Wykorzystanie Fitness Functions w architekturze: Doskonalenie jakości i wydajności systemów

Czy kiedykolwiek zastanawiałeś się, jak doskonalić jakość i wydajność systemów informatycznych w sposób systematyczny i efektywny? Czy słyszałeś kiedyś o tajemniczym narzędziu o nazwie 'Fitness Functions' i ich wpływie na architekturę oprogramowania? Jeśli nie, to ta artykuł jest właśnie dla Ciebie! Dowiedz się, jak Fitness Functions mogą zmienić sposób, w jaki tworzysz i doskonalisz systemy informatyczne, zapewniając im niezwykłą wydajność i niezawodność.

Mówiąc ogólnie, funkcja to coś co dostaje jakiś input (parametry) i na podstawie tych parametrów generuje wynik. Mogą być też funkcje bez parametrów, natomiast kluczowe jest to, że funkcje coś produkują.

W zasadzie każdy kod można opakować w funkcję i nadać jej jakąś wymowną nazwę. Dzisiaj chciałem pokazać Ci fitness functions, które są mechanizmem do sprawdzania, czy założenia architektoniczne są spełnione w rzeczywistości w napisanym kodzie.

Fitness functions

To co różni fitness funkcje od “zwykłych” funkcji to fakt, że fitness functions mogą być też czymś czego nie da się zapisać w kodzie. Mówiąc prosto może być to jakaś manualna praca do zrobienia aby sprawdzić daną charakterystykę architektury.

Architektury mają wymagania odnośnie performance, security, reliability, coding standards i tak dalej. Te Wszystkie -ility to tak zwane charakterystyki architektury.

Zaprojektowanie systemu i jego architektury to nie jest koniec pracy dla architekta. Podczas developmentu trzeba “pójść na budowę” i zobaczyć, czy wszystko idzie zgodnie z planem. Fitness functions mogą robić to za nas i ważne jest aby zaimplementować ej tak szybko jak to możliwe i obserwować rezultaty.

Wyobraź sobie, że jedną z charakterystyk architektury jest performance i założenie, że requesty mają wracać w 100ms. Możesz napisać test, który to sprawdza i będzie on fitness funkcją.

Jeśli miałbym wymaganie, że aplikacja frontendowa ma mieć performance większy niż 80 punktów w Google Pagespeed to możesz podbijać narzędzie, które na CI będzie to sprawdzać po każdym wdrożeniu nowej wersji.

Fitness funkcją można zmierzyć również coding standards np. czy cyclomatic complexity nie jest za duże, albo pokrycie unit testami jest takie jakie chcemy.

Fitness funkcje mogą to być tradycyjne testy, monitoring i inne narzędzia, oraz jak wspomniałem wcześniej mogą być to testy manualne. Automatyzacja jest bardzo wskazana, natomiast jeśli z jakiś powodów nie możesz zautomatyzować jakiegoś procesu, to tak czy inaczej możesz zdefiniować fitness funkcje i wykonywać ją manualnie. Np. wspomniany przeze mnie wcześniej test performance w Pagespeed, może być wykonywany ręcznie przez testera i to dalej jest fintess funkcja.

Fitness funkcje można podzielić na atomowe i holistyczne.

Atomowe fitness functions

Atomowe sprawdzają jakąś wybraną charakterystykę architektury w izolacji. Taka atomowa funkcja sprawdza tylko jeden aspekt architektury i nie martwi się niczym innym.

Holistyczne fitness functions

Holistyczne mogą mierzyć kilka aspektów w jednym czasie (np performance i skalowanie). Dzięki holistycznym fitness funkcjom jesteś w stanie sprawdzić jak architektura sprawdza się w prawdziwym środowisku.

Statyczne

Statyczne Fitness funkcją mają stały rezultat coś jak unit test który może się świecić na zielono, albo na czerwono. Np. Fitness funkcja która mierzy performance.

Dynamiczne

Dynamiczne fitness funkcje to takie w których rezultat może być różny w zależności od okoliczności. W takich przypadkach może być akceptowalny jakiś zakres wartości dla których przyjmujemy, że fitness funkcja zakończyła się powodzeniem. Np. gdy mierzymy skalowalność i performance to akceptujemy, że przy większej skali performance może być trochę gorszy (ale mieści się w zdefiniowanym przez nas zakresie).

Praktyczne przykłady zastosowania fitness functions

Przykład 1: Sprawdzanie bezpieczeństwa aplikacji

Bezpieczeństwo to jedna z najważniejszych charakterystyk architektury, zwłaszcza w dzisiejszych czasach, gdy hakerzy i cyberprzestępcy są coraz bardziej zaawansowani.

Fitness functions mogą pomóc w sprawdzeniu, czy aplikacja spełnia wymagania bezpieczeństwa. Przykładem może być fitness funkcja, która sprawdza, czy aplikacja zawsze korzysta z protokołu HTTPS, aby zapewnić bezpieczne połączenie.

Przykład 2: Sprawdzanie wydajności aplikacji

Wydajność to kolejna ważna charakterystyka architektury. Fitness functions mogą pomóc w sprawdzeniu, czy aplikacja działa wystarczająco szybko i efektywnie. Przykładowo, można stworzyć fitness funkcję, która monitoruje czas odpowiedzi serwera na zapytania HTTP i reaguje, gdy czas ten przekracza określony poziom.

Innym przykładem może być fitness funkcja, która sprawdza, czy aplikacja działa stabilnie podczas obciążenia, np. poprzez testowanie aplikacji z wykorzystaniem różnych scenariuszy obciążenia.

Przykład 3: Sprawdzanie zgodności z wymaganiami biznesowymi

Fitness functions mogą pomóc w sprawdzeniu, czy architektura aplikacji spełnia wymagania biznesowe. Przykładowo, można stworzyć fitness funkcję, która monitoruje wykorzystanie zasobów systemowych (np. pamięci i procesora) i reaguje, gdy przekracza to określony poziom, co może oznaczać, że aplikacja nie spełnia wymagań biznesowych.

Innym przykładem może być fitness funkcja, która sprawdza, czy aplikacja zwraca oczekiwane wyniki dla różnych scenariuszy biznesowych, np. poprzez testowanie aplikacji z wykorzystaniem różnych zestawów danych testowych.

Przykład 4: Sprawdzanie jakości kodu

Fitness functions mogą pomóc w utrzymaniu wysokiej jakości kodu aplikacji. Przykładowo, można stworzyć fitness funkcję, która sprawdza, czy kod spełnia określone standardy kodowania, np. poprzez analizę kodu pod kątem złożoności cyklomatycznej i innych metryk. Innym przykładem może być fitness funkcja, która sprawdza, czy kod jest zgodny z zasadami SOLID i DRY, które są podstawowymi zasadami projektowania oprogramowania.

Przykład 5: Sprawdzanie integralności danych

Integralność danych to kolejna ważna charakterystyka architektury, zwłaszcza w przypadku aplikacji biznesowych, które obsługują duże ilości danych. Fitness functions mogą pomóc w sprawdzeniu, czy dane są zawsze poprawne i nie ulegają uszkodzeniu lub utracie.

Przykładowo, można stworzyć fitness funkcję, która monitoruje spójność danych między różnymi źródłami danych i reaguje, gdy zostanie wykryta niezgodność.

Jak ocenić skuteczność swojej architektury?

Ocena skuteczności architektury jest kluczowa dla zapewnienia wysokiej jakości i wydajności systemów. Fitness functions pozwalają na automatyczną ocenę skuteczności architektury, ale jakie kryteria i wskaźniki powinniśmy monitorować?

Oto kilka praktycznych wskazówek:

  1. Określ swoje cele biznesowe - przed rozpoczęciem monitorowania skuteczności architektury musisz wiedzieć, jakie cele biznesowe chcesz osiągnąć. Na przykład, jeśli twoim celem jest zwiększenie liczby użytkowników, musisz monitorować, czy twoja architektura zapewnia wystarczającą wydajność i skalowalność, aby obsłużyć większą liczbę użytkowników.

  2. Określ krytyczne punkty architektury - zidentyfikuj najważniejsze części swojej architektury i określ, które z nich są najważniejsze dla realizacji twoich celów biznesowych. Skup się na tych krytycznych punktach, aby upewnić się, że są one skuteczne i wydajne.

  3. Monitoruj wskaźniki wydajności - wybierz kilka istotnych wskaźników wydajności, takich jak czas odpowiedzi, przepustowość, obciążenie serwera, zużycie zasobów itp. i monitoruj je regularnie. Jeśli wskaźniki te przekraczają ustalone przez ciebie progi, oznacza to, że twoja architektura może wymagać dalszych usprawnień.

  4. Monitoruj jakość kodu - jakość kodu ma bezpośredni wpływ na skuteczność i wydajność architektury, dlatego monitorowanie jakości kodu jest kluczowe. Skorzystaj z narzędzi analizy kodu, aby ocenić jakość swojego kodu i monitorować metryki, takie jak złożoność cyklomatyczna, liczba błędów, pokrycie testami itp.

  5. Testuj systemy w środowisku produkcyjnym - testowanie systemów w środowisku produkcyjnym jest kluczowe dla oceny skuteczności i wydajności architektury. Pamiętaj jednak, że testowanie w środowisku produkcyjnym wiąże się z ryzykiem, dlatego musisz zastosować odpowiednie procedury i narzędzia, aby zminimalizować ryzyko awarii.

  6. Zdefiniuj fitness functions - fitness functions pozwalają na automatyczną ocenę skuteczności architektury. Zdefiniuj fitness functions odpowiednie dla twojej architektury i monitoruj wyniki regularnie. Fitness functions powinny być zdefiniowane w taki sposób, aby odzwierciedlały twoje cele biznesowe i krytyczne punkty architektury.

Ocena skuteczności architektury to proces ciągły. Monitoruj swoją architekturę regularnie, aby upewnić się, że spełnia ona twoje cele biznesowe i zapewnia wysoką jakość i wydajność systemów.

Podsumowanie

Fitness functions to mechanizm sprawdzania, czy założenia architektoniczne są spełnione w rzeczywistości w napisanym kodzie. Fitness functions mogą być czymś czego nie da się zapisać w kodzie, np. manualną pracą do zrobienia, aby sprawdzić daną charakterystykę architektury. Mogą być też testami, monitoringiem i innymi narzędziami.

Dzięki nim możemy mierzyć takie charakterystyki jak performance, security, reliability, coding standards i wiele innych. Fitness functions można podzielić na atomowe i holistyczne, statyczne i dynamiczne.

Przykłady zastosowania fitness functions to między innymi sprawdzanie bezpieczeństwa aplikacji, wydajności aplikacji, zgodności z wymaganiami biznesowymi, jakości kodu oraz integralności danych.

Ocena skuteczności architektury to proces ciągły. Monitorowanie wybranych wskaźników wydajności, jakości kodu oraz testowanie systemów w środowisku produkcyjnym pozwala na ocenę skuteczności architektury i dostosowywanie jej do zmieniających się wymagań biznesowych.

Fitness functions to narzędzie, które pozwala na automatyczne sprawdzanie charakterystyk architektury i ułatwia utrzymanie jakości i wydajności systemów.

Żródła

Subskrybuj mój blog