Arquitetura de Software - Uma visão gerencial

Arquitetura de Software Alexandre Leão [email_address] Uma visão gerencial

Alexandre Leão
Graduação em Engenharia Eletrônica e especialização em Planejamento e Gestão Organizacional, ambos pela Universidade de Pernambuco.
Profissional de TI com larga experiência em serviços de consultoria e terceirização de tecnologia da informação, atuando como coordenador técnico de projetos e arquiteto de software.
LinkedIn: http://br.linkedin.com/in/alexandreleao
Certificações profissionais:
PMI Certified Project Management Professional (PMP)
Sun Certified Enterprise Architect (SCEA)
IBM Certified Solution Designer - Rational Unified Process (RUP)
Exin Certified - ITIL Foundation
ITIL Foundation

Agenda
Governança e Arquitetura
Arquitetura de Software
Arquitetura de Software no RUP
Arquitetura de Software no OpenUP
O Arquiteto de Software

Governança Corporativa Em blocos Governança Corporativa Transparência, efetividade, responsabilidade, prestação de contas Governança de TI Normas, Frameworks de TI
Governo
Mercado
Acionistas
Frameworks de Gestão Corporativa BSC, Six Sigma Leis

Governança de TI Em blocos Governança de TI Normas ISO, BSI Frameworks de TI Controle COBIT Gestão de Serviços ITIL, ASL Gestão de Projetos PMBOK, Prince2 Engenharia de Software CMMI, MPS.BR, SWEBOK, RUP Arquitetura Corporativa TOGAF, Zachman, 3D Blueprinting

Arquitetura Definição
Publicada na norma 1471do IEEE no ano 2000.
Adotada como padrão pela ISO no ano 2007.
“ É a organização fundamental de um sistema, expressa nos seus componentes, nos relacionamentos entre eles e com o ambiente, e nos princípios que governam seu projeto e sua evolução.” ISO/IEC 42010:2007 - Systems and Software Engineering - Recommended practice for architectural description of software-intensive systems

Arquitetura Conceitos chaves
Organização
Sistema
Uma aplicação > Arquitetura de software ou de aplicação
Um conjunto de aplicações > Arquitetura de aplicações
Uma infra-estrutura de TI > Arquitetura técnica ou de tecnologia
Uma empresa > Arquitetura corporativa ou empresarial
Componentes
Partes do sistema, com responsabilidades definidas.

Arquitetura Conceitos chaves
Relacionamentos
Visão estática: estrutura dos componentes.
Visão dinâmica: comportamento/interações entre os componentes.
Princípios
Restrições.
Suposições.
Requisitos.
Padrões, etc.

Arquitetura Corporativa Definição
Utilizando a definição da ISO:
Sistema
Uma empresa.
Componentes
Negócio: objetivos estratégicos e processos de negócio.
TI: aplicações, dados e infra-estrutura.
É a organização fundamental de uma empresa , expressa nos seus componentes, nos relacionamentos entre eles e com o ambiente, e nos princípios que governam seu projeto e sua evolução.

Arquitetura Corporativa Em blocos Arquitetura Corporativa Arquitetura Técnica Arquitetura de Dados Arquitetura de Aplicações Arquitetura de Negócio

Arquitetura Corporativa Frameworks
O pen
The Open Group Architecture Framework (TOGAF)
Suportado por Capgemini, HP, IBM, Oracle e SAP, entre outras.
Comerciais
Zachman Framework
Zachman International
3D Blueprinting
Unisys

Arquitetura de Aplicações Definição
O que está no escopo?
As aplicações, os dados de entrada e saída, e as integrações necessárias para suportar funções e processos de negócio (definidos na Arquitetura de Negócio).
O que está fora do escopo?
A organização interna das aplicações.
As tecnologias utilizadas nas aplicações.
É a organização fundamental de um conjunto de aplicações , expressa nos seus componentes, nos relacionamentos entre eles e com o ambiente, e nos princípios que governam seu projeto e sua evolução. Arquitetura de Software

Progresso
Governança e Arquitetura 
Arquitetura de Software
Arquitetura de Software no RUP v7
Arquitetura de Software no OpenUP v1.5

Arquitetura de Software História
Final da década de 60 e início da década de 70
O conceito surgiu através dos trabalhos de Edsger Dijkstra e David Parnas:
Estrutura de software.
Encapsulamento de informação.
Separação de interface e implementação.
Década de 90
Evoluiu e ganhou força, pela utilização em massa de novas tecnologias:
Orientação a objetos.
Componentes.
Internet.
Publicado o livro “ Software Architecture: Perspectives on an Emerging Discipline ” em 1996, por Mary Shaw and David Garlan da Universidade Carnegie Mellon.

Arquitetura de Software História
Hoje
Fator crítico de sucesso no desenvolvimento de software
Especialização, profissionalização e programas de certificação
International Association of Software Architects (IASA)
Association of Open Group Enterprise Architects (AOGEA)
Pesquisas
Publicações

Sistema
Um software.
Componentes
Elementos de software:
Módulos/Subsistemas/Camadas/Componentes.
Processos (instâncias de programas em execução).
Arquitetura de Software Definição É a organização fundamental de um software , expressa nos seus componentes, nos relacionamentos entre eles e com o ambiente, e nos princípios que governam seu projeto e sua evolução.

Arquitetura de Software É estratégico
Envolve uma série de decisões estratégicas, regras e padrões que estabelecem a base para o projeto e a construção de um software.
Arquitetura Projeto Construção Mudanças nas definições arquiteturais tem um impacto bastante significativo em um software. Quanto maior e mais complexo for o software, mais relevante se torna a definição de sua arquitetura.

Arquitetura de Software Benefícios
Equaliza as necessidades de todos os interessados ( stakeholders ).
Riscos, qualidade, distribuição de atividades, ... Estrutura, interações, extensibilidade, manutenibilidade, ... Funcionalidades, desempenho, disponibilidade, segurança, ... Orçamento, prazo, ... Gerenciamento, suportabilidade, ... Cliente Usuários Desenvolvedores e Mantenedores Gerente do projeto Operadores

Arquitetura de Software Benefícios
Endereça os atributos de qualidade de software.
Suporta o processo de planejamento.
Guia as atividades de projeto e implementação.
Ajuda a gerenciar os riscos técnicos e a complexidade.
Reduz os custos de manutenção.
Suporta a análise de impacto de mudanças.
Serve como um ponto de partida para o treinamento de analistas, desenvolvedores e operadores.

Arquitetura de Software e Engenharia de Software
Duas visões:
1ª Visão:
Arquitetura de Software é um tópico dentro da área da Engenharia de Software.
2ª Visão:
Arquitetura de Software é uma área independente da Engenharia de Software.

1ª Visão
Engenharia de Software Áreas do Conhecimento (AC) Computing Essentials Mathematical and Engineering Fundamentals Professional Practice Software Modeling and Analysis Software Design Software Validation and Verification Software Evolution Software Process Software Quality Software Management Curriculum Guidelines for Undergraduate Degree Programs in Software Engineering - IEEE - 2004

1ª Visão (cont.)
AC Software Design Unidades do Conhecimento (UC) Design concepts Design strategies Architectural design Human computer interface design Detailed design Design support tools and evaluation Curriculum Guidelines for Undergraduate Degree Programs in Software Engineering - IEEE - 2004

2ª Visão
Domínio da construção de software Domínio da construção civil Engenharia de Software Arquitetura de Software Engenharia Civil Arquitetura International Association of Software Architects (IASA) Association of Open Group Enterprise Architects (AOGEA)

Arquitetura de Software Interessados ( Stakeholders )
Qualquer pessoa, equipe ou organização que:
Esteja ativamente envolvida no desenvolvimento e manutenção do software.
Gerente do projeto
Analistas do sistema
Programadores
Integradores
Seja afetada pelo software.
Usuários
Analistas de suporte técnico
Operadores
Exerça influência sobre o software.
Cliente
Gestor do sistema

Arquitetura de Software Em blocos Arquitetura de Software Mecanismos arquiteturais Requisitos arquiteturais Restrições e suposições arquiteturais Visões arquiteturais Padrões arquiteturais

Restrições Arquiteturais
São fatores que impõem restrição na definição da arquitetura de um software.
Tipo de restrição Exemplos Técnica Infra-estrutura (hardware, software e rede) existente Normas (padrões e mecanismos arquiteturais, padrões de projeto) existentes Organizacional Perfil da equipe de desenvolvimento Financeira Orçamento disponível Mercadológica Tecnologias disponíveis Recomendações de fornecedores Legal Política de licenciamento de software

Suposições Arquiteturais
São premissas que influem na definição da arquitetura de um software.
Exemplos:
A WAN que interliga as diversas instalações tem desempenho, disponibilidade e confiabilidade suficientes para suportar a utilização da aplicação nos horários de pico, não havendo a necessidade de se implantar bancos de dados distribuídos.
O servidor de banco de dados selecionado é capaz de gerenciar adequadamente o volume de dados exigido pela aplicação, mantendo os níveis de desempenho e confiabilidade nos horários de pico.
A validade e a precisão das suposições arquiteturais devem ser continuamente avaliadas ao longo do ciclo de vida do desenvolvimento.

Requisitos Arquiteturais
São requisitos de um software que tem uma forte influência na definição da sua arquitetura.
Funcionais (arquiteturalmente significativos)
Definem o que o software deve fazer.
Não-Funcionais
Definem como o software deve ser.

Requisitos Arquiteturais Funcionais
Critério: risco.
Alta complexidade
Integração com outros sistemas
Integração com bibliotecas e ferramentas de terceiros
Desempenho
Exemplos:
Caso de Uso “Calcular saldo devedor”
O sistema calcula o saldo devedor aplicando a taxa de juros vigente em cada exercício.
Caso de Uso “Cadastrar fornecedor”
O sistema valida a situação cadastral do fornecedor no SERASA.
Caso de Uso “Emitir relatório sintético de saldos contábeis”
O sistema gera um relatório em formato pdf, rtf ou html, conforme opção do usuário.

Requisitos Arquiteturais Não-Funcionais
Cada requisito não-funcional de um software está relacionado a um atributo de qualidade de software.
Exemplos:
O tempo de resposta máximo no horário de pico não deve ultrapassar 5 segundos.
Atributo de qualidade relacionado: desempenho.
O software deve disponibilizar ajuda online no nível de tela.
Atributo de qualidade relacionado: usabilidade.
Classificação dos atributos de qualidade de software:
Visíveis em tempo de execução
Visíveis em tempo de desenvolvimento

Atributos de Qualidade Visíveis em tempo de execução
Auditabilidade
Confiabilidade
Desempenho
Disponibilidade
Escalabilidade
Gerenciabilidade
Interoperabilidade
Segurança
Usabilidade

Atributos de Qualidade Visíveis em tempo de desenvolvimento
Extensibilidade
Manutenibilidade
Portabilidade
Reusabilidade
Testabilidade

Atributos de Qualidade Considerações
Devem ser priorizados, pois podem interferir negativamente entre si.
Escalabilidade normalmente prejudica a gerenciabilidade.
Auditabilidade normalmente prejudica o desempenho.
Não podem ser esquecidos nas atividades de projeto e implementação.
Uma tela mal projetada e implementada não vai proporcionar usabilidade.
Um algoritmo mal projetado e implementado não vai proporcionar manutenibilidade, extensibilidade e desempenho.

FURPS+
Classificação de requisitos arquiteturais criada por Robert Grady.
Practical Software Metrics for Project Management and Process Improvement . Prentice-Hall, 1992.
Acrônimo:
F unctionality (funcionalidade)
U sability (usabilidade)
R eliability (confiabilidade)
P erformance (desempenho)
S upportability (suportabilidade)
+ = Restrições (de projeto, de implementação, de integração, físicas)

Padrões Arquiteturais
São modelos reutilizáveis de organização de elementos de software, que resolvem problemas recorrentes e satisfazem requisitos arquiteturais.
Partes constituintes de um software.
Exemplos:
Módulos/Subsistemas/Camadas/Componentes.
Processos.
Definem responsabilidades e relacionamentos.
São independentes de domínio.
São também chamados estilos arquiteturais.

Padrões Arquiteturais
Exemplos:
Arquitetura em camadas
Arquitetura cliente-servidor
Arquitetura em 3 camadas (apresentação, negócio e acesso a dados)
Arquitetura baseada em componentes
Arquitetura baseada em mensagens
Ponto-a-ponto
Publicador-assinante
Arquitetura orientada a serviço (SOA)
Um software pode utilizar um ou mais padrões arquiteturais.

Padrões Arquiteturais Exemplo: Arquitetura em 3 Camadas
Camada de apresentação
Responsável pela apresentação de dados para o usuário.
Tem um relacionamento de dependência com a camada de negócio.
Camada de negócio
Responsável pelo processamento dos dados submetidos pela camada de apresentação, aplicando as regras de negócio necessárias.
Tem um relacionamento de dependência com a camada de acesso a dados.
Camada de acesso a dados
Responsável pelas operações de persistência e consulta de dados solicitadas pela camada de negócio.

Visões Arquiteturais
São representações de um software modeladas a partir da perspectiva de diferentes grupos de interessados ( stakeholders) .
Semelhantes às diversas plantas utilizadas na construção civil: planta baixa, hidráulica, elétrica, etc...
Conjunto típico de visões arquiteturais baseadas na UML:
Visão de Caso de Uso
Visão Lógica
Visão de Dados
Visão de Implementação
Visão de Processo
Visão de Implantação

Visão de Caso de Uso
Conteúdo: funcionalidades do software arquiteturalmente significativas, suas interfaces externas e seus principais usuários.
Diagramas: de caso de uso
Interessados: usuários, analistas de sistema, desenvolvedores.

Visão Lógica
Conteúdo: organização dos elementos de análise e projeto de software, e realizações de casos de uso.
Diagramas: de classe, de sequência, de comunicação, de estado.
Interessados: analistas de sistema, desenvolvedores.

Visão de Implementação
Conteúdo: alocação dos elementos de projeto de software em componentes, e organização dos componentes em camadas e subsistemas.
Diagramas: de componentes.
Interessados: desenvolvedores, integradores.

Visão de Implantação
Conteúdo: alocação de componentes em artefatos, alocação de artefatos na infra-estrutura de hardware e software, e organização da infra-estrutura de hardware e software.
Diagramas: de implantação.
Interessados: integradores, analistas de suporte, operadores.

Mecanismos Arquiteturais
Soluções reutilizáveis para problemas técnicos recorrentes, que são consistentemente aplicadas em um software e satisfazem requisitos arquiteturais.
Exemplos:
Problema: como salvar o estado de um software em execução?
Mecanismo utilizado: persistência.
Problema: como permitir a distribuição do processamento?
Mecanismo utilizado: comunicação entre processos.

Mecanismos Arquiteturais Estados
Podem assumir três estados, conforme o nível de abstração:
Análise
Projeto
Implementação
Análise Projeto Implementação Persistência Banco de dados relacional Oracle 11g Framework objeto-relacional Java Persistence API (JPA) Comunicação entre processos Contêiner EJB IBM WebSphere Application Server Padrão de projeto Session Façade EJB SessionFacade

Mecanismos de Análise Exemplos
Que satisfazem requisitos funcionais ( F unctionality ):
Tratamento de erros, exceções e mensagens aos usuários
Geração de relatórios
Paginação de dados em telas de consulta
Geração de trilhas de auditoria
Comunicação entre processos
Processamento batch
Gerenciamento de transações
Integração
Entre subsistemas e com sistemas externos
Via camadas de apresentação e de negócio
Persistência
Controle de numeração sequencial
Autenticação
Autorização

Que satisfazem requisitos de usabilidade ( U sability )
Internacionalização e localização
Ajuda online
Execução simultânea de funcionalidades
Que satisfazem requisitos de confiabilidade ( R eliability )
Replicação de dados
Replicação de sessões de usuário

Que satisfazem requisitos de desempenho ( P erformance )
Cache de dados
Gerenciamento e pools de recursos
Gerenciamento de sessões de usuário
Que satisfazem requisitos de suportabilidade ( S upportability )
Instrumentação ( log e trace)
Geração de eventos de alerta aos operadores

Mecanismos de Implementação
Estão espalhados pelo sistema.
No código do software.
Nos frameworks utilizados.
Spring
Hibernate/NHibernate
Nos componentes e bibliotecas de classes utilizados.
Jasper Reports & iReport/Crystal Reports
Log4J/NLog
Na plataforma de execução do software.
Servidor de banco de dados
Servidor de aplicação (Java EE/.Net)
Sistema operacional

Padrões de Projeto Design Patterns
Durante a definição das visões e dos mecanismos arquiteturais, faz-se necessário adotar padrões de projeto.
São modelos reutilizáveis de organização de elementos de projeto de software, que resolvem problemas recorrentes e satisfazem requisitos arquiteturais.
Elementos de projeto de software:
Partes constituintes de um projeto de software.
Exemplos:
Software procedural: funções e procedimentos
Software orientado a objetos: classes, interfaces, objetos, eventos e sinais
Software baseado em serviços: serviços
Definem responsabilidades e relacionamentos.

Padrões de Projeto
Exemplos:
Padrões de projeto GoF ( Gang of Four - Gamma, Helm, Johnson e Vlissides)
Criacionais: Abstratct Factory, Builder, Singleton
Estruturais: Adapter, Bridge, Façade
Comportamentais: Command, Observer, Strategy
Padrões de projeto para aplicações corporativas de Martin Fowler
Camada web: Model-View-Controller, Front Controller, Page Controller
Camada de negócio: Transaction Script, Domain Model
Camada de acesso a dados: Row Data Gateway, Query Object
Distribuição: Data Transfer Object
Básicos: Gateway, Service Stub
Padrões de projeto J2EE
Session Façade, Service Locator, Service Activator, Data Acces Object

Padrões de Projeto Front Controller
Problema
Você quer um ponto de acesso centralizado na camada web para tratar as requisições.
Solução
Utilizar uma classe Front Controller.
Possibilita a aplicação de regras comuns a todas as requisições: validações de segurança, validações de dados, gravação de trace de navegação, etc...

Progresso
Arquitetura de Software 

RUP ( Rational Unified Process ) é um processo de desenvolvimento proprietário, pertencente à IBM.

Fases e Marcos de um Projeto
O marco da fase “Elaboração” é a liberação de uma arquitetura de software robusta e estável.

Disciplinas
Modelagem de negócio
Requisitos
Análise e Projeto
Implementação
Teste
Implantação
Gerenciamento de configuração e mudança
Gerenciamento de projeto
Ambiente
As tarefas de arquitetura de software estão distribuídas nessas disciplinas.

Tarefas e Artefatos de Arquitetura de Software

Tarefa “Priorizar Casos de Uso”
Executada durante a fase “Concepção”.

Tarefa “Análise Arquitetural”
Executada durante a fase “Elaboração”.

Tarefa “Identificar Elementos de Projeto”

Tarefa “Identificar Mecanismos de Projeto”

Tarefa “Descrever Distribuição”

OpenUP ( Open Unified Process ) é um processo de desenvolvimento aberto, cedido pela IBM para a Fundação Eclipse.
Versão ágil do RUP.
Mínimo, completo e extensível.
Como no RUP, o marco da fase “Elaboração” é a liberação de uma arquitetura de software robusta e estável.

Disciplinas do OpenUP
Requisitos
Arquitetura
Desenvolvimento
Teste
Gerenciamento de projeto
Tarefas e Artefatos de Arquitetura de Software

Tarefa “Esboçar a Arquitetura”
Executada durante a fase “Concepção”.

Tarefa “Refinar a Arquitetura”

Progresso
Arquitetura de Software 
Arquitetura de Software no RUP 
Arquitetura de Software no OpenUP 

Profissional ou equipe de profissionais em um projeto de software com as seguintes responsabilidades:
Gerenciamento dos requisitos não-funcionais.
Definição, validação e evolução da arquitetura.
Definição, validação e evolução de padrões e regras de desenvolvimento.
Seleção e validação de ferramentas, tecnologias e frameworks .
Controle de qualidade do código fonte.
Capacitação de analistas e desenvolvedores na utilização da arquitetura.

Importante:
Deve ter competências técnicas e habilidades interpessoais, adquiridas e desenvolvidas através de treinamentos e certificações.
Deve estar alocado ao projeto do início ao fim.
Deve ter autoridade para tomar as decisões técnicas no projeto.
Deve trabalhar lado a lado do gerente do projeto no planejamento das atividades e na seleção de profissionais.
Deve trabalhar lado a lado de analistas e desenvolvedores na análise, projeto e construção do software, garantindo a aderência dos artefatos à arquitetura.

Obrigado! Alexandre Leão [email_address]

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Arquitetura de Software - Uma visão gerencial

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