[정보처리기사 필기] 1과목. 소프트웨어 설계 (3)

소프트웨어 아키텍처
소프트웨어의 골격이 되는 기본 구조이자, 소프트웨어를 구성하는 요소들 간의 관계를 표현하는 시스템의 구조 또는 구조체. 개발 시 적용되는 원칙과 지침, 이해관계자들의 의사소통 도구. 좋은 품질을 유지하면서 사용자의 비기능적 요구사항으로 나타난 제약을 반영하고, 기능적 요구사항을 구현하는 방법을 찾는 해결 과정. 애플리케이션의 분할 방법과 분할된 모듈에 할당될 기능, 모듈 간의 인터페이스 등을 결정. 크게 상위 설계와 하위 설계로 구분. 기본 원리로 모듈화, 추상화, 단계적 분해, 정보은닉이 있다.

	상위 설계	하위 설계
별칭	아키텍처 설계, 예비 설계	모듈 설계, 상세 설계
설계 대상	시스템의 전체적인 구조	시스템의 내부 구조 및 행위
세부 목록	구조, DB, 인터페이스	컴포넌트, 자료 구조, 알고리즘

모듈화(Modularity)
소프트웨어의 성능을 향상시키거나 시스템의 수정 및 재사용, 유지 관리 등이 용이하도록 시스템의 기능들을 모듈 단위로 나누는 것. 자주 사용되는 기능들을 공통 모듈로 구성하여 프로젝트의 재사용성 향상. 너무 작게 나누면 개수가 많아져 모듈 간의 통합 비용이 많이 들고, 너무 크게 나누면 모듈 하나의 개발 비용이 많이 든다.
추상화(Abstraction)
문제의 전체적이고 포괄적인 개념을 설계한 후 차례로 세분화하여 구체화시켜 나가는 것. 완전한 시스템을 구축하기 전에 그 시스템과 유사한 모델을 만들어서 여러 가지 요인들을 테스트할 수 있다. 최소의 비용으로 실제 상황에 대처, 시스템의 구조 및 구성을 대략적으로 파악 가능(종류 : 과정 추상화, 데이터 추상화, 제어 추상화)
과정 추상화 : 자세한 수행 과정을 정의하지 않고, 전반적인 흐름만 파악할 수 있게 설계
자료(데이터) 추상화 : 데이터의 세부적인 속성이나 용도를 정의하지 않고, 데이터 구조를 대표할 수 있는 표현으로 대체
제어 추상화 : 이벤트 발생의 정확한 절차나 방법을 정의하지 않고, 대표할 수 있는 표현으로 대체
단계적 분해(Stepwise Refinement)
Niklaus Wirth에 의해 제안된 하향식 설계 전략. 문제를 상위의 중요 개념부터 하위의 개념으로 구체화 시키는 분할 방법. 추상화의 반복에 의해 세분화. 기능에서부터 시작하여 점차적으로 구체화. 알고리즘, 자료 구조 등 상세한 내역은 뒤로 미루어 진행
정보 은닉(Information Hiding)
한 모듈 내부에 포함된 절차와 자료들의 정보가 감추어져 다른 모듈이 접근하거나 변경하지 못하도록 하는 기법. 반드시 정보 은닉된 모듈과 커뮤니케이션할 필요가 있을 때는 필요한 정보만 인터페이스를 통해 주고 받는다. 정보 은닉을 통해 모듈을 독립적으로 수행. 하나의 모듈이 변경되더라도 다른 모듈에 영향을 주지 않으므로 수정, 시험, 유지보수가 용이
소프트웨어 아키텍처의 품질 속성
요구하는 수준의 품질을 유지 및 보장할 수 있게 설계되었는지 확인하기 위해 품질 평가 요소들을 시스템 측면, 비즈니스 측면, 아키텍처 측면으로 구분하여 구체화시켜 놓은 것
시스템 측면

성능	이벤트가 발생했을 때, 적절하고 빠르게 처리
보안	허용되지 않은 접근을 막고, 허용한 접근에는 적절한 서비스 제공
가용상	장애 없이 정상적으로 서비스 제공
기능성	요구한 기능을 만족스럽게 구현
사용성	소프트웨어를 사용하는데 헤매지 않도록 명확하고 편리하게 구현
변경 용이성	처음 설계 목표와 다른 하드웨어나 플랫폼에서도 동작할 수 있도록 구현
확장성	시스템의 용량, 처리능력 등을 확장시켰을 때 이를 효과적으로 활용할 수 있도록 구현
기타 속성	테스트 용이성, 배치성, 안정성 등이 있다

비즈니스 측면

시각 적시성	정해진 시간에 맞춰 프로그램 출시
비용과 혜택	개발 비용을 더 투자하여 유연성이 높은 아키텍처를 만들지 결정 (유연성이 떨어지면 유지보수에 많은 비용 소모)
예상 시스템 수명	시스템을 얼마나 오래 사용할 것인지 고려 (수명이 길려면 시스템 품질의 '변경 용이성', '확장성'을 중요하게 고려)
기타 속성	목표 시장, 공개 일정, 기존 시스템과의 통합 등이 있다

아키텍처 측면

개념적 무결성	시스템과 시스템을 이루는 구성요소들 간의 일관성 유지
정확성, 완결성	요구사항과 요구사항을 구현하기 위해 발생하는 제약사항들을 모두 충족
구축 가능성	모듈 단위로 구분된 시스템을 적절하게 분배하여 유연하게 일정을 변경할 수 있도록 함
기타 속성	변경성, 시험성, 적응성, 일치성, 대체성 등이 있다

소프트웨어 아키텍처의 설계 과정(순서)
1. 설계 목표 설정 : 개발 방향을 명확히 하기 위해 설계에 영향을 주는 비즈니스 목표, 우선순위 등의 요구사항을 분석하여 전체 시스템의 설계 목표를 설정
2. 시스템 타입 결정 : 시스템과 서브시스템의 타입 결정, 설계 목표와 함계 고려하여 아키텍처 패턴 선택
3. 아키텍쳐 패턴 적용 : 아키텍처 패턴을 참조하여 시스템의 표준 아키텍처를 설계
4. 서브시스템의 구체화 : 서브시스템의 기능 및 서브시스템 간의 상호작용을 위한 동작과 인터페이스 정의
5. 검토 : 아키텍처가 설계 목표에 부합하는지, 요구사항이 잘 반영되었는지, 설계의 기본 원리를 만족하는지 등을 검토
시스템 타입
대화형 시스템 : 사용자의 요구가 발생하면 시스템이 이를 처리하고 반응
이벤트 중심 시스템 : 외부 상태 변화에 따라 동작
변환형 시스템 : 데이터가 입력되면 정해진 작업들을 수행하여 결과를 출력
객체 영속형 시스템 : 데이터베이스를 사용하여 파일을 효과적으로 저장, 검색, 갱신
협약(Contract)의 의한 설계
선행 조건(Precondition) : 오퍼레이션이 호출되기 전 참이 되어야 할 조건
결과 조건(Postcondition) : 오퍼레이션이 수행된 후 참이 되어야 할 조건
불변 조건(Invariant) : 오퍼레이션이 실행되는 동안 참이 되어야 할 조건
아키텍처 패턴(아키텍처 스타일, 표준 아키텍처)
아키텍처를 설계할 때 참조할 수 있는 전형적인 해결 방식 또는 예제. 시스템의 구조를 구성하기 위한 기본적인 윤곽 제시. 서브시스템들과 그 역할이 정의되어 있고, 서브시스템 사이의 관계와 여러 규칙, 지침 등이 포함
아키텍처 패턴의 장점
시행착오를 줄여 개발 시간 단축.