Лабораторная работа 2

Тема: Проектирование архитектуры монолитной информационной системы
Части:

• Часть 1 — Технологическая и инфраструктурная архитектура монолита

• Часть 2 — Интеграционная архитектура монолита

• Часть 3 — Внутренняя структура монолита (слои, модули, компоненты)

Дисциплина: Проектирование архитектуры информационных систем
Продолжительность: 2 пары (3 академических часа)
Форма проведения: индивидуальная работа + публичная защита с обсуждением.

1. Цель лабораторной работы

Сформировать у студентов навыки проектирования монолитной архитектуры информационной системы:

• спроектировать технологическую и инфраструктурную архитектуру монолита (как и где разворачивается система);

• описать интеграционные взаимодействия монолита с внешними системами и подсистемами;

• спроектировать внутреннюю структуру монолита: слои, модули, основные компоненты и их связи.

2. Исходные условия и выбор темы

1. У каждого студента уже есть своя тема ИС, определённая после Лабораторной работы 1:

   • либо по собственным интересам (любая реалистичная ИС);

   • либо из списка наиболее популярных типов ИС с hh.ru (список будет предложен отдельно, после описания всех лабораторных).

2. Все артефакты ЛАБЫ 1 (контекст, стейкхолдеры, требования, логическая и информационная архитектура) считаются исходными данными для данной работы.

3. В рамках ЛАБЫ 2 для выбранной ИС студент рассматривает вариант архитектуры “монолит” (в дальнейшем в ЛАБЕ 3 будет рассмотрена альтернативная архитектура, например микросервисная).

3. Планируемые результаты

Студент должен уметь:

1. Проектировать схему развёртывания монолитной ИС (серверы, БД, окружение).

2. Определять интеграционные взаимодействия монолита с внешними системами и модулями.

3. Проектировать внутреннюю структуру монолита: слои (UI, бизнес-логика, данные), модули и компоненты.

4. Обосновывать, почему выбран монолитный подход и какие риски/ограничения он несёт.

5. Представлять результаты в виде диаграмм и текстового описания, умея публично защитить архитектурные решения.

4. Требования к программным средствам

• текстовый редактор (Word, Google Docs и т.п.);

• редактор диаграмм: Draw.io / diagrams.net, Lucidchart, PlantUML, Visual Paradigm, StarUML и др.;

• ПО для показа презентации / диаграмм на проекторе.

5. Структура лабораторной работы

ЧАСТЬ 1. Технологическая и инфраструктурная архитектура монолита

Цель части:
Спроектировать, как монолитная ИС будет развёрнута в инфраструктуре: сервера, БД, дополнительные сервисы, сети.

Рекомендуемое время: 40–45 минут.

Задания

1. Определить основные инфраструктурные компоненты.
   Для своей ИС перечислите:

   • веб-/приложенийный сервер (или несколько серверов);

   • сервер(а) БД;

   • вспомогательные сервисы (кеш, файловое хранилище, почтовый сервер и т.п. — по необходимости);

   • балансировщик нагрузки (если требуется);

   • элементы безопасности (reverse proxy, firewall, VPN — при необходимости).

2. Определить схему развёртывания монолита.
   Ответьте на вопросы (кратко, но предметно):

   • Где физически или логически будет размещён монолит (on-premise, облако, смешанный вариант — концептуально)?

   • Будет ли использоваться кластер из нескольких экземпляров монолита или один экземпляр?

   • Как будет обеспечиваться резервирование БД (репликация, бэкапы)?

3. Построить диаграмму развёртывания (Deployment) для монолита.
   На диаграмме должны быть:

   • узлы (nodes): сервер приложения, сервер БД, внешние системы;

   • артефакты: монолитное приложение, база данных;

   • связи (сетевое взаимодействие, протоколы можно обозначить текстом);

   • по возможности — разделение на зоны (интернет, DMZ, внутренняя сеть).

4. Увязать инфраструктуру с нефункциональными требованиями.
   На основе сценариев качества из ЛАБЫ 1 кратко опишите:

   • как выбранная схема развёртывания помогает достичь нужной производительности и доступности;

   • где потенциальные точки отказа и как вы планируете их минимизировать.

Результат ЧАСТИ 1 (в отчёт):

• Перечень инфраструктурных компонентов (кратко описанный).

• Диаграмма развёртывания монолитной ИС.

• Краткий текст (5–10 предложений) о связи инфраструктуры с нефункциональными требованиями.

ЧАСТЬ 2. Интеграционная архитектура монолитной ИС

Цель части:
Описать, как монолитная система будет интегрироваться с внешними ИС, сервисами и модулями.

Рекомендуемое время: 40–45 минут.

Задания

1. Выделить внешние системы и интерфейсы.
   На основе ЛАБЫ 1 составьте таблицу:

   Внешняя система / стейкхолдер	Назначение интеграции	Тип взаимодействия (онлайн/офлайн)	Протокол/механизм (концептуально)

   
   
   

1. Примеры:

   • платёжный шлюз;

   • внешняя CRM/ERP;

   • почтовый сервис/СМС-шлюз;

   • государственные сервисы.

2. Выбрать базовый интеграционный стиль для монолита.
   Кратко опишите, что используется:

   • классический запрос/ответ (REST/HTTP, gRPC и т.п.);

   • обмен файлами (пакетная интеграция);

   • очереди сообщений / события (если применимо).

   Обоснуйте, почему это разумно для монолита вашей ИС.

3. Построить 1–2 диаграммы последовательности (Sequence) для ключевых сценариев.
   Выберите 2 сценария, где есть интеграции с внешними системами, например:

   • «Оформление заказа с онлайн-оплатой»;

   • «Отправка уведомления клиенту по e-mail/SMS»;

   • «Загрузка данных из внешней системы».

   Для каждого сценария:

   • определите участников (Актор, Монолитная ИС, Внешний сервис …);

   • отобразите последовательность сообщений / запросов;

   • укажите ключевые данные, которые передаются.

4. Обозначить риски интеграции и их влияние на монолит.
   В тексте (5–7 предложений) опишите:

   • что произойдёт, если внешняя система недоступна;

   • как это повлияет на монолит и пользователей;

   • какие механизмы можно использовать (очереди, ретраи, деградация функционала и т.п.).

Результат ЧАСТИ 2 (в отчёт):

• Таблица внешних интеграций.

• 1–2 диаграммы последовательности для выбранных сценариев.

• Краткий аналитический текст о рисках интеграции и вариантах их снижения.

ЧАСТЬ 3. Внутренняя структура монолитной ИС (слои, модули, компоненты)

Цель части:
Спроектировать внутреннее устройство монолита: слои, модули, основные компоненты и связи между ними.

Рекомендуемое время: 40–45 минут.

Задания

1. Определить архитектурные слои монолита.
   Для своей ИС явно зафиксируйте слои, например:

   • Слой представления (UI) — веб-интерфейс, мобильный интерфейс, API для фронтенда;

   • Слой прикладной логики (Application) — обработка сценариев, orchestration;

   • Слой предметной области / бизнес-логики (Domain) — бизнес-правила, доменные объекты;

   • Слой доступа к данным (Data Access) — работа с БД, внешними хранилищами.

   Можно адаптировать структуру под свои идеи (3-слойка, 4-слойка и т.п.), но слои должны быть явно названы и их ответственность — описана.

2. Разбить монолит на модули/подсистемы внутри слоёв.
   Опираясь на подсистемы из ЛАБЫ 1, спроектируйте модули:

   • в каких слоях какие модули существуют (например, «Модуль управления заказами» в слое Application и соответствующие компоненты в слое Domain и Data);

   • какие модули взаимодействуют между собой.

   Можно оформить в виде таблицы:

   | Модуль | Слой | Ответственность | Основные сущности/объекты | Соседние модули (зависимости) |

3. Построить диаграмму внутренней структуры монолита.
   Варианты:

   • UML Component Diagram (компоненты и их связи);

   • C4 диаграмма уровня Component (внутренние компоненты одного контейнера — монолита).

   На диаграмме должны быть:

   • слои (можно показать “ярусами” или группами);

   • основные модули/компоненты;

   • связи между ними (кто кого вызывает / от кого зависит).

4. Определить правила взаимодействия между слоями и модулями.
   В текстовой форме опишите:

   • разрешённые направления зависимостей (например, UI → Application → Domain → Data Access);

   • запретные/нежелательные зависимости (например, UI → Data Access напрямую);

   • как вы хотите обеспечить слабое зацепление модулей (интерфейсы, фасады, сервисы).

5. Обозначить риски и ограничения монолитной архитектуры для данной ИС.
   Напишите 5–7 предложений:

   • какие плюсы монолита для вашей системы (простота развёртывания, целостность транзакций и т.д.);

   • какие минусы/риски (масштабируемость по функциональности, сложность изменений, размер кода и т.п.);

   • на каком горизонте развития системы монолит может перестать быть удобен.

Результат ЧАСТИ 3 (в отчёт):

• Перечень архитектурных слоёв с описанием ответственности.

• Таблица модулей и их связей.

• Диаграмма внутренней структуры монолита (компонент/слоёв).

• Текстовое описание правил зависимостей и анализ плюсов/минусов монолита.

6. Публичная защита и групповое обсуждение

В конце занятия каждый студент:

1. Показывает на проекторе:

   • диаграмму развёртывания монолита;

   • одну диаграмму интеграций (контекст или sequence);

   • диаграмму внутренней структуры монолита.

2. Кратко (3–5 минут) объясняет:

   • как устроен его монолит (слои, модули);

   • как он интегрируется с внешними системами;

   • в чём видит основные плюсы/минусы монолитного решения для своей темы.

3. Отвечает на вопросы группы и преподавателя.
   Остальные студенты задают уточняющие и критические вопросы, предлагают альтернативы, указывают на возможные проблемы.

7. Структура отчёта по Лабораторной работе 2

1. Титульный лист

2. Цель и краткое описание темы ИС студента.

3. Часть 1. Технологическая и инфраструктурная архитектура монолита

   • перечень инфраструктурных компонентов;

   • диаграмма развёртывания;

   • текстовый комментарий.

4. Часть 2. Интеграционная архитектура монолита

   • таблица внешних интеграций;

   • диаграммы последовательности;

   • анализ рисков интеграции.

5. Часть 3. Внутренняя структура монолита

   • описание архитектурных слоёв;

   • таблица модулей и их связей;

   • диаграмма компонент/слоёв;

   • текстовое описание правил зависимостей и анализ плюсов/минусов.

6. Выводы по работе.

7. При необходимости — скриншоты/фрагменты презентации для защиты.

8. Примерные контрольные вопросы

1. В чём особенности архитектуры монолита по сравнению с распределёнными архитектурами?

2. Какие инфраструктурные решения чаще всего используются при развёртывании монолита?

3. Какие интеграционные стили подходят для монолитных систем и почему?

4. Что такое слой в архитектуре приложения и чем он отличается от модуля?

5. Какие зависимости между слоями являются корректными, а какие — нежелательными?

6. В чём достоинства и недостатки монолита применительно к вашей теме ИС?

7. Какие риски возникают при интеграции монолита с внешними системами?