Sporo się mówi o współpracy między analitykami a architektami. Wymagania oraz ograniczenia techniczne i biznesowe to wspaniała platforma do interakcji między analitykami i architektami. Celem niniejszego artykułu jest analiza i przedstawienie zależności między wymaganiami a architekturą systemów informatycznych. Postaram się przedstawić jak różne rodzaje wymagań – funkcjonalne, niefunkcjonalne, techniczne i biznesowe – wpływają na kształtowanie architektury systemów.
Wymagania funkcjonalne a architektura systemów
Wymagania funkcjonalne odgrywają kluczową rolę w kształtowaniu architektury systemu, stanowiąc fundament, na którym budowane są kolejne warstwy i komponenty. Ich wpływ na architekturę jest szczególnie widoczny poprzez pryzmat najważniejszych użytkowników oraz zdefiniowanych przypadków użycia lub historyjek użytkowników.
Identyfikacja kluczowych użytkowników lub ich przedstawicieli jest pierwszym krokiem w procesie przekładania wymagań funkcjonalnych na architekturę. Każda grupa użytkowników może mieć unikalne potrzeby i oczekiwania, które bezpośrednio wpływają na strukturę systemu. Na przykład, jeśli system ma obsługiwać zarówno klientów detalicznych, jak i korporacyjnych, architektura musi uwzględniać różne interfejsy użytkownika, mechanizmy autoryzacji i poziomy dostępu do danych. To z kolei może prowadzić do decyzji o implementacji architektury wielowarstwowej lub mikroserwisowej, aby elastycznie obsługiwać różnorodne wymagania użytkowników.
Przypadki użycia i historie użytkowników stanowią szczegółowy opis interakcji użytkowników z systemem, co bezpośrednio przekłada się na elementy architektury.
Każdy przypadek użycia może wymagać specyficznych komponentów lub usług w architekturze. Na przykład, historia użytkownika opisująca proces składania zamówienia online może wpłynąć na decyzję o implementacji modułu koszyka zakupowego, systemu płatności online oraz integracji z zewnętrznymi systemami logistycznymi. Te wymagania funkcjonalne mogą prowadzić do wyboru architektury opartej na wydarzeniach (event-driven architecture) lub architektury zorientowanej na usługi (SOA), aby efektywnie obsłużyć złożone procesy biznesowe.
Ponadto, analiza przypadków użycia pomaga w identyfikacji wspólnych funkcjonalności, co może prowadzić do utworzenia współdzielonych komponentów lub usług w architekturze. To z kolei wpływa na poprawę modularności i ponownego wykorzystania kodu, co jest kluczowe dla skalowalności i łatwości utrzymania systemu.
W kontekście zwinnego podejścia do rozwoju oprogramowania, gdzie formalne przypadki użycia nie są definiowane, analiza wspólnych funkcjonalności wymaga nieco innego podejścia.
W metodykach zwinnych, zespoły często pracują z historiami użytkowników lub elementami backlogu produktu. Rozwój architektury, funkcji realizowanych przez poszczególne komponenty jest utrudniony. Dlatego tez w takim przypadku architektura ewoluuje przyrostowo wraz z rozwojem produktu. Dlatego kluczowe jest, aby zespół regularnie miedzy innymi analizował i refaktoryzował kod, identyfikując możliwości do wyodrębnienia wspólnych funkcjonalności.
Warto również zauważyć, że wymagania funkcjonalne często ujawniają potrzebę integracji z zewnętrznymi systemami lub źródłami danych. To z kolei może wpłynąć na decyzje dotyczące architektury integracji.
Wymagania niefunkcjonalne a architektura systemów
Wymagania niefunkcjonalne, często określane jako atrybuty jakościowe systemu, mają fundamentalny wpływ na architekturę oprogramowania. W przeciwieństwie do wymagań funkcjonalnych, które definiują co system powinien robić, wymagania niefunkcjonalne określają, jak system powinien działać. Ich wpływ na architekturę jest często bardziej subtelny, ale równie istotny, a czasem nawet bardziej krytyczny dla sukcesu realizowanego przedsięwzięcia.
- Wydajność: Wymagania dotyczące wydajności mogą drastycznie wpłynąć na decyzje architektoniczne. Na przykład, potrzeba obsługi dużej liczby równoczesnych użytkowników może prowadzić do wyboru architektury rozproszonej lub skalowalnej horyzontalnie. Może to obejmować wykorzystanie systemów kolejkowania, cache’owania lub technik load balancingu.
- Skalowalność: Ściśle związana z wydajnością, skalowalność wpływa na to, jak system radzi sobie ze zwiększonym obciążeniem. Może to prowadzić do wyboru architektury mikroserwisowej, która umożliwia niezależne skalowanie poszczególnych komponentów systemu.
- Bezpieczeństwo: Wymagania bezpieczeństwa mogą wpływać na wiele aspektów architektury, od wyboru protokołów komunikacyjnych (np. HTTPS), przez mechanizmy uwierzytelniania i autoryzacji, po strukturę bazy danych i sposoby przechowywania wrażliwych informacji.
- Niezawodność i dostępność: Te wymagania mogą prowadzić do implementacji redundancji, mechanizmów odzyskiwania po awarii (disaster recovery) czy architektury odpornej na błędy (fault-tolerant).
- Łatwość utrzymania i rozszerzalności: Wpływają na decyzje dotyczące modularności systemu, wykorzystania wzorców projektowych czy wyboru architektury opartej na komponentach lub mikroserwisach.
- Interoperacyjność: Może prowadzić do wyboru standardowych protokołów komunikacyjnych, formatów danych czy implementacji API zgodnych z powszechnymi standardami.
- Zgodność z regulacjami: Wymagania dotyczące zgodności z przepisami (np. GDPR, HIPAA) mogą wpływać na architekturę w zakresie przetwarzania i przechowywania danych, audytu czy raportowania.
- Użyteczność: Choć często kojarzona z interfejsem użytkownika, użyteczność może wpływać na architekturę poprzez wymagania dotyczące responsywności systemu czy dostępności offline.
Ważnym aspektem jest to, że wymagania niefunkcjonalne często wchodzą ze sobą w konflikt. Na przykład, wysokie wymagania dotyczące bezpieczeństwa mogą negatywnie wpływać na wydajność systemu. Rolą architekta jest znalezienie odpowiedniego balansu i kompromisów między sprzecznymi lub powodującymi konflikt wymaganiami.
Ograniczenia techniczne a architektura systemów
Ograniczenia techniczne odgrywają kluczową rolę w kształtowaniu architektury systemu, często wyznaczając granice możliwych rozwiązań i wpływając na kluczowe decyzje projektowe. Te ograniczenia mogą wynikać z różnych źródeł, takich jak istniejąca infrastruktura, wybrane technologie czy ograniczenia środowiskowe. Zrozumienie i właściwe zarządzanie tymi ograniczeniami jest niezbędne dla stworzenia efektywnej i realizowalnej architektury. Poniżej kilka przykładowych ograniczeń technicznych.
Istniejąca infrastruktura. Często projekty muszą integrować się z istniejącymi systemami lub infrastrukturą. Może to narzucać wybór konkretnych protokołów komunikacyjnych, formatów danych czy platform technologicznych.
Przykład: Konieczność integracji z legacy systemem może wymusić użycie określonych interfejsów lub technologii, wpływając na ogólną architekturę nowego systemu.
Wybór technologii. Decyzje dotyczące stosowanych języków programowania, frameworków czy baz danych mają bezpośredni wpływ na architekturę.
Każda technologia ma swoje mocne i słabe strony, które należy uwzględnić w projekcie architektury.
Przykład: Wybór technologii NoSQL może prowadzić do projektowania architektury zorientowanej na dane, podczas gdy relacyjna baza danych może skłaniać do bardziej tradycyjnego podejścia warstwowego.
Ograniczenia wydajnościowe sprzętu. Dostępne zasoby sprzętowe (CPU, pamięć, przestrzeń dyskowa) mogą ograniczać możliwości architektury.
Może to prowadzić do decyzji o przetwarzaniu rozproszonym lub optymalizacji wykorzystania zasobów.
Przykład: Ograniczona moc obliczeniowa może wymusić architekturę opartą na przetwarzaniu wsadowym zamiast przetwarzania w czasie rzeczywistym.
Ograniczenia sieciowe. Przepustowość sieci, opóźnienia czy niezawodność połączeń wpływają na decyzje architektoniczne. Może to prowadzić do projektowania architektury odpornej na awarie sieci lub optymalizującej transfer danych.
Przykład: W środowisku z niestabilnym połączeniem internetowym, architektura może uwzględniać mechanizmy pracy offline i synchronizacji danych.
Skalowalność i elastyczność. Ograniczenia w możliwościach skalowania infrastruktury wpływają na wybór architektury. Może to prowadzić do decyzji o wykorzystaniu chmury obliczeniowej lub architektury mikroserwisowej.
Przykład: Ograniczenia w możliwościach skalowania wertykalnego mogą skłaniać do projektowania architektury umożliwiającej skalowanie horyzontalne.
Bezpieczeństwo i zgodność z regulacjami. Wymagania bezpieczeństwa i zgodności z regulacjami mogą narzucać określone rozwiązania architektoniczne. Może to wpływać na decyzje dotyczące przechowywania i przetwarzania danych, szyfrowania czy mechanizmów uwierzytelniania.
Przykład: Wymagania GDPR mogą wymuszać architekturę umożliwiającą łatwe zarządzanie danymi osobowymi i ich usuwanie.
Ograniczenia czasowe i budżetowe. Czas i budżet dostępny na rozwój systemu mogą ograniczać złożoność architektury. Może to prowadzić do wyboru gotowych rozwiązań lub platform zamiast budowania wszystkiego od podstaw.
Przykład: Ograniczony budżet może skłaniać do wyboru architektury opartej na open source lub rozwiązaniach chmurowych zamiast budowy własnej infrastruktury.
Kluczowe jest, aby architekt był świadomy tych ograniczeń od samego początku procesu projektowania. Często wymaga to ścisłej współpracy z różnymi interesariuszami, w tym z zespołem ds. infrastruktury, ekspertami ds. bezpieczeństwa czy działem finansowym.
Warto również zauważyć, że ograniczenia techniczne nie zawsze są niezmienne. W niektórych przypadkach możliwe jest negocjowanie lub znajdowanie alternatywnych rozwiązań. Architekt powinien być w stanie ocenić, kiedy warto zaakceptować ograniczenie, a kiedy szukać sposobów na jego przezwyciężenie.
Ograniczenia biznesowe a architektura systemów
Ograniczenia biznesowe odgrywają również ważną rolę w kształtowaniu architektury systemu, często determinując nie tylko funkcjonalności, ale także sposób, w jaki system jest projektowany, wdrażany i utrzymywany. Te ograniczenia wynikają z szerszego kontekstu biznesowego, w którym system ma funkcjonować, i mogą mieć znaczący wpływ na decyzje architektoniczne. Typowe ograniczenia biznesowe dotyczyć mogą takich obszarów jak:
Budżet i zasoby finansowe. Ograniczenia budżetowe mogą wpływać na wybór technologii, infrastruktury i narzędzi. Może to prowadzić do decyzji o wykorzystaniu open source zamiast rozwiązań komercyjnych lub wyboru chmury publicznej zamiast infrastruktury on-premise.
Przykład: Ograniczony budżet może skłonić do wyboru architektury opartej na mikroserwisach wdrażanych w chmurze, co pozwala na elastyczne skalowanie i optymalizację kosztów.
Harmonogram i terminy. Presja czasowa może wpływać na decyzje dotyczące złożoności architektury i wyboru gotowych komponentów.
Może to prowadzić do wyboru bardziej pragmatycznych, szybszych do wdrożenia rozwiązań.
Przykład: Krótki termin realizacji może skłonić do wyboru architektury monolitycznej zamiast bardziej złożonej, ale potencjalnie lepszej w długim terminie architektury mikroserwisowej.
Zgodność z regulacjami i standardami branżowymi. Wymagania prawne i regulacyjne mogą narzucać określone rozwiązania architektoniczne. Może to wpływać na decyzje dotyczące przechowywania danych, mechanizmów audytu czy bezpieczeństwa.
Przykład: Wymogi GDPR mogą wymusić architekturę umożliwiającą łatwe zarządzanie danymi osobowymi i ich usuwanie na żądanie użytkownika.
Strategia biznesowa i plany rozwoju. Długoterminowe cele biznesowe mogą wpływać na decyzje architektoniczne dotyczące skalowalności i elastyczności systemu.
Może to prowadzić do wyboru architektury umożliwiającej łatwe dodawanie nowych funkcji lub integrację z przyszłymi systemami.
Przykład: Plany ekspansji na nowe rynki mogą skłonić do projektowania architektury wspierającej wielojęzyczność i lokalizację.
Istniejące procesy biznesowe i systemy. Konieczność integracji z istniejącymi procesami i systemami może ograniczać wybory architektoniczne. Może to wpływać na decyzje dotyczące interfejsów, formatów danych czy protokołów komunikacyjnych.
Przykład: Istniejący system ERP może wymusić architekturę opartą na integracji poprzez określone API lub systemy kolejkowania wiadomości.
Kultura organizacyjna i struktura zespołów.
Sposób organizacji pracy i struktura zespołów mogą wpływać na wybór architektury.
Może to prowadzić do decyzji o modularyzacji systemu lub wyborze określonych narzędzi do zarządzania kodem i wdrożeniami.
Przykład: Organizacja z rozproszonymi zespołami może preferować architekturę mikroserwisową, umożliwiającą niezależną pracę nad różnymi komponentami systemu.
Oczekiwania klientów i użytkowników. Preferencje i oczekiwania klientów mogą wpływać na decyzje architektoniczne dotyczące interfejsu użytkownika, wydajności czy dostępności systemu. Może to prowadzić do wyboru architektury wspierającej responsywność, szybkie ładowanie strony czy pracę offline.
Przykład: Oczekiwania użytkowników dotyczące natychmiastowej aktualizacji danych mogą skłonić do wyboru architektury opartej na WebSockets albo Server-Sent Events.
Polityka licencyjna i własność intelektualna. Ograniczenia dotyczące licencji oprogramowania czy własności intelektualnej mogą wpływać na wybór komponentów i technologii. Może to prowadzić do decyzji o budowie własnych rozwiązań zamiast korzystania z gotowych, ale potencjalnie problematycznych licencyjnie komponentów.
Przykład: Restrykcyjna polityka firmy dotycząca open source może wymusić architekturę opartą głównie na rozwiązaniach własnych lub komercyjnych.
Ważne jest by architekt systemowy był w stanie efektywnie komunikować się z interesariuszami biznesowymi, rozumieć ich potrzeby i ograniczenia, oraz tłumaczyć, jak te ograniczenia wpływają na decyzje architektoniczne. Często wymaga to umiejętności negocjacji i znajdowania kompromisów między różnymi, czasem sprzecznymi, wymaganiami biznesowymi. Tutaj także warto jest zauważyć, że ograniczenia biznesowe mogą się zmieniać w czasie, wraz z ewolucją strategii firmy czy zmianami na rynku. Dlatego ważne jest, aby architektura była elastyczna i adaptowalna, zdolna do ewolucji wraz ze zmieniającymi się potrzebami biznesowymi.
Wymagania w procesie projektowania architektury
Proces projektowania architektury i jej rozwoju nie jest łatwy. Wystarczy tylko zerknąć na powyżej zdefiniowane obszary i niemal od razu widać, ile różnych czynników musi uwzględnić architekt. Co więcej sam niewiele zdziała i tu pojawia się niezbędna rola analityka.
W pierwszej fazie realizacji przedsięwzięcia analityk jest głównym punktem kontaktu z interesariuszami, zbierając i dokumentując wymagania. Architekt wspiera analityka, dostarczając technicznej perspektywy i pomagając w identyfikacji potencjalnych wyzwań technologicznych. Wspólnie prowadzą warsztaty i wywiady, gdzie analityk koncentruje się na aspektach biznesowych, a architekt na technicznych implikacjach wymagań.
Następnie analityk inicjuje proces kategoryzacji, grupując wymagania według ich charakteru (funkcjonalne, niefunkcjonalne) i obszarów biznesowych. Architekt wspiera ten proces, dodając techniczną perspektywę i pomagając w identyfikacji wymagań niefunkcjonalnych, które mogą nie być oczywiste dla interesariuszy biznesowych. Wspólnie pracują nad priorytetyzacją, gdzie analityk wnosi wiedzę o biznesowej wartości wymagań, a architekt o ich technicznej złożoności i wpływie na architekturę.
W kolejnym etapie architekt prowadzi proces mapowania, identyfikując jak wymagania przekładają się na konkretne elementy architektury. Analityk wspiera ten proces, zapewniając, że intencje biznesowe stoją za wymaganiami są właściwie zrozumiane i uwzględnione w architekturze. Wspólnie pracują nad rozwiązywaniem konfliktów między wymaganiami, gdzie analityk reprezentuje perspektywę biznesową, a architekt techniczną. Analityk pomaga w weryfikacji, czy zaproponowane rozwiązania architektoniczne rzeczywiście spełniają oryginalne wymagania biznesowe.
Kluczem do skutecznej współpracy jest ciągła komunikacja i wzajemne zrozumienie. Analityk musi rozumieć podstawowe koncepcje architektoniczne, aby efektywnie komunikować wymagania biznesowe, podczas gdy architekt powinien mieć dobre zrozumienie procesów biznesowych, aby proponować odpowiednie rozwiązania techniczne. Regularne spotkania, wspólne sesje modelowania i przeglądy dokumentacji pomagają w utrzymaniu spójności między wymaganiami biznesowymi a rozwiązaniami architektonicznymi.
Ta współpraca nie kończy się na etapie projektowania – powinna być kontynuowana przez cały cykl życia rozwiązania, zapewniając, że ewoluujące wymagania biznesowe są właściwie odzwierciedlane w architekturze systemu, a ograniczenia techniczne są odpowiednio komunikowane interesariuszom biznesowym.
Podsumowanie
Podsumowując. Projektowanie architektury systemu wymaga uwzględnienia szerokiego spektrum wymagań – od funkcjonalnych, przez niefunkcjonalne, po ograniczenia techniczne i biznesowe. Każdy z tych elementów ma istotny wpływ na końcowy kształt architektury. Co więcej, wymagania nie są statyczne; ewoluują wraz z zmianami w środowisku biznesowym, technologicznym i regulacyjnym. Oznacza to, że architektura musi być elastyczna, aby adaptować się do tych zmian. I jest to niewątpliwie trudne, bo projektowanie architektury często wymaga znalezienia równowagi między różnymi, czasem sprzecznymi wymaganiami. Umiejętność identyfikacji i zarządzania tymi kompromisami jest kluczowa dla sukcesu projektu.
Wydaje się, że relacje między wymaganiami a architekturą systemów będą stawać się coraz bardziej złożone. Pojawiające się trendy technologiczne, takie jak sztuczna inteligencja, internet rzeczy czy blockchain, będą stawiać przed architektami nowe wyzwania i otwierać nowe możliwości. Jednocześnie, rosnąca świadomość kwestii takich jak prywatność danych, zrównoważony rozwój czy dostępność, będzie wprowadzać nowe rodzaje wymagań, które architekci będą musieli uwzględniać w swoich projektach.
W tym kontekście, umiejętność efektywnego zarządzania wymaganiami i ich wpływem na architekturę będzie stawać się coraz bardziej krytyczna. Architekci systemów będą musieli nie tylko rozumieć techniczne aspekty swojej pracy, ale także być świadomi szerszego kontekstu biznesowego, społecznego i środowiskowego, w którym ich systemy funkcjonują.
Jako architekci i analitycy, musimy pamiętać, że nasza rola wykracza poza proste przekładanie wymagań na kod. Jesteśmy odpowiedzialni za tworzenie systemów, które nie tylko spełniają bieżące potrzeby, ale są także przygotowane na przyszłe wyzwania. Wymaga to od nas ciągłego uczenia się, adaptacji do nowych technologii i metod, oraz głębokiego zrozumienia zarówno technicznych, jak i biznesowych aspektów naszej pracy.
Ostatecznie, sztuka projektowania architektury systemów polega na znalezieniu idealnej równowagi między różnorodnymi wymaganiami, ograniczeniami i możliwościami. To właśnie ta równowaga pozwala nam tworzyć systemy, które nie tylko działają, ale także inspirują, ewoluują i przynoszą rzeczywistą wartość dla ich użytkowników i organizacji.
