UML-Bereitstellungsdiagramme: Modellierung der Architektur verteilter Systeme
Ein UML-Bereitstellungsdiagramm ist eine Art von Diagramm in der Unified Modeling Language (UML), die verwendet wird, um die physische Bereitstellung von Softwarekomponenten und deren Beziehungen in einem System zu modellieren. Es konzentriert sich hauptsächlich auf die Darstellung von Hardware- und Softwareknoten in einem System und darauf, wie Software-Artefakte auf diese Knoten verteilt werden. Obwohl Bereitstellungsdiagramme nützlich sein können, um Teile eines verteilten Systems zu modellieren, können sie Einschränkungen haben, wenn ein vollständig verteiltes System modelliert werden soll.
Hier sind einige wichtige Punkte, die berücksichtigt werden sollten, wenn UML-Bereitstellungsdiagramme zur Modellierung verteilter Systeme verwendet werden:
- Physische Darstellung: Bereitstellungsdiagramme eignen sich gut zur Modellierung der physischen Aspekte eines verteilten Systems, wie der Zuordnung von Softwarekomponenten zu Hardwareknoten oder Servern. Sie helfen dabei, die Bereitstellungsarchitektur visuell darzustellen.
- Komponentenzuordnung: Sie können Bereitstellungsdiagramme verwenden, um festzulegen, welche Softwarekomponenten auf welchen Knoten oder Servern bereitgestellt werden. Dies kann hilfreich sein, um die Verteilung von Anwendungslogik und Diensten zu verstehen.
- Kommunikationspfade: Bereitstellungsdiagramme ermöglichen es Ihnen, Kommunikationspfade und Beziehungen zwischen Komponenten und Knoten darzustellen. Sie können Netzwerkverbindungen und Kommunikationsprotokolle zwischen verteilten Komponenten darstellen.
- Begrenzte Abstraktion: Bereitstellungsdiagramme konzentrieren sich hauptsächlich auf die physische Bereitstellung von Komponenten. Sie können möglicherweise nicht alle hochgradigen architektonischen Aspekte eines vollständig verteilten Systems erfassen, wie Skalierbarkeit, Fehlertoleranz oder architektonische Muster wie Mikrodienste.
- Komplexität: Für große und komplexe vollständig verteilte Systeme können Bereitstellungsdiagramme komplex und schwer zu pflegen werden. Sie können kein umfassendes Bild des Verhaltens des Systems bieten, das besser durch andere UML-Diagramme wie Sequenzdiagramme oder Komponentendiagramme erfasst wird.
- Abstraktionsniveau: Wenn Sie die Interaktionen und das Verhalten verteilter Komponenten auf einer höheren Ebene modellieren müssen, können andere UML-Diagramme wie Sequenzdiagramme, Kommunikationsdiagramme oder Komponentendiagramme besser geeignet sein.
- Ergänzende Dokumentation: Bei der Modellierung eines vollständig verteilten Systems ist es oft notwendig, Bereitstellungsdiagramme durch zusätzliche Dokumentation wie Architekturdiagramme, Systemdesigndokumente und Netzwerktopologie-Diagramme zu ergänzen, um ein umfassenderes Verständnis des Systems zu ermöglichen.
- Spezialisierte Werkzeuge: Die Verwendung spezialisierter Modellierungswerkzeuge, die UML-Bereitstellungsdiagramme unterstützen, kann helfen, die Komplexität der Modellierung verteilter Systeme zu bewältigen.
UML-Bereitstellungsdiagramme sind wertvoll für die Modellierung der physischen Aspekte eines verteilten Systems, insbesondere wenn die Zuordnung von Softwarekomponenten zu Hardwareknoten veranschaulicht werden soll. Für die Modellierung des gesamten Verhaltens, der Interaktionen und architektonischen Aspekte eines komplexen und vollständig verteilten Systems müssen Bereitstellungsdiagramme jedoch möglicherweise durch andere UML-Diagramme und umfangreiche Dokumentation ergänzt werden, um eine umfassendere Darstellung zu schaffen.
Modellierung verteilter Systeme
Die Modellierung eines verteilten Systems mithilfe eines Bereitstellungsdiagramms ist eine gängige Praxis in der Softwaretechnik, um die physische Architektur und Bereitstellung verschiedener Komponenten und Knoten innerhalb eines verteilten Systems visuell darzustellen. Bereitstellungsdiagramme sind Teil der Unified Modeling Language (UML) und sind besonders nützlich für Planung, Gestaltung und Dokumentation komplexer verteilter Systeme. Hier ist eine Schritt-für-Schritt-Anleitung, wie man ein Bereitstellungsdiagramm für ein verteiltes System erstellt:
- Komponenten identifizieren:Beginnen Sie damit, die verschiedenen Komponenten und Knoten zu identifizieren, aus denen Ihr verteiltes System besteht. Komponenten können Softwareanwendungen, Datenbanken, Hardwaregeräte, Server oder andere relevante Entitäten sein. Listen Sie diese Komponenten auf und verstehen Sie ihre Wechselwirkungen.
- Knoten definieren:Knoten stellen die physischen oder virtuellen Rechenressourcen dar, auf denen die Komponenten bereitgestellt werden. Knoten können Server, Workstations, Cloud-Instanzen oder andere Hardware- oder Softwareumgebungen sein. Identifizieren und benennen Sie die Knoten in Ihrem System.
- Komponenten auf Knoten verteilen:Bestimmen Sie, welche Komponenten auf welchen Knoten bereitgestellt werden. Sie können mehrere Instanzen derselben Komponente auf verschiedenen Knoten ausführen, um Lastverteilung oder Redundanz zu erreichen. Verbinden Sie jede Komponente mit ihrem entsprechenden Knoten(m) über Bereitstellungskonnektoren.
- Kommunikationspfade angeben: Definieren Sie die Kommunikationspfade zwischen Komponenten und Knoten mithilfe von Kommunikationspfaden oder Assoziationen. Diese Pfade stellen die Verbindungen oder Netzwerkverbindungen zwischen verschiedenen Teilen Ihres Systems dar. Beschriften Sie diese Pfade mit Informationen über die Art der Kommunikation (z. B. HTTP, TCP/IP).
- Fügen Sie Stereotypen und Artefakte hinzu:Sie können Stereotypen verwenden, um zusätzliche Informationen zu Knoten und Komponenten hinzuzufügen, beispielsweise um anzugeben, ob ein Knoten ein physischer Server oder eine virtuelle Maschine ist. Artefakte können hinzugefügt werden, um Dateien, Bibliotheken oder andere mit Komponenten verbundene Ressourcen darzustellen.
- Fügen Sie Schnittstellen und Ports hinzu:Wenn Ihre Komponenten gut definierte Schnittstellen und Ports haben, können Sie sie in der Darstellung darstellen. Schnittstellen beschreiben die Methoden oder Dienste, die eine Komponente bereitstellt, während Ports spezifische Endpunkte für die Kommunikation darstellen.
- Beschriften Sie Knoten und Komponenten:Fügen Sie Beschriftungen zu Knoten und Komponenten hinzu, um weitere Informationen bereitzustellen, beispielsweise die Hardware-Spezifikationen von Knoten oder Versionsnummern von Softwarekomponenten.
- Berücksichtigen Sie Bereitstellungseinschränkungen:Wenn Ihr verteiltes System spezifische Bereitstellungseinschränkungen aufweist, beispielsweise welche Knoten miteinander kommunizieren können oder Sicherheitsanforderungen, stellen Sie sicher, dass Sie diese Einschränkungen in Ihrer Darstellung berücksichtigen.
- Überprüfen und verfeinern:Überprüfen Sie Ihr Bereitstellungsdigramm, um sicherzustellen, dass es die physische Architektur Ihres verteilten Systems genau darstellt. Führen Sie gegebenenfalls notwendige Verbesserungen durch, um Klarheit und Vollständigkeit zu erhöhen.
- Dokumentation:Berücksichtigen Sie die Erstellung einer begleitenden Dokumentation, die das Bereitstellungsdigramm erläutert, einschließlich Knotenspezifikationen, Komponentenbeschreibungen, Kommunikationsprotokolle und weiterer relevanter Informationen.
Hier ist ein vereinfachtes Beispiel für ein Bereitstellungsdigramm für eine grundlegende Webanwendung:
Die obige Abbildung zeigt die Topologie eines vollständig verteilten Systems, das auch als Objektdiagramm fungiert, da es ausschließlich Instanzen enthält. Innerhalb des Diagramms sind drei Konsole (dargestellt als anonyme Instanzen des stereotypisierten Knotens „console“) sichtbar mit dem Internet verbunden, das eindeutig als Singleton-Knoten dargestellt ist. Zudem sind drei Instanzen regionaler Server vorhanden, die als Frontends für Landesserver dienen, obwohl nur ein Landesserver dargestellt ist. Wie in der begleitenden Anmerkung angegeben, sind Landesserver miteinander verbunden, doch diese Verbindungen werden in diesem Diagramm nicht dargestellt.
Denken Sie daran, dass die Komplexität Ihres Bereitstellungsdiagramms von der Komplexität Ihres verteilten Systems abhängt. Es ist entscheidend, das Diagramm bei der Entwicklung Ihres Systems aufrechtzuerhalten und zu aktualisieren, um sicherzustellen, dass es weiterhin eine genaue Darstellung der Architektur Ihres Systems bleibt.
Zusammenfassung
Das bereitgestellte Diagramm bietet eine visuelle Darstellung der Topologie eines vollständig verteilten Systems. Dieses Bereitstellungsdigramm erfüllt eine doppelte Funktion, da es ausschließlich Instanzen zeigt und somit auch ein Objektdiagramm ist. Das Diagramm zeigt deutlich drei Konsole, jeweils als anonyme Instanzen mit dem Stereotyp „console“ dargestellt, alle mit dem Internet verbunden, das als Singleton-Knoten dargestellt ist. Zudem zeigt das Diagramm drei Instanzen regionaler Server, die als Frontends für Landesserver fungieren. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass nur ein Landesserver explizit dargestellt ist, und das Diagramm die Beziehungen zwischen den Landesservern nicht darstellt, wie in der begleitenden Anmerkung klargestellt wird.