Что такое N-уровневая архитектура? (Определение, преимущества и недостатки)

15 июля 2021 г.

В вычислительной технике архитектура программного обеспечения относится к организации приложения, включая физическую структуру системы и то, как компоненты программного обеспечения взаимодействуют друг с другом. N-уровневая архитектура, также известная как многоуровневая архитектура, является общей структурой для организации приложений. Если вы работаете в области разработки программного обеспечения, веб-разработки или в смежных областях, понимание этой формы архитектуры может помочь вам более эффективно удовлетворять требования ваших клиентов.

В этой статье мы дадим определение N-уровневой архитектуре, объясним, когда ее следует использовать, рассмотрим ее плюсы и минусы и опишем, как она может работать на виртуальной машине.

Что такое N-уровневая архитектура?

N-уровневая архитектура относится к структуре программного приложения, разделенной на несколько уровней. Уровень — это уровень приложения, которое работает на собственной инфраструктуре или сервере, а уровень — это подразделение приложения, выполняющее дискретный набор функций.

«N» в N-уровне представляет собой неопределенное число, поэтому количество уровней в N-уровневой архитектуре не ограничено. При этом в программном приложении часто бывает три уровня: уровень представления, уровень приложения и уровень данных, хотя их может быть меньше или больше. Эти слои работают вместе, чтобы сформировать законченное приложение. Однако в N-уровневом приложении каждый уровень также функционирует независимо от других. Функции каждого слоя:

Презентация

Уровень представления или клиента — это то, что видит конечный пользователь и с чем взаимодействует при использовании приложения. Этот уровень позволяет пользователю взаимодействовать с программным обеспечением, передавая информацию о своих действиях, такую ​​как щелчки мышью и команды клавиатуры, на прикладной уровень. Например, на странице входа веб-сайта на основе учетной записи есть поле, в котором вы можете ввести свое имя пользователя, другое поле для вашего пароля и интерактивные параметры для входа или запроса напоминания пароля. Это все видимые элементы на странице, через которые можно выполнять действия.

Заявление

Уровень приложения, также известный как уровень бизнес-логики, содержит бизнес-логику или правила и алгоритмы, управляющие обменом данными между другими уровнями. Этот уровень отвечает за функциональность программного обеспечения и действует как посредник между уровнем представления и бизнес-уровнем. Когда пользователь вводит действия через уровень представления, прикладной уровень обрабатывает и передает эту информацию на уровень данных, из которого он извлекает соответствующие данные для выполнения действия. Этот обмен позволяет программному обеспечению выполнять операции в соответствии с командами пользователя.

Данные

Уровень данных хранит и управляет данными, которые обрабатывает программное обеспечение. Он связывается с уровнем приложений, чтобы помочь пользователю выполнять действия. Например, когда вы хотите обновить приложение на смартфоне, уровень данных приложения содержит информацию, необходимую для выполнения этой операции, и уровень приложения извлекает информацию оттуда.

Когда использовать N-уровневую архитектуру

Многоуровневая архитектура часто является выбором для инфраструктуры как услуги или IaaS, формы облачных вычислений, которая предлагает вычислительные функции и ресурсы через Интернет на основе оплаты по мере использования. Такие модели, как IaaS, полагаются на пользователей, имеющих надежный доступ к серверам, а многоуровневая архитектура обеспечивает более надежную доступность службы. Например, в одноуровневой инфраструктуре есть только один сервер, поэтому отказ сервера сделает приложение непригодным для использования. Однако выход из строя хотя бы одного сервера в N-уровневой системе позволил бы сохранить некоторые функции, поскольку остальные серверы будут работать.

Преимущества N-уровневой архитектуры

N-уровневая архитектура предлагает ряд преимуществ, в том числе:

Доступность

Как уже упоминалось, N-уровневая архитектура может повысить доступность приложения, поскольку ошибка или сбой на одном уровне с меньшей вероятностью повлияет на функциональность других уровней. Более постоянная доступность может способствовать хорошо зарекомендовавшему себя программному продукту или услуге, поскольку пользователи могут полагаться на то, что приложение будет функционировать должным образом в любой момент времени.

Безопасность

Прикладной уровень — это то, что позволяет двум другим уровням взаимодействовать друг с другом, поэтому он может вести себя как брандмауэр, не позволяя угрозам распространяться по всей системе. Кроме того, поскольку каждый уровень работает в своей собственной инфраструктуре, можно применять разные уровни защиты. Такой адаптированный подход позволяет удовлетворять разрозненные потребности в безопасности для каждого уровня.

Масштабируемость

Отдельная инфраструктура для каждого уровня также позволяет масштабировать их по мере необходимости. Если вы обнаружите, что у вас возросли требования к данным, вы можете обновить уровень данных, не затрагивая ни один из двух других уровней. Управляемая масштабируемость такого рода может помочь вам быстрее масштабироваться, поскольку вам, вероятно, потребуется меньше ресурсов для расширения возможностей только одной части системы.

Обслуживание

Многоуровневая архитектура может улучшить обслуживание вашего программного обеспечения, поскольку разные люди могут управлять отдельными уровнями, не влияя на управление другими уровнями. Это может помочь гарантировать, что соответствующий человек отвечает за данный уровень. Например, веб-дизайнер был бы подходящим участником для управления уровнем представления, но другие лучше подходили бы для управления уровнем данных или приложений.

Недостатки N-уровневой архитектуры

Существуют некоторые проблемы, связанные с N-уровневой архитектурой, такие как:

Представление

Большее количество уровней также означает большее количество сетей и устройств, связанных с системой, и это может привести к снижению производительности приложения, особенно если пропускная способность сети и технические характеристики оборудования недостаточно высоки. Чтобы смягчить или решить эту проблему, важно убедиться, что вы поддерживаете быструю сеть и работоспособные компьютеры. Это может гарантировать, что вы получите максимальную отдачу от своего программного обеспечения N-уровня.

Расходы

Каждый уровень, связанный с программным приложением, требует большего количества оборудования, потребностей в развертывании и обслуживании, что увеличивает стоимость. Таким образом, рекомендуется свести к минимуму количество уровней в программной системе. Ограничение его тремя уровнями может помочь снизить затраты, обеспечивая при этом преимущества, упомянутые выше.

N-уровневая архитектура на виртуальной машине

Виртуальная машина или ВМ — это компьютерный код, который функционирует так же, как физическое вычислительное устройство, предлагая ЦП, память и емкость хранилища, которые существуют на удаленном сервере или хост-компьютере. Вы можете настроить N-уровневую архитектуру на виртуальной машине для повышения безопасности и тестирования различных конфигураций. В многоуровневой архитектуре на основе виртуальных машин используется несколько виртуальных машин на каждом уровне, что обеспечивает более быстрое восстановление и сохранение функциональности в случае ошибки или сбоя. Виртуальные машины в пределах уровня должны работать в своей собственной подсети или в меньшей сети внутри большей, чтобы улучшить безопасность и организацию.