آشنایی با برخی ابزارها و مفاهیم نوین در معماری نرم افزار

ساختارModular Monolithic

در معماری نرم‌افزار Modular Monolithic به معنای یک سیستم نرم‌افزاری است که به صورت واحد طراحی شده است، اما با استفاده از ماژول‌ها یا کامپوننت های جداگانه سازماندهی شده است. این ساختار به توسعه و نگهداری نرم‌افزار انعطاف‌پذیری می‌بخشد زیرا ماژول‌ها می‌توانند به صورت مستقل توسعه یافته و تغییر یابند. این مدل نسبت به ساختارهای یکپارچه-monolithic- که کل نرم‌افزار در یک واحد قرار دارد، از لحاظ نگهداری ، توسعه‌پذیری و مقیاس پذیری مزیت زیادی دارد. [1]

سرویس AWS
یکی از معروف‌ترین سرویس‌های ابری-Amazon Web Services (AWS)- در دنیاست که توسط شرکت آمازون ارائه می‌شود. AWS به شرکت‌ها و توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا برنامه‌ها و سیستم‌های خود را در محیط‌های ابری آمازون اجرا کرده و از منابع محاسباتی، ذخیره‌سازی داده و سرویس‌های مختلف مانند مدیریت دیتابیس، تحلیل داده و مدیریت شبکه بهره‌ ببرند. این سرویس‌ها به شرکت‌ها امکان می دهد تا از انعطاف‌پذیری بالا، ایمنی و کارایی بهبود یافته در خدمات مختلف بهره ببرند . [2]

رویکرد API-first

رویکردAPI-firstدر معماری نرم‌افزار به استفاده از واسط‌های برنامه‌نویسی -API- به عنوان عنصر اصلی و ابتدایی تمرکز می‌کند. در این رویکرد، توسعه نرم‌افزار با طراحی و پیاده‌سازی API‌ها شروع می‌شود و سپس سایر قسمت‌های سیستم به عنوان مصرف‌کنندگان این API‌ها طراحی و پیاده‌سازی می‌شوند. این رویکرد از مزایایی مانند انعطاف‌پذیری بالا، سیستم توزیع شده، امکان توسعه و به‌روزرسانی قسمت‌های مختلف سیستم ومدیریت تغییرات قسمت‌های مختلف بدون تغییر در API‌های اصلی برخوردار است. [3]

دیتابیس‌های NoSQL

دیتابیس‌های NoSQL یک نوع دیتابیس غیر رابطه‌ای هستند که از مدل ساختاری ثابتی برای داده‌ها استفاده نمی‌کنند. این دیتابیس‌ها از مدل‌های متنوعی مانند مدل سلسله مراتبی، کلید-مقدار، و اشیاء داده‌ای (document-oriented) برای ذخیره و استعلام داده‌ها استفاده می‌کنند.

در مقایسه با دیتابیس‌های SQL سنتی، قدرتمندی بیشتری در مدیریت حجم بزرگ داده‌ها و دسترسی به ساختارهای داده چندگانه دارند. این نوع دیتابیس‌ها مناسب برای مواقعی هستند که نیاز به افزودن و تغییر سریع در ساختار داده دارید یا با داده‌های نیمه‌ساختاری یا بدون ساختار کامل سروکار دارید، مانند داده‌های وب، اطلاعات حسگرها، یا داده‌های متنوع از منابع مختلف [4].

ساختار Serverless Architecture

"معماری بدون سرور" یک الگوی معماری نرم‌افزاری است که در آن توسعه‌دهندگان بدون نگرانی از مدیریت سرورها، کد را اجرا و مدیریت می‌کنند. در این مدل، ارائه‌دهنده خدمات ابری مسئولیت مدیریت و پشتیبانی از سرورها را بر عهده دارد و منابع به صورت اتوماتیک مقیاس‌پذیر هستند. این به توسعه‌دهندگان این امکان را می‌دهد که بر روی توسعه برنامه تمرکز کنند و به صورت مؤثرتر و سریع‌تر برنامه‌های کاربردی ایجاد کنند. معماری بدون سرور معمولاً با استفاده از توابع تکه‌تکه Function as a Service - و میکروسرویس‌ها پیاده‌سازی می‌شود [5].

الگوی Domain Driven Design

"طراحی محور دامنه" یا DDD (Domain Driven Design) یک مهندسی نرم‌افزاری است که بر اساس مفهوم محوری بودن دامنه یک سیستم نرم‌افزاری ایجاد می‌شود. در این رویکرد، دامنه مشکلات و قوانین تجاری را نمایان می‌کند و بر اساس آنها سیستم طراحی می‌شود. این به توسعه‌دهندگان کمک می‌کند تا بهترین راه حل‌ها را برای مسائل دامنه‌ای خاص پیدا کنند و آنها را تبدیل به نرم‌افزار قابل اجرا کنند. DDD شامل مفاهیمی مانند Aggregate، Entity، Value Object و Repository می‌شود که به توسعه‌دهندگان کمک می‌کند تا دامنه را به صورت قابل مدیریت و قابل توسعه طراحی کنند [6].

الگوی Hexagonal Architecture

معماری شش‌ضلعی یاHexagonal Architecture یک الگوی معماری نرم‌افزاری است که به تمرکز بر محدودیت دامنه از تمرکز جزئیات فنی جلوگیری می‌کند. در این معماری، نرم‌افزار به عنوان یک هسته مرکزی با دامنه‌های داخلی و بیرونی تقسیم می‌شود. دامنه داخلی شامل قوانین کسب و کار و منطق سیستم است و دامنه بیرونی شامل رابط‌های خارجی مانند واسط‌های کاربری و سیستم‌های خارجی است.

این معماری به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا دامنه داخلی را مستقل از جزئیات فنی نگه دارند و به آسانی تست و توسعه دهند. همچنین امکان تعویض رابط‌های خارجی و اتصال به منابع مختلف را فراهم می‌کند بدون تغییرات اساسی در دامنه داخلی. این معماری به نحوی طراحی می‌شود که مانع وابستگی‌های ناخواسته به فناوری‌های خاص می‌شود و قابلیت تست و توسعه را تسهیل می‌کند [7].

الگوی Event Sourcing

"مدیریت رویداد" یا Event Sourcing یک الگوی معماری نرم‌افزاری است که در آن تغییرات و وقوع رویدادها به عنوان منبع اصلی اطلاعات در سیستم نگهداری می‌شود. به جای ذخیره وضعیت فعلی اشیاء، در مدیریت رویداد، تمام وقایعی که در طول زمان اتفاق می‌افتند به عنوان یک دنباله زمانی از رویدادها ثبت می‌شوند.

این رویکرد امکان دارد تاریخچه کامل تغییرات در سیستم را فراهم کند و اجازه می‌دهد تا وضعیت فعلی بر اساس ترکیب رویدادها محاسبه شود. این الگو به تاریخچه و بازیابی اطلاعات ساده‌تر و قابلیت بازیابی دقیق‌تر از وضعیت سیستم در زمان‌های مختلف را فراهم می‌کند و به ویژه در سیستم‌های پیچیده با وقوع بسیاری از رویدادها مفید است [8].

پلتفرم Low-Code Platforms

"پلتفرم‌های کد کم" یا Low-Code Platforms، ابزارهایی هستند که به توسعه‌دهندگان کمک می‌کنند تا برنامه‌ها و نرم‌افزارها را با استفاده از کمترین میزان کدنویسی سفارشی ایجاد کنند. این پلتفرم‌ها از رابط‌های کاربری گرافیکی، میان‌افزارها و ابزارهای توسعه انبوه بهره می‌برند تا توسعه سریع‌تر و کارآمدتری را فراهم کنند.

با استفاده از پلتفرم‌های کد کم، حتی کاربران غیرتوسعه‌دهنده نیز قادر به ایجاد برنامه‌ها و سیستم‌های خود می‌شوند. این الگو به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا بیشترین میزان از تجربه‌های مرتبط با کدنویسی ویژگی‌ها را ارائه دهند و به سرعت برنامه‌های تعاملی و عملکردی را پیاده‌سازی کنند [9].

سیستم‌های مدیریت فرآیند کسب و کار (BPMS)

سیستم‌های مدیریت فرآیند کسب و کار (BPMS) ابزارهایی هستند که برای مدیریت و بهینه‌سازی فرآیندهای کسب و کار در یک سازمان به کار می‌روند. این سیستم‌ها از قابلیت‌های گوناگونی برای تعریف، مدیریت، اجرا، نظارت، و بهبود فرآیندها استفاده می‌کنند.

سیستم‌های BPMS به تیم‌ها اجازه می‌دهند تا فرآیندهای کسب و کار را به صورت گرافیکی تعریف کرده و قابلیت اتوماسیون اجرای این فرآیندها را فراهم می‌کنند. همچنین، آنها اطلاعاتی در مورد عملکرد فرآیندها ارائه می‌دهند که به تصمیم‌گیری‌های بهتر و بهبودهای مستمر کمک می‌کنند.

سیستم‌های BPMS معمولاً شامل ابزارهایی برای تنظیم قوانین، مدیریت و پیگیری وظایف، اتصال به سیستم‌های دیگر، و گزارش‌گیری است. این ابزارها به سازمان‌ها کمک می‌کنند تا به صورت کارآمدتر و تصمیم‌گیری بهتری را در مورد فرآیندهای کسب و کار خود داشته باشند [10].

برنامه Message Queue (such as Kafka and RabbitMQ)

"صف پیام" یا Message Queue، یک سیستم نرم‌افزاری است که به تبادل اطلاعات و پیام‌ها بین اجزای مختلف سیستم‌ها کمک می‌کند. سیستم‌های مبتنی بر صف پیام از یک سیستم مرکزی یا چندین نود مستقل تشکیل شده‌اند که پیام‌ها را درون یک صف نگهداری می‌کنند و اجازه می‌دهند تا اجزا مختلف سیستم به صورت غیر نامتقارن پیام‌ها را بخوانند و پردازش کنند.

مزایای استفاده از صف پیام شامل کاهش اتکا به زمان و تداخل در سیستم، افزایش قابلیت مقیاس‌پذیری، ایجاد اتصالات میان سیستمی مطمئن‌تر، و افزایش قابلیت اطمینان به سیستم است. نمونه‌هایی از سیستم‌های صف پیام معروف شامل Apache Kafka و RabbitMQمی‌باشند. این ابزارها معمولاً در سیستم‌های توزیع شده و پیچیده برای مدیریت و تسهیل ارتباط بین اجزا مختلف استفاده می‌شوند [11].

رویکرد Container orchestration (such as Kubernetes)

"مدیریت کانتینر" یا Container Orchestration، یک رویکرد نرم‌افزاری برای مدیریت و اجرای محیط‌های کانتینری مانند Dockerاست. این رویکرد از ابزارها و پلتفرم‌هایی مانند Kubernetes بهره می‌برد. هدف اصلی مدیریت کانتینر، تسهیل مقیاس‌پذیری، مدیریت، و انتقال خودکار کنتینرها در سیستم‌های پیچیده است.

ابزار Kubernetes به توسعه‌دهندگان امکان مدیریت خودکار کنتینرها، توزیع بار، ترافیک، و مدیریت منابع را می‌دهد. این ابزار به توسعه سریع برنامه‌ها، افزایش قابلیت اطمینان و دسترسی پیشرفته به محیط‌های توسعه و محصول کمک می‌کند.

با استفاده از مدیریت کانتینر، توسعه‌دهندگان قادر به ایجاد و توسعه برنامه‌ها در یک محیط معتمد و مقیاس‌پذیر هستند، و این به سازمان‌ها کمک می‌کند تا به سرعت برنامه‌های کاربردی را ارتقا دهند و به وسیله توزیع بهتر بار، عملکرد بهتر و کاهش کندی و قعطی ناگهانی را تجربه کنند [12].

ابزار Log Management Tools (such as ELK)

"ابزارهای مدیریت لاگ" یا Log Management Tools، ابزارهایی هستند که برای جمع‌آوری، ذخیره، تجزیه و تحلیل، نمایش و مدیریت لاگ‌ها و رویدادهای سیستمی در یک سیستم نرم‌افزاری استفاده می‌شوند. این ابزارها به توسعه‌دهندگان و مدیران سیستم کمک می‌کنند تا به راحتی دسترسی به اطلاعات لازم برای مشاهده و تحلیل عملکرد سیستم‌ها داشته باشند و مشکلات و مسائل عملیاتی را شناسایی کنند.

ابزار ELK (Elasticsearch, Logstash, Kibana) یکی از معروف‌ترین مجموعه‌های ابزار مدیریت لاگ است. Elasticsearchبرای ذخیره و جستجوی لاگ‌ها و داده‌های سیستمی استفاده می‌شود، Logstashبرای تجمیع و پردازش لاگ‌ها، و Kibana برای تصویرسازی و نمایش داده‌ها به صورت گرافیکی و تحلیلی استفاده می‌شود.

این ابزارها به سازمان‌ها کمک می‌کنند تا لاگ‌ها را به عنوان منبع ارزشمندی برای مانیتورینگ عملکرد سیستم‌ها و افزایش دسترسی به اطلاعات عملیاتی مورد استفاده قرار دهند.

"ابزارهای مانیتورینگ"، ابزارهایی هستند که برای نظارت و پایش عملکرد سیستم‌ها، شبکه‌ها، و برنامه‌ها استفاده می‌شوند. این ابزارها اطلاعات مربوط به سیستم‌ها را جمع‌آوری کرده و آنها را به صورت گرافیکی یا تحلیلی نمایش می‌دهند تا به توسعه‌دهندگان و مدیران سیستم کمک کنند تا مشکلات و عملکرد نامناسب را شناسایی و رفع کنند [13].

ابزار Monitoring tools (such as Prometheus)

"پرومتئوس" یکی از معروف‌ترین ابزارهای مانیتورینگ است. این ابزار متن‌باز است و برای جمع‌آوری و نظارت بر معیارهای مختلف عملکرد سیستم‌ها و برنامه‌ها استفاده می‌شود. پرومتئوس اطلاعات را از منابع متعددی مانند سرورها، کانتینرها، سیستم‌های ابری، و برنامه‌ها جمع‌آوری می‌کند و امکان تجزیه و تحلیل آنها را فراهم می‌کند.

این ابزارها به توسعه‌دهندگان و مدیران سیستم اطلاعات بیشتری از عملکرد سیستم‌ها و برنامه‌ها ارائه می‌دهند و اجازه می‌دهند تا بهبودهای لازم در زمینه عملکرد و پایداری اعمال کنند [14].

رویکرد Static Code Analysis (such as SonarQube)

"تجزیه و تحلیل کد استاتیک" یا Static Code Analysis، یک رویکرد در تحلیل کد نرم‌افزار است که بدون اجرای کد نرم‌افزار، خطاها، نقص‌های اصول برنامه‌نویسی، و مسائل امنیتی را شناسایی می‌کند. این ابزارها معمولاً از قوانین و استانداردهای برنامه‌نویسی استفاده می‌کنند تا کد را ارزیابی کرده و گزارش‌هایی از مشکلات و پیشنهادات بهبود ارائه دهند.

"سونارکیوب" SonarQube یکی از ابزارهای مشهور تجزیه و تحلیل کد استاتیک است. این ابزار قابلیت بررسی کد در مواردی مانند کیفیت کد، عملکرد کد، امنیت کد، و معیارهای استاندارد را دارد. سونارکیوب به توسعه‌دهندگان و تیم‌های توسعه کمک می‌کند تا کد خود را بهبود دهند و مشکلات را قبل از مرحله توسعه تست کشف کنند.

این ابزارها به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهند که کیفیت کد را افزایش دهند، خطاها و نقض‌ها را کاهش دهند، امنیت نرم‌افزار را تقویت کنند و کارایی کد را بهبود ببخشند. آنها به تیم‌های توسعه کمک می‌کنند تا بهترین تجربه کاری را برای کاربران ایجاد کنند [15].

مراجع

[1]

S. Agamez, "Modular Monolithic vs. Microservices," Www.fullstacklabs.co , [Online]. Available: www.fullstacklabs.co/blog/modular-monolithic-vs-microservices. [Accessed 09 11 2023].

[2]

Amazon, "Amazon Web Services (AWS) - Cloud Computing Services," Amazon Web Services, Inc , [Online]. Available: aws.amazon.com. [Accessed 09 nov 2023].

[3]

s. Team, "Understanding the API-First Approach to Building Products," Swagger.io, [Online]. Available: swagger.io/resources/articles/adopting-an-api-first-approach/#:~:text=An%20API. [Accessed 09 nov 2023].

[4]

B. G. N. D. K. F. T. J. D. R. T. Wade L. Schulz, "Evaluation of relational and NoSQL database architectures to manage genomic annotations,," Journal of Biomedical Informatics, vol. 64, pp. 288-295, 2016.

[5]

". R. A. P. Rajan, "Serverless Architecture - A Revolution in Cloud Computing," in Tenth International Conference on Advanced Computing (ICoAC), Chennai, India , 2018 2018.

[6]

e. a. Ozan Özkan, "Refactoring with Domain-Driven Design in an Industrial Context," Empir Software Eng, vol. 28, no. 4, pp. 45-49, 2023.

[7]

T. Pierrain, "Hexagonal Architecture: Three Principles and an Implementation," Blog OCTO, 15 oct 2018. [Online]. Available: https://blog.octo.com/hexagonal-architecture-three-principles-and-an-implementation-example/. [Accessed 09 nov 2023].

[8]

M. e. a. Overeem, "An Empirical Characterization of Event Sourced Systems and Their Schema Evolution — Lessons from Industry.," Journal of Systems and Software, vol. 178, p. 110970, 2021.

[9]

D. e. a. Pinho, "What about the Usability in Low-Code Platforms? A Systematic Literature Review," Journal of Computer Languages, vol. 74, p. 101185 , 2023.

[10]

H. A. Reijers, "Business Process Management: The Evolution of a Discipline.," Computers in Industry, vol. 126, p. 103404, 2021.

[11]

C. M. A. M. C. T. Maharjan R, "Benchmarking Message Queues," Telecom , vol. 4, no. 2, pp. 298-312, 2023.

[12]

C. Carrión, "Kubernetes as a Standard Container Orchestrator - a Bibliometric Analysis.," Journal of Grid Computing, vol. 20, no. 4, 2022.

[13]

U. J. H. R. K. A. a. D. -e. -S. A. F. Ahmed, "Centralized Log Management Using Elasticsearch, Logstash and Kibana," in International Conference on Information Science and Communication Technology (ICISCT), Karachi, Pakistan, 2020.

[14]

P. Brebner, "Achieve High-Scale Application Monitoring with Prometheus | Opensource.com," Opensource.com, [Online]. Available: https://opensource.com/article/19/10/application-monitoring-prometheus#:~:text=Prometheus%20is%20an%20increasingly%20popular%E2%80%94for,although%20a%20GitHub%20extension. [Accessed 09 11 2023].

[15]

I. V. e. a. Gomes, "An overview on the Static Code Analysis approach in Software Development," Computer Science, vol. 1, no. 2, p. 43, 2009.