofrecer, pero que son beneficiosos para todos.
Software P2P

Event-bus

Se trata de un patrón arquitectónico orientado a eventos con diseño asíncrono distribuido. Permite a los desarrolladores crear soluciones escalables. El patrón puede utilizarse para todo tipo de aplicaciones, desde las más pequeñas hasta soluciones complejas.
patrón arquitectónico basado en eventos

Model-view-controller

El patrón model-view-controller o MVC permite a los equipos dividir las partes front-end y back-end del código y colocarlas en distintos componentes. Simplifica la gestión de todo el código y facilita el ajuste de cada parte de la solución (backend y frontend) por separado.  

Model: Un modelo contiene la funcionalidad y los datos centrales.

View: Ver muestra la información al usuario.

Controller: Los controladores manejan la entrada del usuario.

patrón modelo-vista-controlador

Blackboard

Al aplicar este patrón, los equipos pueden utilizar la idea de blackboard para almacenar datos globales. Blackboard puede ser actualizado por la fuente de conocimiento. La idea detrás de esta arquitectura es que el control con múltiples fuentes interactúa con blackboard. Recorre varias fuentes y una vez que encuentra una solución, el control la publica.

En términos generales, el patrón blackboard consta de tres componentes:

  1. Un espacio compartido para almacenar datos sobre el mundo (Blackboard).
  2. Un conjunto de algoritmos (ML o de otro tipo) que leen datos del mundo y publican los resultados en Blackboard.
  3. Un conjunto de módulos que leen los resultados de Blackboard y realizan ajustes en el robot en consecuencia.
Patrón de pizarra

Intérprete

En pocas palabras, este patrón de arquitectura define la gramática de un lenguaje que será evaluado posteriormente por el intérprete. Utilizando este diseño, los desarrolladores pueden utilizar técnicamente una expresión regular, o incluso analizar cualquier lenguaje humano y ejecutar la interpretación. Como parte de este patrón, se implementa una interfaz de expresión que indica al intérprete que debe interpretar un contexto determinado. 

  1. Este patrón se utiliza en el análisis sintáctico de SQL, el motor de procesamiento de símbolos, etc.
  2. Para realizar este patrón se utiliza una jerarquía de expresiones. Aquí hay dos tipos de expresiones: terminales y no terminales.
  3. Los patrones de diseño de intérpretes tienen una estructura de árbol similar al patrón de diseño de compuestos, con expresiones terminales que representan hojas y expresiones no terminales que representan compuestos.
  4. Un analizador sintáctico genera el árbol de expresiones que deben evaluarse. El analizador sintáctico no puede considerarse parte del patrón de interpretación.
Arquitectura del intérprete

Conclusión

Al examinar de cerca la tecnología que puede proporcionar a los equipos de desarrollo un medio para aumentar la productividad, los ingenieros jefes pueden ser capaces de identificar problemas graves de composición de los equipos. Como resultado, pueden crear programas de formación adecuados y facilitar el crecimiento a largo plazo de su empresa. En Innowise, nuestros experimentados ingenieros son expertos en adoptar los mejores enfoques arquitectónicos para el desarrollo de software. 

No dude en ponerse en contacto con nosotros si tiene alguna pregunta, y estaremos encantados de ayudarle con el proyecto de sus sueños.

FAQ

Elegir el patrón de software adecuado depende de varios factores, como la complejidad del proyecto, los requisitos de escalabilidad y la familiaridad de su equipo con el patrón. Realiza un análisis exhaustivo antes de tomar una decisión.

La arquitectura de su software puede afectar significativamente a su seguridad. Una arquitectura bien diseñada puede ayudar a prevenir vulnerabilidades y mitigar posibles amenazas.

Las arquitecturas nativas Cloud están diseñadas específicamente para aprovechar las capacidades de las plataformas en la nube. Dan prioridad a la escalabilidad, la flexibilidad y la resistencia, lo que las hace idóneas para entornos en la nube.

Algunas tendencias emergentes incluyen la adopción de la arquitectura sin servidor, la computación de borde y el crecimiento continuo de los microservicios.

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