Arquitetura de Software: conheça os 10 principais tipos, aplicações e melhores práticas

A arquitetura de software é o elemento por trás da sustentação de sistemas robustos, escaláveis e seguros. 

Para profissionais seniores e gestores, que já dominam os conceitos básicos, entender as nuances entre os diferentes tipos de arquitetura e as metodologias de consultoria pode ser o diferencial em projetos complexos. 

Por isso, neste artigo, vamos explorar não apenas o que faz a arquitetura de software, mas destacar como a escolha da arquitetura impacta a eficiência e a evolução de um sistema. Além de te dar insights técnicos sobre as melhores práticas em arquitetura de software. Confira!

O que é Arquitetura de Software?

A Arquitetura de Software é um conceito que representa a forma como um sistema é planejado, estruturado e organizado, com as diversas técnicas disponíveis atualmente. 

A própria ideia de arquitetura diz respeito aos componentes, à fundação do sistema, aos vários pilares que mantém tudo funcionando. 

É, também, uma disciplina que estuda padrões e normas para estruturar muito bem um sistema em sua construção. 

Vale dizer que a arquitetura é uma evolução na forma como pensamos desenvolvimento de software hoje em dia e difere bastante de como tudo era feito antes da Engenharia de Software. 

A pressão do mercado gerava cobrança sobre os times para desenvolver algo rápido, mas o resultado frequentemente era um produto caro, demorado e cheio de falhas.

Diante desse contexto, a arquitetura e a engenharia surgiram para “arrumar a casa”  e fornecer um senso de ordem. 

Primeiro, com a Arquitetura de Software, se estabelece muito bem a finalidade do produto digital, então se busca entender como ele será feito, em termos de organização de arquivos, de responsabilidades e escolha de tecnologias.

Tudo isso pensando em aumentar a flexibilidade, a capacidade de manutenção, a segurança e, é claro, a performance. 

Para alcançar esses objetivos, além dos aspectos técnicos, os profissionais dessa área associam seus conhecimentos com conceitos como Métodos Ágeis, DevOps, etc.

Qual é o objetivo da arquitetura de software?

A arquitetura de software tem como principal objetivo definir a estrutura e o comportamento de um sistema e, a partir disso, assegurar que ele atenda aos requisitos funcionais e não funcionais, como:

• Desempenho;
• Segurança;
• Escalabilidade.

Assim, ela serve como um guia para o desenvolvimento e a evolução do software, ajudando a minimizar riscos e a promover a reusabilidade de componentes.

Qual é o papel de um arquiteto de software?

O arquiteto de software é responsável por definir a estrutura do sistema, escolher as tecnologias e frameworks mais adequados e garantir que todas as decisões estejam alinhadas com os objetivos do negócio. 

Ao pensar em exemplos de arquitetura de software que o profissional se responsabiliza, podemos incluir:

• Criação de diagramas de arquitetura;
• Revisão de código;
• Orientação da equipe de desenvolvimento;
• Validação da arquitetura ao longo do ciclo de vida do software.

Qual a diferença entre um Desenvolvedor Sênior e um Arquiteto de Software?

Quando falamos nas profissões relacionadas, muitas pessoas acreditam que Arquiteto de Software é sinônimo de Desenvolvedor de Software Sênior. O Arquiteto é, de fato, um Desenvolvedor, mas sua visão se tornou mais ampla por meio da experiência adquirida e, por isso, ele tem uma noção completa de como as soluções funcionam em diversos níveis.

Isso quer dizer que tanto o Desenvolvedor quanto o Arquiteto dominam determinadas linguagens de programação (de acordo com a especialidade de cada um).

Mas o Arquiteto entende de forma mais profunda como aquela linguagem interage com a memória do computador ou como ela vai se comportar quando for necessário utilizar múltiplas instâncias de servidor, por exemplo. 

Ou seja, o Desenvolvedor é um usuário da tecnologia, enquanto o Arquiteto, além disso, entende o mecanismo e o seu funcionamento interno.

Vale salientar que os Arquitetos de Software não são todos iguais. Assim como os Desenvolvedores, eles traçam trajetórias próprias que lhe fornecem conhecimentos sobre determinadas tecnologias, o que os torna especialistas em áreas específicas.

Dessas áreas, eles entendem os critérios profundos de funcionamento, por exemplo: 

• Alguns Arquitetos são especializados em cloud e microsserviços;
• Outros têm mais conhecimento em bases de dados;
• E há, ainda, aqueles especializados em segurança.

Quais são os tipos de arquitetura de sistemas?

Os principais tipos são: monolítica, de microsserviços, model-view-controller, orientada a serviços, em camadas, cliente-servidor, pipes-and-filters, orientada a eventos, baseada em espaço e publicador-inscrito.

A escolha do tipo de arquitetura deve ser feita com base nos objetivos do projeto, nas limitações tecnológicas e nas demandas do mercado. 

Abaixo, destacamos os principais tipos de arquitetura para que você se inspire e veja a melhor forma de alinhá-los às especificidades de cada produto digital.

1. Monolítica

Historicamente, a arquitetura monolítica foi a abordagem padrão, em que todas as funcionalidades do sistema eram integradas em um único bloco de código. 

Embora seja simples de implementar, essa abordagem é limitada pela falta de flexibilidade e pela dificuldade em escalar ou modificar partes específicas sem afetar o todo.

Isso é muito claro na própria noção de “god-class”, ou “classe-deus”, conceito que representa o código todo em um único arquivo — uma prática muito comum na produção de software “tradicional”. 

2. Microsserviços

Em contraste com a monolítica, a arquitetura de microsserviços segmenta o sistema em serviços independentes que se comunicam entre si.

Essa abordagem permite uma escalabilidade granular, onde cada serviço pode ser desenvolvido, implementado e escalado de forma independente. 

Assim, ela é ideal para sistemas que precisam evoluir rapidamente em resposta a mudanças nas necessidades do mercado.

É extremamente útil em grandes aplicações, como sistemas de streaming online ou plataformas de CRM, por exemplo. 

3. Model-View-Controller (MVC)

A arquitetura MVC separa a aplicação em três componentes principais: Modelo, Visão e Controlador.

• Modelo: cuida das regras de negócio, funcionalidades e questões ligadas ao objetivo principal do software;
• Visão: gerencia o que é mostrado ao usuário, ou seja, a interface;
• Controller: lida com a interação entre a visão e o modelo, bem como das respostas dos usuários na interação com o sistema (como movimentos do mouse e cliques).

Essa separação facilita a manutenção e evolução do software, permitindo que cada componente seja desenvolvido de forma independente, melhorando a modularidade e a reutilização de código.

4. Orientada a serviços (SOA)

A SOA compartilha semelhanças com os microsserviços, afinal, foi ela que deu origem a esse subtipo, mas com um foco maior em serviços reutilizáveis e bem definidos. 

A principal diferença está na forma como os serviços são expostos e consumidos, geralmente por meio de um barramento de serviços (ESB), o que facilita a integração com sistemas legados.

5. Em camadas (Layers)

A arquitetura em camadas organiza o sistema em diferentes níveis, cada um com uma função específica, desde a interface do usuário até o back-end. 

Essa abordagem permite uma organização aprimorada e controle sobre as mudanças em cada camada, promovendo uma maior facilidade na manutenção e atualização do sistema.

6. Cliente-servidor (client-server)

A arquitetura cliente-servidor é um modelo clássico, que divide o sistema em duas partes principais: o cliente, que solicita serviços, e o servidor, que os fornece.

Esse tipo de arquitetura é mais comum em aplicações web e empresariais, onde o servidor centraliza a lógica de negócios e os dados, enquanto os clientes executam a interface do usuário.

7. Pipes-and-filters (PF)

Na arquitetura de software pipes-and-filters, um sistema funciona como uma série de componentes que processam dados em uma sequência linear, em que cada componente (filtro) realiza uma transformação nos dados antes de passá-los para o próximo. 

Se você busca exemplos para esse tipo de arquitetura de software, vale apontar que essa abordagem é frequentemente utilizada em processamento de dados e pipelines de ETL (Extract, Transform, Load).

8. Orientado a eventos (event-driven)

A arquitetura de software orientada a eventos baseia-se na produção, detecção e consumo de eventos. 

Nesse modelo, componentes se comunicam entre si a partir de eventos, permitindo um sistema altamente desacoplado e reativo. 

O uso desse tipo de arquitetura de software é mais comum em sistemas distribuídos, especialmente em ambientes que necessitam de alta escalabilidade e resiliência.

9. Baseado em espaço (space-based)

A arquitetura baseada em espaço (space-based) serve para lidar com a escalabilidade em sistemas distribuídos. Ela utiliza a noção de “espaços” como repositórios compartilhados de dados e processos, permitindo que múltiplos nós operem de maneira independente.

Essa arquitetura é uma boa escolha para sistemas que precisam escalar horizontalmente sem centralizar a carga de trabalho.

10. Publicador-Inscrito (Pub/Sub)

Por fim, entre os tipos de arquitetura de software, podemos citar o Publicador-Inscrito (Pub/Sub), um modelo em que os produtores de mensagens (publicadores) não enviam mensagens diretamente aos consumidores (inscritos), mas por meio de um intermediário.

Esse intermediário distribui as mensagens para todos os inscritos, tornando essa abordagem muito útil em sistemas que exigem comunicação assíncrona e alta flexibilidade na adição ou remoção de componentes.

Escalabilidade em arquitetura de software: conheça as melhores práticas

A escalabilidade é um dos principais desafios na arquitetura de software, especialmente em sistemas que precisam lidar com um número crescente de usuários e volumes de dados. 

Para garantir que um sistema seja escalável, é fundamental adotar práticas que permitam o crescimento do sistema sem comprometer seu desempenho ou estabilidade. 

Abaixo, discutimos algumas das principais técnicas que aplicamos por aqui.

Particionamento de dados

O particionamento de dados, ou sharding, é uma técnica utilizada para dividir grandes volumes de dados em segmentos menores, chamados shards, que podem ser distribuídos entre diferentes servidores ou bancos de dados. 

Esse método permite que o sistema trate grandes quantidades de informações de forma mais eficiente, reduzindo a carga em cada servidor individual. 

Com o particionamento, a consulta aos dados se torna mais rápida, e o sistema pode crescer horizontalmente, adicionando novos shards conforme a necessidade. 

É importante planejar cuidadosamente o critério de particionamento, como a divisão por cliente ou por geografia, para garantir o balanceamento da distribuição dos dados e que o sistema continue a funcionar de maneira eficaz à medida que escala.

Balanceamento de carga

O balanceamento de carga é uma técnica que distribui as requisições de entrada de um sistema entre múltiplos servidores, garantindo que nenhum servidor específico seja sobrecarregado. 

Essa distribuição equilibrada de trabalho ajuda a melhorar o desempenho do sistema e a aumentar sua disponibilidade, pois, em caso de falha de um servidor, o balanceador de carga pode redirecionar as requisições para outros servidores ativos. Existem diferentes métodos de balanceamento de carga, como:

• Round-robin, em que as requisições são distribuídas ciclicamente entre os servidores;
• Balanceamento baseado em carga, que direciona as requisições para o servidor menos ocupado. 

A escolha do método adequado depende das características e das necessidades do sistema.

Utilização de serviços de nuvem

A adoção de serviços de nuvem é uma prática cada vez mais comum para alcançar a escalabilidade. 

A nuvem oferece a vantagem de escalabilidade elástica, permitindo os ajustes dos recursos automaticamente de acordo com a demanda. 

Isso significa que, em momentos de pico de uso, o sistema pode escalar para cima (scale up), aumentando a capacidade de processamento e armazenamento, e, em momentos de baixa demanda, pode escalar para baixo (scale down), reduzindo os custos operacionais. 

Além disso, a nuvem permite a implementação de soluções de alta disponibilidade, como clusters e replicação de dados, garantindo que o sistema permaneça funcional mesmo diante de falhas ou necessidades de manutenção.).

O papel dos padrões de design na Arquitetura de Software 

Um dos pontos que reforçam a importância de padrões de design na Arquitetura de Software é justamente a maior consistência e o melhor tratamento de erros, baseando-se em técnicas comprovadamente eficientes. 

Afinal, com um sistema devidamente modularizado e pensado de forma organizada, fica mais fácil separar as partes e estudar os erros, com mudanças pontuais que não afetam o sistema como um todo.

Assim, é possível lançar novas versões, com ajustes pequenos que resolvem o problema. E vale dizer: o tempo para encontrar e reparar o erro também é bem menor ao aplicar técnicas mais atuais.

No geral, obtém-se um produto mais fácil de manter, de atualizar e de encaixar nas estratégias de desenvolvimento e crescimento na empresa. Como falamos, a escalabilidade, a flexibilidade e o foco em reuso e em segurança garantem essa facilidade. 

Consultoria em Arquitetura de Software: como ela pode ajudar sua empresa?

Quando o problema envolve um gargalo ou ponto de falha em um software já existente, ou, ainda, um grande desafio técnico no início de um novo produto, é preciso analisar e pensar estrategicamente no conjunto de tecnologias, empresas parceiras e ferramentas ideais para essa situação. 

Nesse caso, a Consultoria em Arquitetura de Software é a responsável por fornecer essa resposta. 

Isso significa que raramente esse serviço será ofertado para uma startup em estágio inicial, pois nesses casos a inovação geralmente não é em tecnologia, mas sim em modelo de negócio. 

Então, pode ser que sua empresa precise da Consultoria para:

• Evoluir sua tecnologia;
• Aumentar a capacidade de novos usuários;
• Melhorar a capacidade para novas transações;
• Absorver momentos de pico de uso;
• Criar soluções que substituam problemas gerados por sistemas legados;
• Ou mesmo para reduzir os custos causados pela escala vertical.

Portanto, o cliente de Consultoria em Arquitetura de Software, na maioria das vezes, já tem um produto digital em funcionamento, mas ele precisa mais do que evoluir as funções desse produto, necessita corrigir falhas e gargalos que já existem ou que irão existir.

Cases da SoftDesign que envolveram Arquitetura de Software

Um dos nossos clientes nos chamou para ajudar a entender por que o sistema web de gestão interna caía com frequência, parando a operação e gerando prejuízos. 

O problema estava no banco de dados. Com as atualizações do sistema operacional, começaram a surgir falhas, ocasionando a queda do pool de conexões e, consequentemente, a queda do sistema. 

A incompatibilidade entre o banco e o sistema era de baixo nível e difícil de diagnosticar: tinha relação com a maneira como a base de dados utilizava o processador do servidor. 

Para solucionar o problema, nosso time de arquitetos apresentou algumas opções e orientou a equipe do cliente na execução da correção.

Em uma outra situação, atendemos um cliente de uma instituição financeira que sabia que o seu número de transações digitais iria aumentar e o software que ele possuía não iria suportar.

Nossos arquitetos sugeriram uma nova stack (conjunto de tecnologias), incluindo não somente a troca da linguagem de programação, mas também de toda a arquitetura – migrando de monólito para microsserviço, e com um roadmap faseado para a inclusão de soluções de API Gateway, Load Balancing, Tracing, Logging e Queues. 

Cada uma dessas soluções se torna necessária ao passo que a empresa continua crescendo e, nesse caso, acionamos nosso time de desenvolvimento para aplicar tais mudanças.

Confira mais detalhes sobre esses e outros cases da SoftDesign!

Conclusão

Como vimos, a Arquitetura de Software é um conceito que estuda a organização estrutural dos sistemas, como as suas partes conversam entre si e as melhores técnicas para cada contexto. 

Aprofunda-se, sobretudo, em tecnologias internas que fazem parte das fundações que sustentam as aplicações.

Na nossa Consultoria de Arquitetura de Software, nós revisamos e avaliamos a estrutura de um software já existente ou que está sendo desenvolvido do zero. 

O cliente tem um Arquiteto dedicado ao projeto, que executa um cronograma de diagnóstico, identificando soluções e planejando a execução, a qual pode ficar a cargo do time da SoftDesign ou do time do próprio cliente.

Além disso, o Arquiteto que está atuando em Consultoria faz reuniões frequentes com os nossos demais Arquitetos para explorar o problema e trocar conhecimentos. 

Ou seja, o cliente tem acesso a todo o nosso pool de profissionais, cada um com suas experiências, que podem contribuir para a solução do problema.

Conheça nossa Consultoria em Arquitetura de Software!

Perguntas frequentes

Agora, vamos responder às principais perguntas sobre esse tema.

Veja também:

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