El diseño de sistemas es el proceso de definir la arquitectura, los componentes, los módulos, las interfaces y los datos de un sistema para satisfacer requisitos específicos. Implica traducir los requisitos del usuario en un plan detallado que oriente la fase de implementación. El objetivo es crear una estructura bien organizada y eficiente que cumpla con el propósito previsto teniendo en cuenta factores como la escalabilidad, la mantenibilidad y el rendimiento.

Dominar el diseño de sistemas es crucial para cualquiera que busque construir sistemas robustos y escalables. Nuestro completo Curso de Diseño de Sistemas le proporciona el conocimiento y las habilidades para sobresalir en esta área. A través de ejemplos prácticos y conocimientos de expertos, aprenderá cómo traducir de forma eficaz los requisitos de los usuarios en diseños detallados que puedan implementarse con éxito.

Temas importantes para el diseño de sistemas

• ¿Por qué aprender Diseño de Sistemas?
• Objetivos del diseño del sistema
• Componentes del diseño del sistema
• Ciclo de vida del diseño del sistema (SDLC)
• Arquitectura del sistema
• Modularidad e interfaces en el diseño de sistemas.
• Evolución/actualización/escala de un sistema existente
• Ejemplo de diseño de sistema: sistema de reservas de aerolíneas
• Ventajas del diseño del sistema

¿Por qué aprender Diseño de Sistemas?

En cualquier proceso de desarrollo, ya sea software o cualquier otra tecnología, la etapa más importante es Diseño . Sin la fase de diseño, no se puede pasar a la parte de implementación o prueba. Lo mismo ocurre con el Sistema.

El diseño de sistemas no sólo es un paso vital en el desarrollo del sistema, sino que también proporciona la columna vertebral para manejar escenarios excepcionales porque representa la lógica empresarial del software.

La importancia de la fase de diseño del sistema en SDLC

tipos de bucle for

De los pasos anteriores del SDLC, queda claro que el diseño del sistema actúa como una columna vertebral porque no importa qué tan bien se ejecute la parte de codificación, más adelante se vuelve irrelevante si el diseño correspondiente no es bueno. Entonces, aquí obtenemos información vital y crucial sobre por qué se pregunta en todas las empresas basadas en productos.

Objetivos del diseño de sistemas

1. Sentido práctico : Necesitamos un sistema que debería apuntar al conjunto de audiencias (usuarios) correspondientes al que están diseñando.
2. Exactitud : El diseño del sistema anterior debe diseñarse de tal manera que cumpla con casi todos los requisitos en torno a los cuales está diseñado, ya sean funcionales o no funcionales.
3. Lo completo : El diseño del sistema debe cumplir con todos los requisitos del usuario.
4. Eficiente : El diseño del sistema debe ser tal que no se use en exceso, superando el costo de los recursos ni en uso insuficiente, ya que ahora sabemos que resultará en una baja producción (salida) y un menor tiempo de respuesta (latencia).
5. Fiabilidad : El sistema diseñado debe estar cerca de un entorno libre de fallas durante un período de tiempo determinado.
6. Mejoramiento : Es probable que el tiempo y el espacio sean lo que hacemos para que los fragmentos de código de componentes individuales funcionen en un sistema.
7. Escalable (flexibilidad) : El diseño del sistema debe ser adaptable con el tiempo según las diferentes necesidades de los usuarios de los clientes, que sabemos que seguirán cambiando con el tiempo. El mejor ejemplo aquí es la conocida firma: Nokia. Es el aspecto más importante al diseñar sistemas y es el resultado de por qué 1 de cada 100 nuevas empresas tienen éxito a largo plazo; el mejor ejemplo aquí es techcodeview.com.

Objetivos del diseño del sistema

Nota: El diseño del sistema también nos ayuda a lograr la tolerancia a fallas, que es la capacidad de un software para continuar funcionando cuando falla incluso uno o dos componentes.

sistema operativo de red

Ahora, después de echar un vistazo y repasar los objetivos anteriores, analicemos las ventajas del diseño de sistemas para comprenderlo mejor, ya que las siguientes ventajas acercan aún más nuestra comprensión a la vida real.

Componentes del diseño de sistemas

A continuación se muestran algunos de los componentes principales del diseño del sistema. discutido brevemente. La versión detallada de esto se discutirá en diferentes publicaciones:

1. Equilibradores de carga: Componente más crucial para las medidas de escalabilidad, disponibilidad y rendimiento de los sistemas.
2. Tiendas de valor clave: Es un sistema de almacenamiento similar a las tablas hash donde los almacenes clave-valor son tablas hash distribuidas.
3. Almacenamiento de blobs: Blob significa objetos binarios grandes y, como su nombre indica, es un almacenamiento para datos no estructurados como YouTube y Netflix.
4. Bases de datos: Es una colección organizada de datos para que se pueda acceder a ellos y modificarlos fácilmente.
5. Limitadores de velocidad: Estos establecen el número máximo de solicitudes que un servicio puede cumplir.
6. Sistema de monitoreo: Se trata básicamente de software donde el administrador del sistema monitorea infraestructuras como ancho de banda, CPU, enrutadores, conmutadores, etc.
7. Cola de mensajería del sistema distribuido: Medio de transacción entre productores y consumidores.
8. Generador de ID único distribuido: En el caso de grandes sistemas distribuidos, en cada momento se están produciendo múltiples tareas por lo que para distinguirlas se asigna una etiqueta correspondiente a cada evento.
9. Búsqueda distribuida: En cada sitio web, la información crucial que buscarán los visitantes se incluye en la barra de búsqueda.
10. Servicios de registro distribuido: Seguimiento de secuencias de eventos de un extremo a otro.
11. Programador de tareas distribuido: Recursos computacionales como CPU, memoria, almacenamiento, etc.

Componentes del diseño del sistema

Ciclo de vida del diseño del sistema (SDLC)

El ciclo de vida del diseño del sistema (SDLC) es un proceso integral que describe los pasos involucrados en el diseño y desarrollo de un sistema, ya sea una aplicación de software, una solución de hardware o un sistema integrado que combina ambos. Abarca una serie de fases que guían a los ingenieros a través de la creación de un sistema que se alinea con las necesidades del usuario y los objetivos organizacionales. El SDLC tiene como objetivo garantizar que el producto final sea confiable, escalable y mantenible.

Las Fases (Etapas) del Ciclo de Vida del Diseño del Sistema son:

1. Planificación
2. Estudio de factibilidad
3. Diseño de sistemas
4. Implementación
5. Pruebas
6. Despliegue
7. Mantenimiento y soporte

Arquitectura del sistema

La arquitectura de software es una forma en la que definimos cómo se representan los componentes de un diseño diseño e implementación de software .

Es básicamente el diseño esquelético de un sistema de software que representa componentes, niveles de abstracción y otros aspectos de un sistema de software. Para entenderlo en un lenguaje sencillo, el objetivo o la lógica de una empresa debe ser muy claro y estar presentado en una sola hoja de papel. Aquí se encuentran los objetivos de grandes proyectos y guías adicionales para la ampliación para el sistema existente y los sistemas futuros que se ampliarán.

Patrones de arquitectura del sistema

Hay varias formas de organizar los componentes en la arquitectura de software. Y las diferentes organizaciones predefinidas de componentes en las arquitecturas de software se conocen como patrones de arquitectura de software. Se probaron y probaron muchos patrones. La mayoría de ellos han resuelto con éxito diversos problemas. En cada patrón, los componentes se organizan de manera diferente para resolver un problema específico en las arquitecturas de software.

Los diferentes tipos de patrones de arquitectura de software incluyen:

1. Patrón en capas
2. Patrón cliente-servidor
3. Patrón basado en eventos
4. Patrón de micronúcleo
5. Patrón de microservicios

Patrones de arquitectura del sistema

Modularidad e interfaces en el diseño de sistemas.

• Diseño modular se refiere a un método/procedimiento para el diseño de productos que implica integrar o combinar elementos más pequeños e independientes para crear un producto terminado. Un producto grande (como un automóvil) se puede separar en componentes más pequeños y simples que se desarrollan y producen por separado utilizando el enfoque de diseño modular. El producto final se crea integrando (o ensamblando) cada uno de estos componentes.
• Interfaces en el diseño de sistemas es el área donde interactúan los usuarios. Consiste en las pantallas que facilitan la navegación del sistema, las pantallas y formularios que recopilan datos y los informes del sistema.

Evolución/actualización/escala de un sistema existente

Con el aumento en el uso de la tecnología, ya sea en línea o fuera de línea, ahora es imprescindible que todo desarrollador diseñe y cree una sistema escalable . Si el sistema no es escalable, con el aumento de usuarios, es muy probable que el sistema colapse. De ahí que entre en juego el concepto de escalamiento.

comparación de cadenas java

Supongamos que hay un sistema con configuraciones de disco y RAM específicos que está manejando tareas. Ahora, si necesitamos evolucionar nuestro sistema o ampliarlo, tenemos dos opciones.

1. Especificaciones de actualización del sistema existente: Simplemente estamos mejorando el procesador actualizando la RAM y el tamaño del disco y muchos otros componentes. Tenga en cuenta que aquí no nos importa la escalabilidad y disponibilidad del ancho de banda de la red. Aquí, según la evolución, estamos trabajando en el factor de disponibilidad considerando solo que se mantendrá la escalabilidad. Esto se conoce como escala vertical.
2. Cree un sistema distribuido conectando varios sistemas entre sí: Vemos arriba que si la escalabilidad no está a la altura, entonces necesitamos múltiples sistemas para esta medida, ya que las medidas de disponibilidad tienen una limitación. Para poder escalar, necesitamos más sistemas (más trozos de bloques) y esto se conoce como escalamiento horizontal.

Evolución/actualización/escala de un sistema existente

Los datos fluyen entre sistemas a través de Diagramas de flujo de datos o DFD .

Diagramas de flujo de datos o DFD Se define como una representación gráfica del flujo de datos a través de la información. DFD está diseñado para mostrar cómo se divide un sistema en porciones más pequeñas y resaltar el flujo de datos entre estas partes.

A continuación se muestra un ejemplo para demostrar la estructura básica del diagrama de flujo de datos:

Estructura básica del diagrama de flujo de datos

archivo abierto java

Componentes de un DFD:

Representación	Acción realizada
Cuadrado	Define la fuente de destino de los datos.
Flecha	Identifica el flujo de datos y actúa como un conducto a través del cual fluye la información.
Círculo/Burbuja	Representa un proceso que transforma el flujo de datos entrantes en datos salientes.
Rectángulo abierto	Es un almacén de datos o datos en reposo/repositorio temporal de datos.

Nota: El remitente y el destinatario deben escribirse siempre en mayúsculas. Más bien, es una buena práctica utilizar letras mayúsculas o lo que sea que se coloque en un cuadro cuadrado según las convenciones de DFD.

Ejemplo de diseño de sistema: sistema de reservas de aerolíneas

Ahora que hasta ahora hemos discutido los conceptos básicos del diseño de sistemas, comprendamos el diseño de sistemas a través de un ejemplo básico: el sistema de reservas de aerolíneas.

Para comprender mejor los componentes y el diseño del sistema de reservas de aerolíneas, primero revisemos su diagrama de flujo a nivel de contexto:

Ejemplo de diseño de sistema: sistema de reservas de aerolíneas

Entendamos ahora el DFD del Sistema de Reservas de Aerolíneas:

• En el diagrama de flujo anterior, Pasajero , Agente de viajes , Aerolínea son las fuentes a través de las cuales migran los datos.
• Aquí los datos se transmiten desde Pasajero para reservar un billete de avión como se muestra con el signo de flecha DFD donde se coloca la solicitud de viaje.
• Ahora, estos datos se transmiten a través de dos fuentes, como se muestra arriba, a saber, ' Agente de viajes ' y ' Aerolínea ' donde si el asiento está disponible Preferencias y Vuelo La solicitud se realiza a la fuente.
• El Agente de Viajes y la emisión de boletos correspondiente se realizan según lo solicitado.
• Si no hay ningún billete disponible, se realiza una solicitud de reserva de pasajero a la fuente: la aerolínea.

Ventajas del diseño del sistema

Tras una discusión detallada de la introducción al diseño de sistemas, es imprescindible ahora discutir sus ventajas y desventajas.

La mayor ventaja del diseño de sistemas es inculcar conciencia y creatividad en los desarrolladores de pila completa a través de la unión sinérgica de protocolos API, puertas de enlace, redes y bases de datos.

valor de cadena

Algunas de las principales ventajas del diseño de sistemas incluyen:

• Reduce el coste de diseño de un producto.
• Proceso de desarrollo de software rápido
• Ahorra tiempo total en SDLC
• Aumenta la eficiencia y consistencia de un programador.
• Ahorra recursos

Aprenda el diseño del sistema: Tutorial de diseño de sistemas