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Diseño de Sistemas Arquitectura de
Sistemas
Programa Profesional Administración y Sistemas
Marco Arce Enriquez
Objetivos l Proveer lineamientos que se deben considerar cuando se
seleccione un arquitectura de sistema l Describir servidores, procesamiento basado en el servidor,
clientes y procesamiento basado en los clientes l Explicar la arquitectura cliente/servidor, incluyendo capas,
costo/beneficio, y consideraciones de performance. l Describir el impacto de el Internet en la arquitectura de un
sistema. l Explicar la diferencia entre procesamiento en linea y
procesamiento en lotes l Definir la topología de red, y proveer ejemplos de modelos de
redes, jerárquicas, estrella, bus, y anillo. l Explicar los protocolos de red. l Describir la especificación de diseño de sistemas.
Introducción l Un sistema efectivo combina elemento en una arquitectura, o diseño, el cual es flexible, de costo efectivo, y escalable, capaz de soportar las necesidades de información para el negocio.
l La arquitectura de sistemas, traduce el diseño lógico, de un sistema de información en una estructura física, que incluye hardware, soporte de redes, métodos de procesamiento, y seguridad.
Lineamientos de Arquitectura l Un analista de sistemas debe aproximarse a una arquitectura utilizando lineamientos de diseño. l Enterprise resource planning (ERP) l Costo Total e Inicial de Propiedad (TCO) l Escalabilidad l Integración Web l Interface con Sistemas Legados l Seguridad de Sistemas l Opciones de Procesamiento
Lineamientos de Arquitectura l Enterprise Resource Planning (ERP)
l El objetivo de ERP es establecer una estrategia de negocio que utiliza con efectividad los recursos de tecnología de información
l Describe el entorno – plataforma l Supply chain management (SCM)
l Costo Inicial y TCO l Durante el diseno se tiene que decidir, que tendrá un mayor impacto en el costo inicial
y en el TCO para el nuevo sistema l Revisar costos anteriores. l Algunas Preguntas
l Si el desarrollo es inhouse, es esta la mejor elección? l Si un paquete especifico fue seleccionado inicialmente para ser comprado, es este
todavia la mejor opción? l Existen nuevos tipos de outsourcing disponbles?
l Estas respuesta pueden afectar el costo inicial y el TCO para el sistema. l Escalabilidad
l Escalabilidad, también llamada “extensibilidad” l Permite el crecimiento de un sistema con el menor impacto posible.
l Integracíón en Web l Un sistema de información incluye programas de aplicación l Arquitectura centrada en Web
Lineamientos de Arquitectura l Interface con sistemas legados
l Un nuevo sistema tiene interface(interconexion) con sistemas existentes de la empresa.
l Las interfaces de un nuevo sistema con los sistemas legados involucra que analicemos los datos, su formato y compatibilidad.
l El analista debe conocer si la nueva aplicación evenetualmente reemplazará al sistema legado.
l Opciones de Procesamiento l En el planeamiento de la arquitectura, los diseñadores, deben considerar
como el sistema procesará los datos, en linea o por lotes. l 24/7 l Preveer procesos de backup y recuperación inmediata cuando el sistema
falle. l Seguridad
l La seguridad debe ser evaluada en todas las etapas del desarrollo del sistema, y en cada una de las partes de la arquitectura del sistema.
l Considerar que la seguridad esta vinculada con el diseño del sistema.y determina como se conducirá la organización.
l Sistemas basados en Web necesitan consdieraciones mas detalladas de seguridad
Planificando la arquitectura l Cada sistema de infromación involucra tres funciones: almacenamiento y acceso a datos, la aplicación que maneja la lógica de procesamiento, y una interface que permite a los usuarios interactuar con el sistema.
l Dependiendo de larquitectura, las tres funciones serán desempeñadas en un servidor en un cliente o serán divididas entre el servidor y el cliente
Planificando la arquitectura l Servidores l Servidor l Cliente l Arquitectura Mainframe l Sistemas Centralizados l Background
l Centros de Procesamientos de Datos l Uuarios no tienen capacidad de ingreso o salida de datos, excepto
reportes impresos, los cuales son distribuidos por la coorporación. l Procesamiento basado en el servidor
l Terminal l En un diseño centralizado, las señales de usuario remotas, son
trasmitidas a un mainframe o sistema central , el cual responde enviando pantallas de salida.
l Una operación menuda basada en internet debe usar una administración que centralice los datos.
Planificando la arquitectura l Clientes l La tecnología PC existe desde los 1980s, microcomputadores,
rapidamente despues aparecieron las estaciones de trabajo, workstations, computadores de escritorio o desktop
l Los usuarios encuentran que ellos puede ejecutar sus propios procesadores de texto, hojas de calculo, y aplciaciones de base de datos.
l Muchas compañias adoptaron mecanismos de conexion en redes.
l Computación StandAlone l Local and wide area networks LAN y WAN
l Muchas compañias resolvieron sus problemas de la computación aislada uniendo a sus clientes en una local area network (LAN)
l Una wide area network (WAN) expande a grandes distancias, la conexión de una o varias LAN.
l La red es transparente l Sistemas Distribuidos
Planificando la arquitectura l Clientes l Procesamiento basado en el Cliente l En una tipica LAN, los clientes comparten datos, que son almacenados en un servidor local.
l En un servidor de archivos, un cliente de la LAN individual tiene una copia del programa de aplciación instalada localmente, mientras los datos, estan almacenados en un servidor central de archivos.
l Un servidor de archivos requiere significativos recursos de red.
Arquitectura Cliente/Servidor l Necesitamos interconectar negocios, a través de arquitecturas de sistemas de
información que expandan a la empresa entera. l Es importante pensar en computación distribuida bajo un esquema de cliente
servidor l Arquitectura Cliente/Servidor
Arquitectura Cliente/Servidor l Overview l Datos Legados
l Estilos de Diseño Cliente/Servidor l El diseño en cliente servidor puede tomar muchas formas, dependiendo de el tipo de servidor, y la relación entre el servidor y los clientes(capas).
Arquitectura Cliente/Servidor l Tipos de Clientes: Gordo y Flaco
l Cliente Gordo – Cliente Denso l Cliente Flaco l Muchos expertos en TI, concuerdan que el diseño cliente flaco provee un
mejor desempeño, porque la aplicación reside en el servidor, más cerca de los datos.
l En contraste, un cliente gordo permite tener mas procesamiento, y puede accesar y actualizar datos con mucha mayor frecuencia.
l Capas Cliente/Servidor l Diseño en 2 Capas l Diseño en 3 Capas l Es indispensable considerar una capa intermedia(middleware), la cual
provea la lógica de la aplciación, o lógica de negocio l El diseño en 3 capas, también es llamado nCapas. l La capa intermedia es mas eficiente y permite tener un costo efectivo en
sistemas que son a l l La capa intermedia es más eficiente y en costo mucho más efectiva.
Arquitectura Cliente/Servidor l CostoBeneficio l Sistemas C/S capaces de escalar y de rapida adaptabilidad en un entorno cambiante.
l Tambien permiten a las empresas trasferir sus aplicaciones desde costosos mainframes a plataformas de cliente menos costosas.
l Reducen la carga y el tráfico de red, mejorando los tiempos de respuesta.
Evoluación de la Arquitectura
Distribuida
Reglas
Presentación
Datos
3 Capas
Datos
Reglas
Presentación
Datos
Reglas
Presentación
Monolítica
Reglas
Presentación
Datos
Cliente/ Servidor
Datos
Presentación
Reglas
Arquitectura en 3 Capas l Dividida físicamente l Servidor de Base de datos l Servidor de Aplicaciones l Servidor Web l Cliente
l Dividida lógicamente l En tres capas l Presentación l Reglas del negocio l Acceso a datos
l Basada en Componentes l Representativos de las reglas de negocio y el acceso a
datos l Que pueden distribuirse entre servidores
Arquitectura en 3 Capas:Fisica
Aplicaciones Aplicaciones Externas Externas
Sistemas “ Legacy” Sistemas “ Legacy”
Bases de Datos Bases de Datos
Cliente Cliente Liviano Liviano
Cliente Cliente “ Rico” “ Rico”
Arquitectura en 3 Capas:Lógica
l Presentación l Lógica de Negocios l Servicios de datos
l Las capas agrupan componentes con funciones similares
l Mejoran la separación clara de funciones y la reusabilidad
Arquitectura en 3 Capas:Lógica
Componentes IU
Componentes de Procesos de IU
Comp. de Acceso a Datos
“Workflows” de Negocios
Componentes de Negocio
Usuarios
Entidades de Negocios
Agentes de Servicios
Adm
inistración de operaciones
Seguridad
Com
unicación
Interfaz de Servicios
Fuentes De Datos Servicios
Arquitectura en 3 Capas:Lógica l Componentes de Interfaz de Usuario. Están compuestos por
las pantallas, páginas Web, controles y otras tecnologías utilizadas para desplegar y dar formato a los datos presentados a los usuarios y para capturar y validar la información ingresada por estos. Dependiendo de los componentes de interfaz de usuario implantados puede considerarse utilizar “caching” y otras optimizaciones para mejorar la experiencia del usuario.
l Componentes de Procesos de Usuario. Estos componentes ayudan a orquestar el flujo de interacciones con el usuario, manejando la secuencia de los diálogos o páginas, flujos de estado y proveen de un mecanismo más simple de implantación para aplicaciones desconectadas o aplicaciones donde se requiere manejar interacciones de usuarios más complejas separadas de los datos de negocio. Por ejemplo, un Asistente de Tareas puede reiniciarse y continuar su ejecución en diferentes sesiones, el proceso de llenar un formulario de maestrodetalle en el cliente sin interacción con el servidor, o un proceso complejo de múltiples pasos que debe ser ejecutado desde múltiples dispositivos.
Arquitectura en 3 Capas:Lógica l Componentes de Negocio. Implantan la lógica necesaria para llevar a cabo las tareas relacionadas con las reglas del negocio a través de llamados a funciones.
l Flujos de Procesos de Negocios. Los procesos de negocios definen el “flujo de conversación” entre los componentes de negocio de la aplicación y servicios externos. Los procesos de negocios, a diferencia de los componentes, pueden tomar una gran cantidad de tiempo en ejecutarse (desde segundos hasta meses). Los procesos de negocios pueden ser internos de la aplicación o pueden involucrar servicios externos en intercambios predefinidos.
Arquitectura en 3 Capas:Lógica l Interfaz de Servicios. Con la finalidad de exponer la lógica de negocio como un servicio, es necesario crear interfaces que soportan los mecanismos de comunicación a través de mensajes, los formatos, protocolos, seguridad, etc., que son requeridos para las aplicaciones que consumen estos servicios.
l Agentes de Servicios. Estos componentes aíslan la necesidad de llamar diversos servicios desde la aplicación y pueden proveer de servicios adicionales como transformación entre lo que la aplicación necesita consumir y lo que el servicio externo provee, además de otras optimizaciones necesarias para consumir el servicio externo.
Arquitectura en 3 Capas:Lógica l Componentes de Acceso a Datos. Abstraen las operaciones
básicas en los datos. Idealmente un componente de acceso a datos solo debe acceder una sola fuente de datos, pero no necesariamente a una sola tabla o consulta.
l Componentes de Entidades de Negocios. La mayoría de las aplicaciones requieren que los datos sean pasados entren los diferentes componentes o capas. Los datos son utilizados para representar entidades de negocios, como productos u órdenes. Las entidades de negocios utilizadas internamente en las aplicaciones son usualmente estructuras de datos, como “DataSets”, “DataReaders” o XML, pero también pueden ser representadas como clases dentro de la aplicación.
l Componentes de Servicios Comunes (Seguridad, Comunicaciones, Manejo de Excepciones, etc.). La aplicación utiliza un conjunto de componentes que brindan servicios que son comunes a través de todas las capas y componentes de la misma. Estos componentes realizan ciertas tareas como autorización de usuarios, manejo de excepciones y manejo de la comunicación con otras aplicaciones y servicios.
Consideraciones a tener en cuenta en Arquitectura en Web l El internet ha tenido un enorme impacto en la arquitectura de los
sistemas l Estratégias como ecommerce que aplican la tecnología disponible
para integrar los requerimientos de negocios de las organizaciones.
l Soluciones ECommerce InHouse l Considerar un plan estratégico en el alcance de los objetivos
organizacionales l Requiere mayor inversión inicial, pero provee más flexibilidad, para que las
empresas se puedan adaptar rápidamente a un entorno de comercio electronico.
l Soluciones en empaquetadas y Proveedores de servicio ECommerce l Muchos vendedores ofrecen pequeños sistemas (llavero) a las empresas. l Otra alternativa es usar un servicio proveedor de aplicaciones. (ASP) l Considerar la ventaja del menor costo inicial compensa la desventaja de
tener una poca flexibilidad posteriormente l Portales Corporativos
l Un portal es una puerta de entrada a un Web Site multifuncional l Este puede proveer acceso para los clientes, empleados, proveedores, y el
público.
Métodos de Procesamiento l Procesamiento en Linea
l Un sistema de procesamiento en linea, maneja transacciones cuando y donde ellas ocurren, y proveen una salida directa e inmediata al usuario.
l Tienen las siguientes caracteristicas: 1. El sistema procesa la transacciones completamente
cuando ellas ocurren. 2. Los usuarios interactuan directamente con el sistema
de información 3. Usuarios pueden accesar a los datos en cualquier
momento 4. El sistema de infromación debe estar disponible
cuando sea necesario para soportar las funciones del proceso de negocio.
Métodos de Procesamiento
l Procesamiento en Lotes l En un procesamiento en lotes, los datos son almacenados y procesados por grupos o por lotes de datos.
l Procesamiento en linea y en lote(combinado) l Punto de Venta: Pointofsale (POS)
Modelos de Redes l Modelo de referencia OSI l El modelo OSI consiste de 7 capas l Capa de aplicación: provee los servicios de red, solicitados por la estación de trabajo local.
l Capa de presentación: asegurar los datos estructurados uniformemente y formateados para la transmisión de red.
l Capa de sesión: define las estructuras de control, que manejan las comunicaciones entre las computadoras.
l Capa de Transporte: provee un flujo de datos confiable y recuperación de errores.
l Capa de Red : Define el direccionamiento de Red, y determina como los datos serán direccionados en la red.
l Capa de Enlace de Datos: define métodos especificos para transmitir datos, sobre la capa física, como definir el inicio y fin del bloque de datos.
l Capa Física: contiene componentes físicos que lleven datos, cables y conectores.
Modelos de Redes l Protocolos de Red l La red debe usar un protocolo l Un protocolo muy popular es Transmission Control
Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) l Otro protocolo que permite la transferencia de archivos es
file transfer protocol (FTP) l Redes Inalámbricas (Wireless) l Una wireless local area network, o WLAN l Estándar de red 802.11 l Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) l 802.11b l 802.11 High Rate – WiFi
Consideraciones al Diseñar los Sistemas l Especificaciones de diseño técnico l Especificaciones de diseño detallado l La especificación de diseño de la arquitectura del sistema
es la linea base a partir de la cual el sistema será estimado y medido en tiempo y costo.
l Un diseño de un sistema típico, usa una estructura similar a la siguiente: 1. Resumen ejecutivo 2. Componentes del Sistema 3. Entorno del Sistema 4. Requerimientos de Implementación 5. Estimación en tiempo y costo