รูปแบบสถาปัตยกรรมซอฟต์แวร์

รูปแบบสถาปัตยกรรมซอฟต์แวร์คือแผนผังการจัดระเบียบที่ถูกตั้งชื่อและสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ซึ่งกำหนดประเภทของส่วนประกอบ (components) และตัวเชื่อมต่อ (connectors) ที่ระบบใช้ รวมถึงข้อจำกัดในการรวมกันของส่วนประกอบและตัวเชื่อมต่อเหล่านั้น

Definition

รูปแบบสถาปัตยกรรมคือกลุ่มของสถาปัตยกรรมที่โดดเด่นด้วยคำศัพท์ของประเภทส่วนประกอบและตัวเชื่อมต่อ และชุดของข้อจำกัดเกี่ยวกับวิธีการกำหนดค่าอินสแตนซ์ของประเภทเหล่านั้น

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมรูปแบบคลาสสิก เช่น แบบชั้น (layered), ไคลเอนต์-เซิร์ฟเวอร์ (client-server), ท่อและตัวกรอง (pipe-and-filter), คลังข้อมูล (repository หรือ data-centered), ขับเคลื่อนด้วยเหตุการณ์ (event-driven) และเผยแพร่-สมัครสมาชิก (publish-subscribe), ไมโครเคอร์เนล (microkernel), และสถาปัตยกรรมเชิงบริการ (service-oriented) และไมโครเซอร์วิส (microservice); รูปแบบสถาปัตยกรรม REST สำหรับระบบเครือข่าย; และการแลกเปลี่ยนคุณสมบัติ (quality-attribute trade-offs) ที่เป็นแรงจูงใจในการเลือกรูปแบบหนึ่งเหนืออีกรูปแบบหนึ่ง

Core questions

• คำศัพท์ของส่วนประกอบและตัวเชื่อมต่อใดที่กำหนดแต่ละรูปแบบ?
• รูปแบบที่กำหนดส่งเสริมหรือยับยั้งคุณสมบัติคุณภาพใดบ้าง?
• รูปแบบต่างๆ ถูกรวมเข้าด้วยกันในระบบเดียวได้อย่างไร?
• รูปแบบเครือข่ายและแบบกระจาย เช่น REST และไมโครเซอร์วิส แตกต่างจากรูปแบบคลาสสิกอย่างไร?

Key theories

รูปแบบในฐานะคำศัพท์ของส่วนประกอบ-ตัวเชื่อมต่อ

Shaw และ Garlan ได้อธิบายสถาปัตยกรรมโดยใช้รูปแบบที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ของส่วนประกอบและตัวเชื่อมต่อพร้อมข้อจำกัดที่เกี่ยวข้อง ทำให้สาขาวิชานี้มีคำศัพท์ของรูปแบบต่างๆ เช่น ท่อและตัวกรอง, แบบชั้น, และคลังข้อมูล

รูปแบบสถาปัตยกรรม REST

Fielding ได้พัฒนา REST ขึ้นมาเป็นชุดของข้อจำกัด — การไร้สถานะ (statelessness), อินเทอร์เฟซที่เป็นหนึ่งเดียว (uniform interface), ความสามารถในการแคช (cacheability), ระบบแบบชั้น (layered system) — ซึ่งอธิบายถึงความสามารถในการปรับขนาดและความสามารถในการพัฒนาของเว็บ และเป็นแนวทางในการออกแบบบริการบนเครือข่าย

Clinical relevance

การเลือกรูปแบบที่เหมาะสมตั้งแต่เนิ่นๆ จะช่วยให้โครงสร้างระบบสอดคล้องกับข้อกำหนดด้านคุณภาพที่สำคัญ การเลือกรูปแบบที่ไม่เหมาะสมกับความต้องการอาจเป็นเรื่องยากและมีค่าใช้จ่ายสูงในการแก้ไขเมื่อการพัฒนาได้เริ่มต้นขึ้นแล้ว

Evidence & guidelines

ISO/IEC/IEEE 42010 กำหนดกรอบการอธิบายสถาปัตยกรรมในแง่ของมุมมอง (viewpoints) และทัศนะ (views) ซึ่งเป็นที่ที่รูปแบบต่างๆ ได้รับการบันทึกและวิเคราะห์

History

การจัดหมวดหมู่รูปแบบสถาปัตยกรรมเริ่มต้นโดย Shaw และ Garlan ในช่วงกลางทศวรรษ 1990 เมื่อสถาปัตยกรรมซอฟต์แวร์กลายเป็นสาขาวิชาที่เป็นที่ยอมรับ; วิทยานิพนธ์ของ Fielding ในปี 2000 ได้ทำให้ REST เป็นทางการ และทศวรรษ 2010 ได้เห็นการเพิ่มขึ้นของรูปแบบไมโครเซอร์วิสและรูปแบบที่ขับเคลื่อนด้วยเหตุการณ์สำหรับระบบขนาดคลาวด์

Key figures

• Mary Shaw
• David Garlan
• Roy Fielding
• Len Bass

Seminal works

• shaw1996
• fielding2000
• bass2012

Frequently asked questions

ความแตกต่างระหว่างรูปแบบสถาปัตยกรรม (architectural style) และรูปแบบการออกแบบ (design pattern) คืออะไร?

รูปแบบสถาปัตยกรรมอธิบายถึงการจัดระเบียบทั้งระบบ — ประเภทของส่วนประกอบและตัวเชื่อมต่อ และกฎสำหรับการรวมเข้าด้วยกัน — ในขณะที่รูปแบบการออกแบบแก้ปัญหาการออกแบบที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นภายในส่วนประกอบ; รูปแบบสถาปัตยกรรมทำงานในระดับความละเอียดที่สูงกว่า

ระบบสามารถใช้รูปแบบได้มากกว่าหนึ่งรูปแบบหรือไม่?

ได้ ระบบจริงโดยทั่วไปมีความหลากหลาย โดยรวมรูปแบบต่างๆ เข้าด้วยกัน — ตัวอย่างเช่น สถาปัตยกรรมแบบชั้นที่ชั้นการนำเสนอ (presentation tier) ถูกขับเคลื่อนด้วยเหตุการณ์ และบริการต่างๆ สื่อสารกันผ่าน REST — โดยแต่ละรูปแบบจะถูกนำไปใช้ในจุดที่การแลกเปลี่ยนคุณสมบัติของมันเหมาะสมที่สุด