시스템 설계는 지정된 요구 사항을 충족하기 위해 시스템의 아키텍처, 구성 요소, 모듈, 인터페이스 및 데이터를 정의하는 프로세스입니다. 여기에는 사용자 요구 사항을 구현 단계를 안내하는 상세한 청사진으로 변환하는 작업이 포함됩니다. 확장성, 유지 관리성, 성능 등의 요소를 고려하면서 의도한 목적에 맞는 잘 조직되고 효율적인 구조를 만드는 것이 목표입니다.
시스템 설계를 마스터하는 것은 강력하고 확장 가능한 시스템을 구축하려는 모든 사람에게 중요합니다. 우리의 포괄적인 시스템 디자인 코스 이 분야에서 탁월한 지식과 기술을 제공합니다. 실제 사례와 전문가의 통찰력을 통해 사용자 요구 사항을 성공적으로 구현할 수 있는 세부 설계로 효과적으로 변환하는 방법을 배우게 됩니다.
시스템 설계에 대한 중요 주제
- 왜 시스템 디자인을 배워야 할까요?
- 시스템 설계의 목표
- 시스템 설계의 구성요소
- 시스템 설계 수명주기(SDLC)
- 시스템 구조
- 시스템 설계의 모듈성과 인터페이스
- 기존 시스템의 진화/업그레이드/확장
- 시스템 설계 사례: 항공 예약 시스템
- 시스템 설계의 장점
왜 시스템 디자인을 배워야 할까요?
소프트웨어든 다른 기술이든 모든 개발 프로세스에서 가장 중요한 단계는 다음과 같습니다. 설계 . 설계 단계가 없으면 구현이나 테스트 부분으로 이동할 수 없습니다. 시스템의 경우도 마찬가지입니다.
시스템 설계는 시스템 개발의 중요한 단계일 뿐만 아니라 소프트웨어의 비즈니스 논리를 나타내기 때문에 예외적인 시나리오를 처리할 수 있는 백본을 제공합니다.
SDLC에서 시스템 설계 단계의 중요성
java while 루프에서 벗어나는 방법
위의 SDLC 단계에서 코딩 부분이 아무리 잘 실행되더라도 나중에 해당 설계가 좋지 않으면 관련이 없기 때문에 시스템 설계가 백본 역할을 한다는 것이 분명합니다. 여기서 우리는 모든 제품 기반 회사에서 왜 이를 요구하는지에 대한 중요한 정보를 얻습니다.
시스템 설계의 목표
- 실용적인 사항 : 우리는 그들이 디자인하는 대상(사용자) 집합을 타겟팅해야 하는 시스템이 필요합니다.
- 정확성 : 위의 시스템 설계는 기능적 요구사항이나 비기능적 요구사항 등 설계와 관련된 거의 모든 요구사항을 충족하는 방식으로 설계되어야 합니다.
- 완전성 : 시스템 설계는 모든 사용자 요구사항을 충족해야 합니다.
- 효율적인 : 시스템 설계는 자원 비용을 초과하여 과도하게 사용하거나 사용하지 않도록 해야 합니다. 지금쯤이면 철저한 투입(출력)이 낮고 응답 시간(지연)이 줄어들 것이라는 것을 알고 있습니다.
- 신뢰할 수 있음 : 설계된 시스템은 일정 시간 동안 장애가 없는 환경에 근접해야 합니다.
- 최적화 : 시간과 공간은 시스템에서 작동하는 개별 구성 요소의 코드 덩어리를 위해 우리가 하는 일과 같습니다.
- 확장성(유연성) : 시스템 설계는 시간에 따라 계속 변할 고객의 다양한 사용자 요구에 따라 시간에 맞춰 적응할 수 있어야 합니다. 가장 좋은 예는 잘 알려진 회사인 Nokia입니다. 이는 시스템을 설계할 때 가장 중요한 측면이며 100개의 스타트업 중 1개가 장기적으로 성공하는 이유의 결과입니다. 여기서 가장 좋은 예는 techcodeview.com입니다.
시스템 설계의 목표
Python 프로그래밍의 연산자
참고: 시스템 설계는 또한 하나 또는 두 개의 구성 요소가 실패하더라도 소프트웨어가 계속 작동할 수 있는 기능인 내결함성을 달성하는 데 도움이 됩니다.
이제 위의 목표를 살펴보고 살펴본 후 아래의 장점이 실제 생활에 더욱 가까워지므로 더 잘 이해할 수 있도록 시스템 설계의 장점에 대해 논의하겠습니다.
시스템 설계의 구성요소
다음은 시스템 설계의 주요 구성 요소 중 일부입니다. 간략하게 논의했습니다. 이에 대한 자세한 버전은 다른 게시물에서 논의될 것입니다:
- 로드 밸런서: 시스템의 확장성, 가용성 및 성능 측정을 위한 가장 중요한 구성 요소입니다.
- 핵심 가치 저장소: 키-값 저장소가 분산 해시 테이블인 해시 테이블과 유사한 스토리지 시스템입니다.
- Blob 저장소: Blob은 이름에서 알 수 있듯이 YouTube, Netflix와 같은 구조화되지 않은 데이터를 위한 저장소인 Binary Large Object의 약자입니다.
- 데이터베이스: 쉽게 접근하고 수정할 수 있도록 정리된 데이터 모음입니다.
- 속도 제한기: 이는 서비스가 이행할 수 있는 최대 요청 수를 설정합니다.
- 감시 체계: 이는 기본적으로 시스템 관리자가 대역폭, CPU, 라우터, 스위치 등과 같은 인프라를 모니터링하는 소프트웨어입니다.
- 분산 시스템 메시징 대기열: 생산자와 소비자 사이의 거래 매체.
- 분산 고유 ID 생성기: 대규모 분산 시스템의 경우 매 순간 여러 작업이 발생하므로 이를 구별하기 위해 모든 이벤트에 해당하는 태그를 할당합니다.
- 분산 검색: 모든 웹사이트에는 방문자가 찾는 중요한 정보가 검색창에 표시됩니다.
- 분산 로깅 서비스: 이벤트의 순서를 처음부터 끝까지 추적합니다.
- 분산 작업 스케줄러: CPU, 메모리, 스토리지 등의 컴퓨팅 자원
시스템 설계의 구성요소
시스템 설계 수명주기 (SDLC)
SDLC(시스템 설계 수명 주기)는 소프트웨어 애플리케이션, 하드웨어 솔루션 또는 두 가지를 결합한 통합 시스템 등 시스템 설계 및 개발과 관련된 단계를 간략하게 설명하는 포괄적인 프로세스입니다. 여기에는 사용자의 요구 사항과 조직 목표에 맞는 시스템을 만드는 과정을 엔지니어에게 안내하는 일련의 단계가 포함됩니다. SDLC는 최종 제품의 신뢰성, 확장성 및 유지 관리 가능성을 보장하는 것을 목표로 합니다.
시스템 설계 수명주기의 단계(단계)는 다음과 같습니다.
- 계획
- 타당성 조사
- 시스템 디자인
- 구현
- 테스트
- 전개
- 유지보수 및 지원
시스템 구조
소프트웨어 아키텍처는 우리가 정의하는 방식입니다. 디자인의 구성요소가 어떻게 표현되는지 소프트웨어의 디자인과 배포 .
기본적으로 소프트웨어 시스템의 구성 요소, 추상화 수준 및 기타 측면을 묘사하는 소프트웨어 시스템의 뼈대 설계입니다. 일반인의 언어로 이해하려면 비즈니스의 목표나 논리가 한 장의 종이에 명확하고 정리되어 있어야 합니다. 여기에는 기존 시스템과 향후 시스템의 확장을 위한 대규모 프로젝트의 목표와 확장에 대한 추가 지침이 있습니다.
시스템 아키텍처 패턴
소프트웨어 아키텍처의 구성 요소를 구성하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 그리고 소프트웨어 아키텍처에서 미리 정의된 다양한 구성 요소 구성을 소프트웨어 아키텍처 패턴이라고 합니다. 많은 패턴이 시도되고 테스트되었습니다. 대부분은 다양한 문제를 성공적으로 해결했습니다. 각 패턴에서 구성 요소는 소프트웨어 아키텍처의 특정 문제를 해결하기 위해 다르게 구성됩니다.
다양한 유형의 소프트웨어 아키텍처 패턴은 다음과 같습니다.
- 레이어드 패턴
- 클라이언트-서버 패턴
- 이벤트 중심 패턴
- 마이크로커널 패턴
- 마이크로서비스 패턴
시스템 아키텍처 패턴
시스템 설계의 모듈성과 인터페이스
- 모듈형 디자인 더 작고 독립적인 요소를 통합하거나 결합하여 완성된 제품을 만드는 제품 디자인 방법/절차를 말합니다. 자동차와 같은 대형 제품은 모듈식 설계 접근 방식을 사용하여 별도로 개발 및 생산되는 더 작고 단순한 구성 요소로 분리될 수 있습니다. 이러한 각 구성 부품을 통합(또는 조립)하여 최종 제품이 만들어집니다.
- 시스템 설계의 인터페이스 사용자가 상호 작용하는 영역입니다. 이는 시스템 탐색을 용이하게 하는 화면 표시, 데이터를 수집하는 화면 및 양식, 시스템 보고서로 구성됩니다.
기존 시스템의 진화/업그레이드/확장
오프라인이든 온라인이든 기술 사용이 증가함에 따라 이제 모든 개발자가 확장 가능한 시스템 . 시스템이 확장 가능하지 않으면 사용자가 증가함에 따라 시스템이 충돌할 가능성이 매우 높습니다. 그래서 스케일링이라는 개념이 등장하게 됩니다.
while 루프 자바를 수행
작업을 처리하는 특정 디스크와 RAM으로 구성된 시스템이 있다고 가정합니다. 이제 시스템을 발전시키거나 확장해야 하는 경우 두 가지 옵션이 있습니다.
- 기존 시스템의 업그레이드 사양: 우리는 단순히 RAM, 디스크 크기 및 기타 여러 구성 요소를 업그레이드하여 프로세서를 개선하고 있습니다. 여기서는 네트워크 대역폭의 확장성과 가용성에 관심을 두지 않습니다. 여기서는 진화에 따라 확장성이 유지된다는 점만 고려하여 가용성 요소에 대해 작업하고 있습니다. 이를 수직 스케일링이라고 합니다.
- 여러 시스템을 함께 연결하여 분산 시스템을 만듭니다. 확장성이 기대에 미치지 못하는 경우 가용성 측정에는 제한이 있으므로 이 측정에는 여러 시스템이 필요하다는 것을 위에서 확인했습니다. 확장하려면 더 많은 시스템(더 많은 블록 덩어리)이 필요하며 이를 수평적 확장이라고 합니다.
기존 시스템의 진화/업그레이드/확장
시스템 간 데이터 흐름 데이터 흐름 다이어그램 또는 DFD .
파이썬 프로그램
데이터 흐름 다이어그램 또는 DFD 정보를 통한 데이터의 흐름을 그래픽으로 표현한 것으로 정의됩니다. DFD는 시스템이 어떻게 더 작은 부분으로 나누어지는지 보여주고 이러한 부분 간의 데이터 흐름을 강조하도록 설계되었습니다.
다음은 데이터 흐름 다이어그램의 기본 구조를 보여주는 예입니다.
Data Flow Diagram의 기본 구조
DFD의 구성 요소:
| 대표 | 수행된 작업 |
|---|---|
| 정사각형 | 데이터 대상의 소스를 정의합니다. |
| 화살 | 데이터 흐름을 식별하고 정보가 흐르는 파이프라인 역할을 합니다. |
| 원/거품 | 들어오는 데이터 흐름을 나가는 데이터로 변환하는 프로세스를 나타냅니다. |
| 열린 직사각형 | 데이터 저장소 또는 미사용 데이터/임시 데이터 저장소입니다. |
메모: 송신자와 수신자는 항상 대문자로 작성해야 합니다. 오히려 DFD 규칙에 따라 사각형 상자에 배치된 문자를 대문자로 사용하는 것이 좋습니다.
시스템 설계 사례: 항공 예약 시스템
지금까지 시스템 설계의 기본에 대해 살펴봤으니 이제 항공 예약 시스템이라는 기본적인 예를 통해 시스템 설계를 이해해 보도록 하겠습니다.
항공 예약 시스템의 구성요소와 설계를 더 잘 이해하기 위해 먼저 컨텍스트 수준 흐름도를 검토해 보겠습니다.
시스템 설계 사례: 항공 예약 시스템
이제 항공사 예약 시스템의 DFD를 이해해 보겠습니다.
- 위의 흐름도에서, 승객 , 여행사 , 공기 호스 데이터가 마이그레이션되는 소스입니다.
- 여기에서 데이터가 전송됩니다. 항공권을 예약하려는 승객 여행 요청이 있는 곳에 DFD 화살표 기호로 표시된 대로.
- 이제 이 데이터는 위에 표시된 대로 두 가지 소스, 즉 ' 여행사 ' 그리고 ' 공기 호스 ' 자리가 있으면 어디에서 환경설정 그리고 항공 비행 요청은 소스에 배치됩니다.
- 여행사 및 해당 발권은 요청한 대로 배치됩니다.
- 이용 가능한 항공권이 없는 경우 승객 예약 요청은 소스인 항공사에 전달됩니다.
시스템 설계의 장점
시스템 설계 입문에 대해 자세히 논의한 후에는 이제 그 장점과 단점을 논의할 필요가 있다.
화창한 나이
시스템 설계의 가장 큰 장점은 API 프로토콜 게이트웨이, 네트워킹 및 데이터베이스의 시너지 결합을 통해 풀 스택 개발자의 인식과 창의성을 심어준다는 것입니다.
시스템 설계의 주요 장점 중 일부는 다음과 같습니다.
- 제품의 설계 비용을 절감합니다.
- 신속한 소프트웨어 개발 프로세스
- SDLC의 전체 시간을 절약합니다.
- 프로그래머의 효율성과 일관성을 높입니다.
- 자원 절약
시스템 설계 배우기: 시스템 설계 튜토리얼