Yazılım Mimarisi

 Yazılım Mimarisi Türleri

Yazılım mimarisi, farklı parçaların nasıl bir araya geldiğini ve etkileşime girdiğini gösteren yazılım oluşturma planı gibidir. Geliştirme ekibinin yazılımı müşteri gereksinimlerine göre nasıl oluşturacağını anlamasına yardımcı olur. Bu parçaları düzenlemenin birçok yolu vardır, bunlara yazılım mimarisi kalıpları denir. Bu kalıplar, bileşenleri belirli şekillerde düzenleyerek farklı sorunları çözmek için test edilmiş ve kanıtlanmıştır. Bu makale, Yazılım Mimarisi Kalıplarını ayrıntılı olarak tartışmaya odaklanmaktadır.

Yazılım Mimarisi Nedir?

Yazılım Mimarisi, organizasyonu, etkileşimleri ve bileşen ilişkilerini dikte eden kurallar, kalıplar ve kılavuzlar kümesini içeren yazılım sisteminin üst düzey bir yapısıdır. Sistemin gereksinimlerini karşıladığından ve sürdürülebilir ve ölçeklenebilir olduğundan emin olmak için bir plan görevi görür.

1. Modülerlik:Yazılım Mimarisi, sistemi bağımsız olarak geliştirilebilen, test edilebilen ve bakımı yapılabilen değiştirilebilir bileşenlere ayırır.
2. Encapsulation:Bileşenlerin ayrıntılarını gizlemeye, yalnızca gerekli bilgileri açığa çıkarmaya yardımcı olur, böylece sistemin karmaşıklığını azaltır.
3. Güvenlik:Sistemi yetkisiz erişimlere karşı koruyacak önlemlerin alınmasına yardımcı olur.
4. Belgeler:Sistem mimarisinin açık bir şekilde dokümantasyonunu sağlar, böylece iletişimi kolaylaştırır ve sistemin daha iyi anlaşılmasını sağlar.
5. Performans:Yazılım mimarisi, sistemin kaynak kullanımı, verimlilik vb. gibi gerekli performans ölçütlerini karşıladığından emin olmaya yardımcı olur.

Yazılım Mimarisi ve Tasarım Deseni  Arasındaki Farklar

Özellikler	Yazılım Mimarisi Deseni	Tasarım Deseni
Tanım	Bu, tüm sistemin üst düzey yapısıdır.	Bu, bileşenler içindeki yaygın yazılım tasarım sorunlarına yönelik düşük seviyeli bir çözümdür.
Kapsam	Borad, tüm sistemi kapsar.	Dar, bireysel bileşenlere odaklanır.
Amaç	Tüm sistem düzenini kurun.	Bir sistemin uygulanmasında tekrar eden sorunlara yönelik yeniden kullanılabilir çözümler sağlayın.
Odak	Sistemin kararlılığı, yapısal organizasyon.	Bileşenler içindeki davranışsal ve yapısal yönler.
Belgeleme	Mimari diyagramlar ve üst düzey tasarım dokümanlarını içerir.	İçerisinde UML diyagramları, detaylı tasarım özellikleri bulunmaktadır.
Örnekler	Katmanlı Mimari, Mikroservisler, İstemci-Sunucu.	Singleton, Fabrika, Strateji, Gözlemci.

1. Katmanlı Mimari Deseni

Adından da anlaşılacağı gibi, bu desendeki bileşenler (kod) alt görev katmanlarına ayrılır ve üst üste yerleştirilir. Her katmanın yapması gereken benzersiz görevleri vardır ve tüm katmanlar birbirinden bağımsızdır. Her katman bağımsız olduğundan, bir katmanın içindeki kod diğerlerini etkilemeden değiştirilebilir. Yazılımların çoğunu tasarlamak için en yaygın kullanılan desendir. Bu katman aynı zamanda 'N-katmanlı mimari' olarak da bilinir. Temel olarak, bu desenin 4 katmanı vardır.

1. Sunum katmanı:(Bir uygulamaya veri girdiğimiz ve gördüğümüz kullanıcı arayüzü katmanı.)

2. İş katmanı:Bu katman, istek doğrultusunda iş mantığını yürütmekten sorumludur.)

3. Uygulama katmanı:Bu katman, 'sunum katmanı' ile 'veri katmanı' arasındaki iletişimi sağlayan bir ortam görevi görür.

4. Veri katmanı:(Bu katmanda veri yönetimi için bir veritabanı bulunur.)

Avantajları:

1. Ölçeklenebilirlik:Mimarideki bireysel katmanlar, performans ihtiyaçlarını karşılamak için bağımsız olarak ölçeklenebilir.

2. Esneklik:Her katmanda, diğer katmanları etkilemeden farklı teknolojiler kullanılabilir.

3. Bakım kolaylığı:Bir katmanda yapılan değişiklikler diğer katmanları etkilemeyeceğinden bakım kolaylığı sağlar.

Dezavantajları:

1. Karmaşıklık:Mimariye daha fazla katman eklemek, sistemi daha karmaşık ve yönetilmesi zor hale getirebilir.

2. Performans Genel Gideri:Birden fazla katman, katmanlar arasındaki ek iletişim nedeniyle gecikmeye neden olabilir.

3. Sıkı Katman Ayrımı:Katı katman ayrımı bazen verimsizliklere ve artan geliştirme çabalarına yol açabilir.

Kullanım Örnekleri:

1. Müşteri İlişkileri Yönetimi (CRM) gibi Kurumsal Uygulamalar.

2. E-ticaret platformları gibi Web Uygulamaları.

3. Finansal Yazılımlar gibi Masaüstü Uygulamaları.

4. Bankacılık uygulamaları gibi mobil uygulamalar.

5. WordPress gibi İçerik Yönetim Sistemleri.

2. İstemci-Sunucu Mimarisi Deseni

İstemci-sunucu deseninin iki ana varlığı vardır. Bunlar bir sunucu ve birden fazla istemcidir. Burada sunucunun kaynakları (veri, dosya veya hizmetler) vardır ve bir istemci sunucudan belirli bir kaynak ister. Daha sonra sunucu isteği işler ve buna göre yanıt verir.

Avantajları:

1. Merkezi Yönetim:Sunucular kaynakları, verileri ve güvenlik politikalarını merkezi olarak yönetebilir, böylece bakım kolaylaşır.

2. Ölçeklenebilirlik:Sunucular artan müşteri isteklerini karşılayacak şekilde ölçeklendirilebilir.

3. Güvenlik:Erişim kontrolleri, veri şifreleme gibi güvenlik önlemleri merkezi kontroller sayesinde daha iyi bir şekilde uygulanabilmektedir.

Dezavantajları:

1. Tek Noktada Arıza:Merkezi sunucu nedeniyle, sunucu arızalandığında müşteriler hizmetlere erişimi kaybeder ve bu da verimlilik kaybına yol açar.

2. Pahalı:Sunucuların kurulumu ve bakımı donanım, yazılım ve yönetim maliyetleri nedeniyle pahalı olabilir.

3. Karmaşıklık:İstemci-sunucu mimarisini tasarlamak ve yönetmek karmaşık olabilir.

Kullanım Örnekleri:

1. Amazon gibi Web Uygulamaları.

2. Gmail, Outlook gibi e-posta servisleri.

3. Dropbox, Google Drive gibi dosya paylaşım servisleri.

4. Netflix gibi Medya Akış Hizmetleri.

5. Moodle Gibi Eğitim Platformları.

3. Olay Odaklı Mimari Deseni ( EDD)

Olay Odaklı Mimari, yazılımın hizmetlerinin (işlemlerinin) olaylar tarafından tetiklendiği çevik bir yaklaşımdır. Bir kullanıcı EDA yaklaşımı kullanılarak oluşturulan uygulamada bir eylemde bulunduğunda, bir durum değişikliği meydana gelir ve olay adı verilen bir tepki üretilir.

Örnek:

Yeni bir kullanıcı kayıt formunu dolduruyor ve Facebook'ta kayıt ol butonuna tıklıyor ve ardından onun için bir FB hesabı oluşturuluyor, bu da bir etkinlik.

Avantajları:

1. Ölçeklenebilirlik:Sistem daha fazla tüketici eklenerek yatay olarak ölçeklenebilir.

2. Gerçek Zamanlı İşleme:Bu sayede gerçek zamanlı işlem yapılabiliyor ve olaylara anında müdahale edilebiliyor.

3. Esneklik:Mevcut bileşenleri değiştirmeden yeni etkinlik tüketicileri eklenebilir.

Dezavantajları:

1. Karmaşıklık:Mimarinin tasarlanması, uygulanması ve hata ayıklaması karmaşık olabilir.

2. Karmaşık Testler:Olay odaklı sistemlerin test edilmesi, senkron sistemlere kıyasla karmaşık olabilir.

3. Güvenilirlik:Güvenilirliğin sağlanması, başarısız olayların ele alınması için ek mekanizmalar gerektirir.

Kullanım Örnekleri:

1. Borsa analiz sistemleri gibi Gerçek Zamanlı Analitikler.

2. Akıllı ev sistemleri gibi IoT Uygulamaları.

3. Dolandırıcılık tespit sistemleri gibi finansal sistemler işlemleri gerçek zamanlı olarak izler.

4. Çevrimiçi çok oyunculu oyunlar.

5. Chatbot Gibi Müşteri Destek Sistemleri.

4. Mikro Çekirdek Mimari Deseni (Microkernel)

Mikro çekirdek deseninin iki ana bileşeni vardır. Bunlar çekirdek sistem ve eklenti modülleridir.

• Çekirdek sistem uygulamanın temel ve minimal işlemlerini yönetir.

• Eklenti modülleri, genişletilmiş işlevleri (ekstra özellikler gibi) ve özelleştirilmiş işlemleri yönetir.

Diyelim ki, başarılı bir şekilde bir sohbet uygulaması oluşturdunuz. Ve uygulamanın temel işlevi, internet bağlantısı olmadan dünyanın dört bir yanındaki insanlarla mesajlaşabilmenizdir. Bir süre sonra, uygulamaya sesli mesajlaşma özelliği eklemek istersiniz, o zaman özelliği başarıyla eklersiniz. Bu özelliği, halihazırda geliştirilmiş uygulamaya ekleyebilirsiniz çünkü mikro çekirdek deseni, özellikleri eklenti olarak eklemenizi kolaylaştırır.

Avantajları:

1. Esneklik:Eklentiler aracılığıyla yeni işlevler kolayca eklenebilir.

2. Ölçeklenebilirlik:Sistem, daha fazla görevi yerine getirebilmek için daha fazla eklenti eklenerek ölçeklenebilir.

3. Bakım kolaylığı:Eklentiler bağımsız olarak geliştirilip test edildiğinden bakımı daha kolaydır.

Dezavantajları:

1. Karmaşık İletişim:Çekirdek sistemler ve eklentiler arasındaki iletişimi yönetmek karmaşık olabilir.

2. Yerleşik İşlevlerden Yoksun:Minimalist tasarım nedeniyle monolitik mimarilerde yaygın olan temel işlevler yoktur.

3. Karmaşık Tasarım:Mikro çekirdeği ve onun iletişim mekanizmalarını tasarlamak zorlu olabilir.

Kullanım Örnekleri:

1. Windows NT ve macOS gibi işletim sistemleri.

2. Otomotiv Yazılım Sistemleri gibi gömülü sistemler.

3. Eclipse IDE gibi eklenti tabanlı uygulamalar.

5. Mikroservis Mimarisi Modeli

Gerçek uygulamayı oluşturmak için bir araya getirilen küçük hizmetlerin koleksiyonu, mikro hizmetler deseninin kavramıdır. Daha büyük bir uygulama oluşturmak yerine, küçük programlar bir uygulamanın her hizmeti (işlevi) için bağımsız olarak oluşturulur. Ve bu küçük programlar, tam teşekküllü bir uygulama oluşturmak için bir araya getirilir. Bu nedenle, bir uygulama mikro hizmetler deseninde oluşturulduğunda, diğer mikro hizmetleri etkilemeden yeni özellikler eklemek ve mevcut mikro hizmetleri değiştirmek artık bir zorluk değildir. Mikro hizmetler desenlerinin uygulamasındaki modüller gevşek bir şekilde birleştirilmiştir. Bu nedenle kolayca anlaşılabilir, değiştirilebilir ve ölçeklenebilirdirler.

Avantajları:

1. Ölçeklenebilirlik:Her hizmet talebe göre bağımsız olarak ölçeklenebilir.

2. Daha Hızlı Teslimat:Bağımsız hizmetler ekiplerin özellikleri daha hızlı geliştirmesine, test etmesine ve dağıtmasına olanak tanır.

3. Daha Kolay Bakım:Hizmetler bağımsız olarak güncellenebilir ve sürdürülebilir.

Dezavantajları:

1. Karmaşık Yönetim:Birden fazla hizmeti yönetmek, güçlü izleme ve yönetim araçları gerektirir.

2. Ağ Tıkanıklığı:Hizmetler arasındaki artan ağ trafiği tıkanıklığa ve ek yüke yol açabilir.

3. Güvenlik:Birden fazla servisin ve bunların iletişiminin güvenliğinin sağlanması saldırı olasılığını artırır.

Kullanım Örnekleri:

1. Amazon ve eBay gibi e-ticaret platformları.

2. Netflix ve Spotify gibi streaming servisleri.

3. İnternet Bankacılığı Platformları.

4. Elektronik Sağlık Kaydı (EHR) Sistemleri.

5. Twitter ve Facebook gibi sosyal medya platformları.

6. Bulut Tabanlı Mimarlık Deseni

Bulut Tabanlı mimari desen Izgara Tabanlı Mimari Deseni olarak da bilinir. Büyük ölçekli ve yüksek trafikli uygulamalarla ilişkili ölçeklenebilirlik sorunlarını ele almak için tasarlanmıştır. Bu desen, birden fazla düğüm tarafından erişilen paylaşımlı bellek alanı kavramı etrafında oluşturulmuştur.

Avantajları:

1. Ölçeklenebilirlik:Sistem daha fazla işlem birimi eklenerek yatay olarak kolayca ölçeklenebilir.

2. Performans:Bellek içi veri ızgaraları veri erişim gecikmesini azaltır.

3. Esneklik:Modüler bileşenler esnek dağıtıma olanak tanır.

Dezavantajları:

1. Karmaşıklık:Dağıtık sistemlerin tasarlanması ve yönetilmesi karmaşıktır.

2. Maliyet:Uzay tabanlı mimari modelinin altyapısı, pahalı olabilen birden fazla sunucu ve gelişmiş ara yazılım gerektirir.

3. Ağ Gecikmesi:Dağıtılmış bileşenler arasındaki iletişim ağ gecikmesine neden olabilir.

Kullanım Örnekleri:

1. Amazon gibi E-ticaret Platformları.

2. Telekom Servis Sağlayıcıları.

3. Çok Oyunculu Çevrimiçi Oyunlar.

7. Master-Slave Mimarisi Deseni

Master-Slave Mimarisi Deseni, Birincil-İkincil Mimari olarak da bilinir. Tek bir ana bileşen içerir ve bu bileşen birden fazla köle bileşenini kontrol eder. Ana bileşenler köle bileşenlere görevler atar ve köle bileşenler görev yürütme sonuçlarını ana bileşene geri bildirir. Bu genellikle paralel işleme ve yük dağıtımı için kullanılır.

Avantajları:

1. Ölçeklenebilirlik:Artan yükü karşılamak için sisteme daha fazla köle ünitesi eklenerek yatay ölçeklendirme yapılabilir.

2. Hata Toleransı:Eğer slave başarısız olursa, master görevleri başka bir slave'e yeniden atayabilir. Böylece hata toleransı artırılmış olur.

3. Performans:Görevlerin paralel yürütülmesi sistemin performansını artırabilir.

Dezavantajları:

1. Tek Noktada Arıza:Ana bileşen tek bir arıza noktasıdır. Ana bileşen arızalanırsa tüm sistem çökebilir.

2. Karmaşık İletişim:Özellikle büyük sistemlerde master ve slave arasındaki iletişim yükü önemli olabilir.

3. Gecikme:Sistemlerin tepki verme hızı, ana-köle iletişiminin getirdiği gecikmeden etkilenebilir.

Kullanım Örnekleri:

1. Veritabanı Çoğaltma.

2. Yük Dengeleme.

3. Sensör Ağları.

4. Yedekleme ve Kurtarma Sistemleri.

8. Boru Hattı Filtre Mimarisi Deseni

Boru-Filtre Mimarisi Deseni, borularla birbirine bağlanan filtreler adı verilen bir dizi işlem elemanı etrafında bir sistem yapılandırır. Her filtre verileri işler ve boru aracılığıyla bir sonraki filtreye iletir.

Avantajları:

1. Tekrar kullanılabilirlik:Filtreler farklı boru hatlarında veya uygulamalarda tekrar kullanılabilir.

2. Ölçeklenebilirlik:İşlevselliği boru hattına genişletmek için ek filtreler eklenebilir.

3. Paralellik:Filtreler durumsuz ise paralel olarak çalıştırılabilir, bu da performansı artırır.

Dezavantajları:

1. Hata Ayıklama Zorluğu:Uzun işlem hatlarında sorunları tespit etmek ve gidermek zordur.

2. Veri Biçimi kısıtlamaları:Filtrelerin veri formatı üzerinde mutabakat sağlaması, dikkatli tasarım ve standardizasyon gerektirir.

3. Gecikme:Verilerin birden fazla filtreden geçirilmesi gerekir, bu da gecikmeye neden olabilir.

Kullanım Örnekleri:

1. Veri ambarlarında Veri Çıkarma, Dönüştürme, Yükleme (ETL) işlemleri gibi Veri İşleme Boru Hatları.

2. Derleyiciler.

3. Apache Flink benzeri Akış İşleme.

4. Görüntü ve Sinyal İşleme.

9. Broker Mimarisi Modeli

Broker mimari deseni, dağıtılmış bir sistemdeki ayrıştırılmış bileşenler arasındaki iletişimi yönetmek ve kolaylaştırmak için tasarlanmıştır. İstekleri uygun sunucuya yönlendirmek için aracı görevi gören bir broker içerir.

Avantajları:

1. Ölçeklenebilirlik:Aracılar, artan yükü karşılamak için daha fazla sunucu ekleyerek yatay ölçeklemeyi destekler.

2. Esneklik:Tüm sistemi etkilemeden yeni sunucular eklenebilir, mevcut sunucular kaldırılabilir veya değiştirilebilir.

3. Hata Toleransı:Eğer bir sunucu arızalanırsa, broker isteği başka bir sunucuya yönlendirebilir.

Dezavantajları:

1. Karmaşık Uygulama:Bir broker'ın uygulanması, yönlendirme ve yük dengelemenin sağlam bir şekilde yönetilmesini gerektirir, bu da sistemi daha karmaşık hale getirir.

2. Tek Noktada Arıza:Eğer broker, failover mekanizmaları ile tasarlanmazsa tek bir arıza noktası haline gelebilir.

3. Güvenlik Riskleri:Olası güvenlik açıklarını önlemek için broker bileşeninin güvenliğini sağlamak önemlidir.

Kullanım Örnekleri:

1. CRM, ERP ve İK sistemleri gibi çeşitli kurumsal uygulamaların entegrasyonu.

2. RabbitMQ veya Apache Kafka gibi mesaj aracılarını kullanan sistemler.

3. IoT uygulamalarında sensör ağları.

10. Peer-to-Peer Architecture Pattern

P2P mimari deseni, eş olarak bilinen her düğümün hem istemci hem de sunucu olarak hareket ettiği merkezi olmayan bir ağ modelidir. P2P mimari deseninde merkezi bir otorite veya tek bir kontrol noktası yoktur. Eşler kaynakları, verileri ve hizmetleri doğrudan birbirleriyle paylaşabilir.

Avantajları:

1. Ölçeklenebilirlik:Daha fazla katılımcının katılmasıyla ağ kolayca ölçeklenebilir.

2. Hata Toleransı:Veriler birden fazla eş arasında çoğaltıldığı için sistemin arızalara karşı dayanıklı olması sağlanır.

3. Maliyet Etkinliği:Merkezi sunuculara ihtiyaç duyulmaz, dolayısıyla altyapı maliyeti azalır.

Dezavantajları:

1. Güvenlik Riskleri:Mimarinin merkezi olmayan yapısı, güvenlik politikalarının uygulanmasını zorlaştırmaktadır.

2. Veri Tutarlılığı:Akranlar arasında veri tutarlılığını sağlamak zor olabilir.

3. Karmaşık Yönetim:Çok sayıda bağımsız eşin bulunduğu merkezi olmayan bir ağı yönetmek karmaşık olabilir.

Kullanım Örnekleri:

1. BitTorrent Protokolü Gibi Dosya Paylaşımı.

2. Blockchain ve Bitcoin, Ethereum gibi kripto paralar.

3. VoIP ve Skype benzeri iletişim.

Doğru Mimariyi Seçmek

Doğru mimari düzenini seçmenize yardımcı olacak bazı önemli hususlar şunlardır:

1. Ölçeklenebilirlik:Sistemin artan yük ile ne kadar iyi ölçeklenmesi gerekiyor?

2. Performans:Düşük gecikme süresi gibi özel performans gereksinimleri var mı?

3. Mevcutluk:Sistemin hataya dayanıklı olması gerekiyor mu?

4. Güvenlik:Sistemin güvenlik gereksinimleri nelerdir ve potansiyel tehditler nelerdir?

5. Bütçe:Sistemin geliştirilmesi ve bakımı için bütçe kısıtlamaları nelerdir?

6. Araçlar ve Teknoloji Yığını:Hangi teknoloji ve araçlara ihtiyaç duyulacak?

Sonuç

Sonuç olarak, yazılım mimarisi kalıpları belirli ihtiyaçları ve zorlukları karşılayan yazılımlar tasarlamak için olmazsa olmazdır. Katmanlı Kalıp, görevlerin net bir şekilde ayrılmasıyla e-ticaret siteleri için harikadır. İstemci-Sunucu Kalıbı, e-posta ve bankacılık sistemleri gibi merkezi kaynaklar için iyi çalışır. Olay Odaklı Kalıp, kullanıcı eylemlerine tepki veren uygulamalar için mükemmeldir. Mikro Çekirdek Kalıbı, yeni özelliklerin kolayca eklenmesini sağlar. Son olarak, Mikro Hizmetler Kalıbı, Netflix gibi ölçeklenebilir ve esnek uygulamalar oluşturmaya yardımcı olur. Doğru kalıbı seçmek, yazılımı uyarlanabilir, sürdürülebilir ve başarılı hale getirmenin anahtarıdır.

Yazılım Mimarisi Desenlerinin Türleri Hakkında Sıkça Sorulan Sorular

1. Yazılım mimarisinde tasarım kalıpları nelerdir?

Yazılım mimarisindeki tasarım kalıpları, yazılım tasarımındaki yaygın sorunlara yönelik tipik çözümlerdir. Bunlar, tekrarlayan tasarım sorunlarını çözmek için çeşitli durumlarda uygulanabilen şablonlar gibidir. Tasarım kalıpları, geliştiricilerin daha esnek, yeniden kullanılabilir ve sürdürülebilir yazılımlar oluşturmasına yardımcı olur. Tasarım kalıpları hakkında bazı önemli noktalar şunlardır.

2. Mimari desen nasıldır?

Mimaride desen, mimari tasarım konseptlerinin ikonik ve yeniden kullanılabilir betimlemeler olarak yakalanması kavramını ifade eder.

3. Mimaride desen neden kullanılır?

Yazılım mimarisindeki kalıplar, ortak tasarım sorunlarına yeniden kullanılabilir, tutarlı çözümler sağlamak, geliştiriciler arasında en iyi uygulamaları ve etkili iletişimi teşvik etmek için kullanılır. Esnekliği, ölçeklenebilirliği ve sürdürülebilirliği artırarak yazılım geliştirmeyi daha verimli ve güvenilir hale getirir.