Systeemontwerp is het proces van het definiëren van de architectuur, componenten, modules, interfaces en gegevens voor een systeem om aan gespecificeerde eisen te voldoen. Het gaat om het vertalen van gebruikerseisen naar een gedetailleerde blauwdruk die de implementatiefase begeleidt. Het doel is om een goed georganiseerde en efficiënte structuur te creëren die voldoet aan het beoogde doel, waarbij rekening wordt gehouden met factoren als schaalbaarheid, onderhoudbaarheid en prestaties.
Het beheersen van Systems Design is cruciaal voor iedereen die robuuste en schaalbare systemen wil bouwen. Onze uitgebreide Cursus Systeemontwerp biedt jou de kennis en vaardigheden om op dit gebied uit te blinken. Aan de hand van praktijkvoorbeelden en deskundige inzichten leert u hoe u gebruikerseisen effectief kunt vertalen naar gedetailleerde ontwerpen die succesvol kunnen worden geïmplementeerd.
Belangrijke onderwerpen voor systeemontwerp
- Waarom systeemontwerp leren?
- Doelstellingen van systeemontwerp
- Componenten van systeemontwerp
- Levenscyclus van systeemontwerp (SDLC)
- Systeem Architectuur
- Modulariteit en interfaces in systeemontwerp
- Evolutie/upgrade/schaal van een bestaand systeem
- Systeemontwerpvoorbeeld: reserveringssysteem voor luchtvaartmaatschappijen
- Voordelen van systeemontwerp
Waarom systeemontwerp leren?
In elk ontwikkelingsproces, of het nu software of een andere technologie is, is de belangrijkste fase Ontwerp . Zonder de ontwerpfase kun je niet overgaan tot de implementatie of het testgedeelte. Hetzelfde geldt ook voor het systeem.
Systeemontwerp is niet alleen een cruciale stap in de ontwikkeling van het systeem, maar biedt ook de ruggengraat om uitzonderlijke scenario's aan te kunnen, omdat het de bedrijfslogica van software vertegenwoordigt.
Het belang van de systeemontwerpfase in SDLC
Java converteert char naar int
Uit de bovenstaande SDLC-stappen wordt duidelijk dat systeemontwerp als ruggengraat fungeert, want hoe goed het codeergedeelte ook wordt uitgevoerd, het wordt later irrelevant als het bijbehorende ontwerp niet goed is. Hier krijgen we dus cruciale, essentiële informatie over waarom dit in elk productgebaseerd bedrijf wordt gevraagd.
Doelstellingen van systeemontwerp
- Praktisch : We hebben een systeem nodig dat zich moet richten op de doelgroepen (gebruikers) die overeenkomen met de doelgroepen die zij ontwerpen.
- Nauwkeurigheid : Het bovenstaande systeemontwerp moet zo worden ontworpen dat het voldoet aan bijna alle eisen waarrond het is ontworpen, of het nu functionele of niet-functionele eisen zijn.
- Volledigheid : Het systeemontwerp moet aan alle gebruikersvereisten voldoen
- Efficiënt : Het systeemontwerp moet zodanig zijn dat het niet overmatig gebruik maakt van de kosten van bronnen, noch ondergebruik, omdat we inmiddels weten dat dit zal resulteren in een lage grondige put (output) en minder responstijd (latency).
- Betrouwbaarheid : Het ontworpen systeem moet zich gedurende een bepaalde periode in de buurt van een storingsvrije omgeving bevinden.
- Optimalisatie : Tijd en ruimte zijn waarschijnlijk wat we doen om codefragmenten voor individuele componenten in een systeem te laten werken.
- Schaalbaar (flexibiliteit) : Systeemontwerp moet in de loop van de tijd kunnen worden aangepast aan de verschillende gebruikersbehoeften van klanten, waarvan we weten dat ze op tijd zullen blijven veranderen. Het beste voorbeeld hiervan is het bekende bedrijf: Nokia. Het is het belangrijkste aspect bij het ontwerpen van systemen en is het resultaat van waarom 1 op de 100 startups op de lange termijn succesvol is. Het beste voorbeeld hier is techcodeview.com.
Doelstellingen van systeemontwerp
Opmerking: Systeemontwerp helpt ons ook om fouttolerantie te bereiken, wat het vermogen van software is om te blijven werken waar zelfs één of twee componenten ervan falen.
Laten we nu, nadat we de bovenstaande doelstellingen hebben bekeken en doorgenomen, de voordelen van systeemontwerp bespreken om het beter te begrijpen, aangezien de onderstaande voordelen ons begrip nog dichter bij de praktijk brengen.
document.queryselector
Componenten van systeemontwerp
Hieronder staan enkele van de belangrijkste componenten van het systeemontwerp. kort besproken. De gedetailleerde versie hiervan zal in verschillende berichten worden besproken:
- Loadbalancers: Meest cruciale onderdeel voor schaalbaarheid, beschikbaarheid en prestatiemetingen voor systemen.
- Sleutelwaardewinkels: Het is een opslagsysteem dat lijkt op hashtabellen, waarbij sleutelwaardewinkels gedistribueerde hashtabellen zijn.
- Blob-opslag: Blob staat voor binaire grote objecten, zoals de naam al doet vermoeden is het opslag voor ongestructureerde gegevens zoals YouTube en Netflix.
- Databases: Het is een georganiseerde verzameling gegevens, zodat deze gemakkelijk toegankelijk en aangepast kunnen worden.
- Snelheidsbegrenzers: Hiermee wordt het maximale aantal verzoeken ingesteld dat een service kan vervullen.
- Controlesysteem: Dit zijn in feite software waarbij de systeembeheerder infrastructuren zoals bandbreedte, CPU, routers, switches, enz. bewaakt.
- Gedistribueerde systeemberichtenwachtrij: Transactiemedium tussen producenten en consumenten.
- Gedistribueerde unieke ID-generator: In het geval van grote gedistribueerde systemen vinden er elk moment meerdere taken plaats, dus om ze te onderscheiden, wijst u een tag toe die overeenkomt met elke gebeurtenis.
- Gedistribueerde zoekopdracht: Op elke website wordt cruciale informatie die bezoekers zoeken in de zoekbalk geplaatst.
- Gedistribueerde logboekdiensten: Het volgen van reeksen gebeurtenissen van begin tot eind.
- Gedistribueerde taakplanner: Computerbronnen zoals CPU, geheugen, opslag, enz.
Componenten van systeemontwerp
Levenscyclus van systeemontwerp (SDLC)
De System Design Life Cycle (SDLC) is een veelomvattend proces dat de stappen schetst die betrokken zijn bij het ontwerpen en ontwikkelen van een systeem, of het nu een softwareapplicatie, hardwareoplossing of een geïntegreerd systeem is dat beide combineert. Het omvat een reeks fasen die ingenieurs begeleiden bij het creëren van een systeem dat aansluit bij de behoeften van de gebruiker en de organisatiedoelen. De SDLC heeft tot doel ervoor te zorgen dat het eindproduct betrouwbaar, schaalbaar en onderhoudbaar is.
De fasen (stadia) van de levenscyclus van het systeemontwerp zijn:
- Planning
- Haalbaarheidsstudie
- Systeem ontwerp
- Implementatie
- Testen
- Inzet
- Onderhoud en ondersteuning
Systeem Architectuur
Software-architectuur is een manier waarop we definiëren hoe de componenten van een ontwerp worden weergegeven ontwerp en inzet van software .
Het is in feite het skeletontwerp van een softwaresysteem dat componenten, abstractieniveaus en andere aspecten van een softwaresysteem weergeeft. Om het in de taal van een leek te begrijpen, moet het doel of de logica van een bedrijf glashelder zijn en op één vel papier worden vastgelegd. Hier zijn de doelstellingen van grote projecten en verdere handleidingen voor het opschalen van het bestaande systeem en toekomstige systemen die moeten worden opgeschaald.
Systeemarchitectuurpatronen
Er zijn verschillende manieren om de componenten in softwarearchitectuur te organiseren. En de verschillende vooraf gedefinieerde organisatie van componenten in software-architecturen staan bekend als software-architectuurpatronen. Er zijn veel patronen uitgeprobeerd en getest. De meesten van hen hebben met succes verschillende problemen opgelost. In elk patroon zijn de componenten anders georganiseerd voor het oplossen van een specifiek probleem in software-architecturen.
Verschillende soorten software-architectuurpatronen zijn onder meer:
- Gelaagd patroon
- Client-server-patroon
- Gebeurtenisgestuurd patroon
- Microkernel Pattern
- Microservices-patroon
Systeemarchitectuurpatronen
Modulariteit en interfaces in systeemontwerp
- Modulair ontwerp verwijst naar een methode/procedure voor productontwerp waarbij kleinere, onafhankelijke elementen worden geïntegreerd of gecombineerd om een eindproduct te creëren. Een groot product (zoals een auto) kan worden opgesplitst in kleinere, eenvoudiger componenten die afzonderlijk worden ontwikkeld en geproduceerd met behulp van de modulaire ontwerpbenadering. Het uiteindelijke product ontstaat door elk van deze onderdelen te integreren (of samen te stellen).
- Interfaces in systeemontwerp is het gebied waar gebruikers communiceren. Het bestaat uit de schermweergaven die de systeemnavigatie vergemakkelijken, de schermen en formulieren die gegevens verzamelen, en de systeemrapporten.
Evolutie/upgrade/schaal van een bestaand systeem
Met de toename van het gebruik van technologie, of het nu offline of online is, is het nu een must voor elke ontwikkelaar om een schaalbaar systeem . Als het systeem niet schaalbaar is, is het door de toename van het aantal gebruikers zeer waarschijnlijk dat het systeem zal crashen. Daarom komt het concept van schaalvergroting om de hoek kijken.
xd betekenis
Stel dat er een systeem is met configuraties van specifieke schijf en RAM dat taken afhandelt. Als we ons systeem nu moeten evolueren of moeten opschalen, hebben we twee opties.
- Upgradespecificaties van bestaand systeem: We verbeteren eenvoudigweg de processor door het RAM-geheugen, de schijfgrootte en vele andere componenten te upgraden. Merk op dat het hier niet gaat om de schaalbaarheid en beschikbaarheid van netwerkbandbreedte. Hier werken we volgens de evolutie alleen aan de beschikbaarheidsfactor, aangezien de schaalbaarheid behouden blijft. Dit staat bekend als verticaal schalen.
- Creëer een gedistribueerd systeem door meerdere systemen met elkaar te verbinden: We zien hierboven dat als de schaalbaarheid niet toereikend is, we voor deze maatregel meerdere systemen nodig hebben, omdat beschikbaarheidsmaatregelen wel een beperking hebben. Om op te schalen hebben we meer systemen nodig (meer blokkenblokken) en dit staat bekend als horizontaal schalen.
Evolutie/upgrade/schaal van een bestaand systeem
Java-lijstmethoden
Gegevens stromen tussen systemen door Gegevensstroomdiagrammen of DFD's .
Gegevensstroomdiagrammen of DFD's wordt gedefinieerd als een grafische weergave van de gegevensstroom door informatie. DFD is ontworpen om te laten zien hoe een systeem in kleinere delen is verdeeld en om de gegevensstroom tussen deze delen te benadrukken.
Hier is een voorbeeld om de basisstructuur van het gegevensstroomdiagram te demonstreren:
De basisstructuur van het Data Flow Diagram
Onderdelen van een DFD:
| Vertegenwoordiging | Actie uitgevoerd |
|---|---|
| Vierkant | Definieert de bron van bestemming van gegevens |
| Pijl | Identificeert gegevensstromen en fungeert als een pijplijn waar informatie doorheen stroomt |
| Cirkel/Bubbel | Vertegenwoordigt een proces dat de inkomende gegevensstroom omzet in uitgaande gegevens |
| Rechthoek openen | Het is een gegevensopslag of gegevens in rust/tijdelijke opslagplaats van gegevens |
Opmerking: Afzender en ontvanger moeten altijd in hoofdletters worden geschreven. Het is eerder een goede gewoonte om hoofdletters te gebruiken, wat dan ook in een vierkante doos wordt geplaatst volgens de DFD-conventies.
basisband versus breedband
Systeemontwerpvoorbeeld: reserveringssysteem voor luchtvaartmaatschappijen
Nu we de basisprincipes van Systeemontwerp tot nu toe hebben besproken, laten we Systeemontwerp nu begrijpen aan de hand van een eenvoudig voorbeeld: het reserveringssysteem van luchtvaartmaatschappijen.
Laten we, om de componenten en het ontwerp van het luchtvaartreserveringssysteem beter te begrijpen, eerst het stroomdiagram op contextniveau bekijken:
Systeemontwerpvoorbeeld: reserveringssysteem voor luchtvaartmaatschappijen
Laten we nu de DFD van het luchtvaartreserveringssysteem begrijpen:
- In het bovenstaande stroomdiagram Passagier , Reis agent , Luchtvaartmaatschappij zijn de bronnen waarlangs gegevens migreren.
- Hier worden gegevens verzonden van Passagier om een vliegticket te boeken zoals weergegeven met het DFD-pijlbord waar het reisverzoek is geplaatst.
- Nu worden deze gegevens via twee bronnen verzonden, zoals hierboven weergegeven, namelijk ‘ Reis agent ' En ' Luchtvaartmaatschappij ‘ waar of de stoel beschikbaar is Voorkeuren En Vlucht verzoek wordt bij de bron geplaatst.
- Reisbureau en bijbehorende ticketing worden geplaatst zoals gevraagd.
- Als er geen ticket beschikbaar is, wordt er een aanvraag voor passagiersreservering ingediend bij de bron: luchtvaartmaatschappij.
Voordelen van systeemontwerp
Na een gedetailleerde bespreking van de inleiding tot systeemontwerp is het nu een must om de voor- en nadelen ervan te bespreken.
Het grootste voordeel van systeemontwerp is het vergroten van bewustzijn en creativiteit bij full-stack-ontwikkelaars via synergetische binding van API-protocollen, gateways, netwerken en databases.
Enkele van de belangrijkste voordelen van Systeemontwerp zijn:
- Verlaagt de ontwerpkosten van een product.
- Snel softwareontwikkelingsproces
- Bespaart totale tijd in SDLC
- Verhoogt de efficiëntie en consistentie van een programmeur.
- Bespaart hulpbronnen
Leer systeemontwerp: Systeemontwerp-tutorial