PGC105 - 2a aula

Resumo Design Multi-Camadas

• Projeto:
  • Em portugues:
    • 1. Especificação da modelagem e arquitetura do sistema a ser construído => Design
    • 2. Gestão do escopo, do custo, do tempo e das atividades na construção de algo => Project
• Em Engenharia de Software é comum adotar os Padrões de Projeto para problemas comuns no design de software
  • Padrões de projeto:
    • Não são códigos e sim, especificações de como lidar com problemas e projetar soluções
    • Essas soluções estão no nível de design para problemas recorrentes que engenheiros de software encontram com frequência
  • Categorias:
    • Padrão de projeto criacional
      • Lidam com mecanismos de instanciação de objetos de maneira adequada à situação
    • Padrão de projeto estrutural
      • Se preocupam em melhor organizar a estrutura das classes e relacionamentos entre classes e objetos
      • O objetivo principal destes padrões é aumentar a funcionalidades das classes envolvidas sem alterar muito sua composição
    • Padrão de projeto comportamental
      • Identificam padrões de comunicação comuns entre objetos, aumentando a flexibilididade da comunicação entre os objetos relacionados levando em conta a forma como uma classe se comunica com a outra.

• Exemplos de padrões de projeto:
  • Camadas
  • Cliente-Servidor
  • MVC (Model-View-Controller)
  • Micro-serviços
  • PF (Pipes & Filters)
  • P2P (Peer-To-Peer)
  • SOA (Service Oriented Architecture)
  • P/S (Publish-Subscribe)

• Foco: Layer ou Level (Camadas)
  • Quebra o problema em problemas menores
  • Cada um desses problemas menores é uma camada onde se pode construir
    • concetos, ferramentas, tecnologias, infraestruturas, linguagens independentes de outras camadas do projeto.

• Reflexões para modelagem:
  • Problemas podem ser catregorizados pela natureza do problema que se quer resolver:
    • Matemático: foco na capacidade do sistema computacional, em que aspectos como IHC (Interface Humano-Computador) ou Armazenamento embora importantes não são a essência do que se quer resolver
    • Engenharia: onde o foco está no suporte que o sistema oferece a áreas de aplicação como é o caso de CAD (Computer Aided Design), CAE (Computer Aided Engineering), CAM (Computer Aided Maintenance), por exemplo
    • Negócios: onde o foco está em processos como BPM (Business Processing Modelling) e CRM (Customer Relationship Management) e na cadeia de suprimentos
    • Indústria: o interesse está em células de manufatura, automação, indústria 4.0 e outras.
    • Considera-se também Verticais de Negócio como Energia, Governo, Transporte, Saúde, Finanças, Segurança, etc.

• Introduziremos abaixo, a Máquina Multi-Nível para tornar mais fácil o entendimento...

Máquina Multi-Nível

• Layer ou Level:
  • Camada ou nível podem ser utilizados como sinônimos
  • Estes são normalmente mostrados num esquema vertical.

• Tier:
  • Um 'nível (layer)' refere-se a uma divisão funcional do software, mas uma camada (tier) refere-se a uma divisão funcional do software que é executada em infraestrutura separada das outras divisões.
  • Cliente-Servidor:
    • Frontend é implementado no cliente (requisita) e a parte lógica no Servidor (responde) e independentes uma da outra
    • Cliente-Servidor é considerado como 2-Tiers.
    • Perfis de profissionais podem ser específicos em cada tier. Ex: UX/UI para frontend, backend para desempenho, escalabidilidade, tolerância a falhas, etc e DBA para camada de persistência.
  • As interações devem ser claramente definidas para que os Tiers possam ser definidos.

• Máquina de Turing
  • Alan Turing, provou – ao final dos anos 30… ser possível usar uma…”máquina simples” – para executar uma extensa variedade de ‘tarefas complexas’. Nesse período ocorreu uma mudança geral na percepção do computador; que passou de “instrumento matemático” à uma “máquina universal de processamento de informação”.
  • Constatou que programação ao nível de 1s e 0s era complexa
  • Usava cordão de bits (Bitstring)

• Máquian de dois níveis:
  • Turing imaginou um computador com duas camadas, sendo uma caixa, a camada inferior ou a primeira, constituída de circuitos básicos, e uma camada superior, que ele denominou de Máquina Hipotética, que seria capaz de receber instruções de mais alto nível e converter numa sequência de bits que programaria a camada inferior.

• Interface entre níveis da máquina:
  • Máquina Hipotética: ler instruções de uma linguagem L1 e traduzir as instruções da linguagem L1, mais simples, para instruções, da linguagem L0
  • Uma instrução de L1 poderia corresponder a mais de uma instrução de L0, o que tornaria a vida dos programadores mais fácil
  • Aparece a necessidade de compiladores considerando que a tradução pode ser complexa
  • Interpretação: faz a conversão por meio de máquinas virtuais, como o Java
  • Compilação: tradução como no C, C++ e outras

• Organização Multi-Camadas:
  • Organização: Consiste em especificar o conjunto de camadas que comporão o produto final, isto é, o sistema sendo projetado
    • Em computadores, descreve a estrutura de camadas
  • Arquitetura: especifica a estrutura de camadas, descrevendo:
    • Interface: modo como se relaciona com outras camadas
    • Entidades: muito comumente referenciadas como componentes, objetos, classes ou método
    • Relacionamentos internos à camada.
• Todo projeto deve começar analisando a quantidade de tiers aplicáveis. Feito isso, passa para a definição da organização de cada tier.

Projetos Multi-Camadas

• MVC - Model View Controller
  • O grande objetivo do padrão MVC é isolar ao máximo a camada de apresentação.
  • Motivo da escolha: é um padrão em tiers e não em camada
  • Focado no reuso de código e na separação de conceitos em três camadas interconectadas
  • Visão:
    • Tier do frontend do sistema
    • Responsável pelo gerenciamento gráfico da interface do usuário, ou seja ,de todos os formulários, botões, elementos gráficos e todos os outros elementos HTML que estão dentro do aplicativo. As visualizações são criadas a partir de elementos HTML, XML, AS e também podem ser usadas para gerar conteúdo RSS, para agregadores ou apresentações em Flash. Ao separar o design do aplicativo, sua lógica reduz muito o risco de erros ocorrendo quando o designer decide alterar a interface do aplicativo alterando, por exemplo, um logo-tipo ou uma tabela
  • Modelo:
    • Parte do sistema que gerencia todas as tarefas relacionadas aos dados: validação, estado de sessão e controle, estrutura de fonte de dados (banco de dados). O Modelo reduz consideravelmente a complexidade do código que o desenvolvedor precisa para escrever
    • Modelo como um servidor na estrutura CS fica a espera de requisições de funções ou serviços, assim, permite que o acesso a dados para serem coletados, gravados ou retornados.
  • Controle:
    • Responsável pelo manuseio de eventos. Esses eventos podem ser acionados por um usuário interagindo com o aplicativo ou por um processo do sistema. O controlador aceita solicitações e prepara os dados para uma resposta. É também responsável por estabelecer o formato dessa resposta. Ele ainda interage com o Modelo para recuperar os dados necessários e gera a Vis
    • É focado na ação do usuário onde os dados são manipulados, dados que o usuário insere ou atualiza, invocando em seguida o modelo
    • Seleciona qual funcionalidade (lógica) deverá ser aplicada pelo modelo e qual a visão que será apresentada ao usuário.
  • Visão e Modelo estão muito próximos da IHC do usuário enquanto que o Modelo pode estar em qualquer lugar da rede, numa nuvem, por exemplo.

• Arquitetura Internet
  • Dividida em 5 camadas, parte é em software e parte em hardware
  • Camada Física:
    • Descreve as características físicas da comunicação tais como a natureza do meio usado para a comunicação (cobre, fibra-óptica ou links de rádio) e todos os detalhes relacionados com os sinais (modulações, comprimentos de onda, níveis de sinal, sincronizações, distâncias máximas, etc).
    • Conectividade: Como um equipamento (servidor, notebook, IoT) se conecta à rede. Define formas e dimensões de conectores, valores de sinais elétricos, frequências, etc
    • Formato: especifica como os bits 0 e 1 são representados no meio físico em termos do tipo de sinais (elétrico, óptico e ondas de rádio) susceptiveis a serem transmitidas no meio físico
    • Envio/Recepção: uma vez definida a conectividade e o formato dos bits 0 e 1, o padrão desta camada deve especificar como enviar e receber os bits no meio físico e distinguir como separar sinais de ruídos
  • Camada MAC:
    • Subcamada de enlace do modelo OSI. LLC não será abordada
    • Introduz a noção de ligação entre os nós da rede (Enlace). Endereçamento é
    • Aplicação: Formada por um vasto conjunto de protocolos que permitem o correto funcionamento dos diversos Serviços/Aplicações do modelo TCP/IP. Esta camada não possui um padrão comum para todas as aplicações, ou seja, consoante o serviço em questão irá depender também o protocolo que o vai atender. Por exemplo o serviço e-mail utiliza o protocolo SMTP, sempre que este serviço é solicitado ao TCP/IP (envio ou recepção de e-mail), é este protocolo que se encarrega de atender. De igual modo sempre que é solicitado ao TCP/IP o serviço www o protocolo que se encarrega de atender é o HTTP. Ou seja, por trás de cada aplicação existe um protocolo específico seja ele o FTP,TELNET, HTTP, SMTP, POP3, DNS, etc.
    • Como o nome diz, Camada de Acesso a Meio, as comunicações, como exemplo, uma requisição de página Web, ficam paradas nesta subcamada esperando o momento adequado para o envio. Implica que tem que estar próxima da hardware (físico) para perceber o momento que ele estará disponível para receber os bits e encaminhá-los.
  • Camada de Rede: A função principal da camada de rede é pegar uma comunicação na rede de origem, roteá-la através da Internet e entregá-la na rede de destino. Como , muitas vezes, a comunicação precisa atravessar diversas redes no meio do caminho, muitos vezes em países diferentes, então a comunicação precisa ser roteada para chegar à rede de destino corretamente.
  • Camada de Transporte: Completando o roteamento da comunicação por uma ou mais redes e a entrega no equipamento destino é necessário endereçar a aplicação envolvida na comunicação. Esta camada permite criar um circuito virtual entre a aplicação de origem e a aplicação parceira no destino, também chamada fim-a-fim.
  • Camada de Aplicação: É a função que pretende se comunicar e que tem crescido assustadoramente em termos de destinação. É uma camada que cuida apenas do aspecto da comunicação, ou seja, não entra no mérito da lógica e da interface da funcionalidade que o usuário utilizan o seu dia-a-dia.

• Tiers
  • Quando pensamos em Tiers de Computação, focando no processamento, temos:
    • Computação de Borda
    • Computação em Nébula
    • Comptuação em Nuvem
  • Quando avaliamos algumas aplicações. como Web. embarcado ou Telecom, podemos inserir mais tiers e eventualmente, chegar a 7 tiers ou mais. isso mostra o quão importante é estudar Camadas e Tiers, visto que é a realidade dos desenvolvedores.