[정보처리기사 필기] 애플리케이션 설계 - 017. 아키텍처 패턴

1. 아키텍처 패턴의 개요

• 아키텍처 스타일, 표준 아키텍처
• 아키텍처를 설계할 때 참조할 수 있는 전형적인 해결 방식 또는 예제
• 소프트웨어 시스템의 구조를 구성하기 위한 기본적인 윤곽을 제시
• 서비시스템들과 그 역할이 정의되어 있으며, 서브시스템 사이의 관계와 여러 규칙, 지침 등이 포함
• 아키텍처 패턴의 장점
  • 시행착오를 줄여 개발 시간을 단축, 고품질의 소프트웨어를 생산할 수 있음
  • 검증된 구조로 개발하기 때문에 안정적인 개발이 가능
  • 이해관계자들이 공통된 아키텍처를 공유할 수 있어 의사소통이 간편해짐
  • 시스템의 구조를 이해하는 것이 쉬워 개발에 참여하지 않은 사람도 손쉽게 유지보수를 수행할 수 있음
  • 시스템의 특성을 개발 전에 예측하는 것이 가능해짐
• 아키텍처 패턴의 종류 : 레이어 패턴, 클라이언트-서버 패턴, 파이프-필터 패턴, 모델-뷰-컨트롤러 패턴 등

2. 레이어 패턴 Layers pattern

• 시스템을 계층으로 구분하여 구성하는 고전적인 방법 중의 하나
• 각각의 서브시스템들이 계층 구조를 이루며, 하위 계층은 상위 계층에 대한 서비스 제공자가 되고, 상위 계층은 하위 계층의 클라이언트가 됨
• 레이어 패턴은 서로 마주보는 두 개의 계층 사이에서만 상호작용이 이루어지며, 변경 사항을 적용할 때도 서로 마주보는 두 개의 계층에만 영향을 미치므로 변경 작업이 용이
• 특정 계층만을 교체해 시스템을 개선하는 것이 가능
• 레이어 패턴의 대표 모델 : OSI 참조 모델

3. 클라이언트-서버 패턴 Client-Server Pattern

• 하나의 서버 컴포턴트와 다수의 클라이언트 컴포턴트로 구성되는 패턴
• 사용자는 클라이언트와만 의사소통을 함
• 사용자가 클라이언트를 통해 서버에 요청하고 클라이언트가 응답을 받아 사용자에게 제공하는 방식으로 서비스를 제공
• 서버는 클라이언트의 요청에 대비해 항상 대기 상태를 유지해야 함
• 클라이언트나 서버는 요청과 응답을 받기 위해 동기화되는 경우를 제외하고는 서로 독립적

4. 파이프-필터 패턴 Pipe-Filter Pattern

• 데이터 스트림 절차의 각 단계를 필터 컴포턴트로 캡슐화하여 파이프를 통해 데이터를 전송하는 패턴
• 필터 컴포넌트는 재사용성이 좋고, 추가가 쉬워 확장이 용이
• 필터 컴포넌트들을 재배치하여 다양한 파이프라인을 구축하는 것이 가능
• 데이터 변환, 버퍼링, 동기화 등에 주로 사용
• 필터 간 데이터 이동 시 데이터 변환으로 인한 오버헤드가 발생
• 파이프-필터 패턴의 대표적인 예시 : UNIX의 쉘(Shell)

5. 모델-뷰-컨트롤러 패턴 Model-View-Controller Pattern

• 서브시스템을 3개의 부분으로 구조화하는 패턴
• 각 부분은 별도의 컴포넌트로 분리되어 있으므로 서로 영향을 받지 않고 개발 작업을 수행할 수 있음
• 여러 개의 뷰를 만들 수 있으므로 한 개의 모델에 대해 여러 개의 뷰를 필요로 하는 대화형 애플리케이션에 적합
• 구조의 역할
  • 모델 Model : 서브시스템의 핵심 기능과 데이터를 보관
  • 뷰 View : 사용자에게 정보를 표시함
  • 컨트롤러 controller : 사용자로부터 입력된 변경 요청을 처리하기 위해 모델에게 명령을 보냄

6. 기타 패턴

• 마스터-숄레이브 패턴 Master-Slave Pattern
  • 동일한 구조의 슬레이브 컴포넌트로 작업을 분할한 후, 슬레이브 컴포넌트에서 처리된 결과물을 다시 돌려받는 방식으로 작업을 수행하는 패턴
  • 마스터 컴포넌트 : 모든 작업의 주체
  • 슬레이브 컴포넌트 : 마스터 컴포넌트의 지시에 따라 적업을 수행하여 결과를 반환
  • 장애 허용 시스템과 병령 컴퓨팅 시스템에서 주로 활용
  • 장애 허용 시스템 : 시스템의 일부가 결함 또는 고장으로 기능이 장지되더라도 해당 부분의 기능만 수행 불가능할 뿐 전체 시스템은 정상적으로 수행이 가능한 시스템을 말함
• 브로커 패턴 Broker Pattern
  • 사용자가 원하는 서비스와 특성을 브로커 컴포넌트에 요청하면 브로커 컴포넌트가 요청에 맞는 컴포넌트와 사용자를 연결해줌
  • 원격 서비스 호출에 응답하는 컴포넌트들이 여러 개 있을 때 적합한 패턴
  • 분산 환경 시스템에서 주로 활용
• 피어-투-피어 패턴 Peer-To-Peer Pattern
  • 피어를 하나의 컴포넌트로 간주
  • 각 피어는 서비스를 호출하는 클라이언트가 될 수도, 서비스를 제공하는 서버가 될 수 있는 패턴
  • 클라이언트와 서버는 전형적인 멀티스레딩 방식을 사용
  • 멀티스레딩 : 프로세스를 두 개 이상의 실행 단위로 구분하여 자우너을 공유하여 병렬로 수행하는 기능
• 이벤트-버스 패턴 Event-Bus Pattern
  • 소스가 특정 채널에 이벤트 메시지를 발행하면, 해당 채널을 구독한 리스너들이 메시지를 받아 이벤트를 처리하는 방식
  • 4가지 주요 컴포넌트
    • 이벤트를 생성하는 소스
    • 이벤트를 수행하는 리스너
    • 이벤트의 통로인 채널
    • 채널을 관리하는 버스
• 블랙보드 패턴 Blackboard Pattern
  • 모든 컴포넌트들이 공유 데이터 저장소와 블랙보드 컴포넌트에 접근이 가능한 형태
  • 컴포넌트들은 검색을 통해 블랙보드에서 원하는 데이터를 찾을 수 있음
  • 해결책이 명확하지 않은 문제를 처리하는데 유용한 패턴
  • 음성 인식, 차량 식별, 신호 해석 등에 주로 활용
• 인터프리터 패턴 Interpreter Pattern
  • 프로그램 코드의 각 라인을 수행하는 방법을 지정하고, 기호마다 클래스를 갖도록 구성
  • 특정 언어로 작성된 프로그램 코드를 해석하는 컴포넌트를 설계할 때 사용