아키텍처 레이어 다이어그램

표현 계층은 아키텍처 레이어 다이어그램에서 사용자와 시스템 간의 직접적인 상호작용을 담당하는 최상위 계층이다. 이 계층은 사용자 인터페이스를 포함하며, 사용자의 요청을 입력받아 적절한 형식으로 변환한 후 하위 비즈니스 계층으로 전달하는 역할을 한다. 또한 비즈니스 계층에서 처리된 결과를 다시 사용자가 이해할 수 있는 형태로 가공하여 화면에 표시하는 출력 기능도 수행한다.

표현 계층의 구체적인 구현 형태는 웹 애플리케이션, 모바일 앱, 데스크톱 애플리케이션 등 접근 방식에 따라 다양하다. 웹 브라우저에서 동작하는 경우 HTML, CSS, 자바스크립트를 활용하고, 네이티브 모바일 앱에서는 각 운영체제(안드로이드, iOS)의 전용 프레임워크를 사용하기도 한다. 이 계층의 주요 책임은 사용자 경험을 관리하고, 입력 데이터의 유효성을 1차적으로 검증하며, 하위 계층에 대한 클라이언트 역할을 하는 것이다.

표현 계층은 비즈니스 로직이나 데이터 접근 계층의 복잡성으로부터 사용자를 격리시킨다. 사용자는 단순히 버튼을 클릭하거나 폼을 제출하는 동작만으로도 시스템의 복잡한 내부 처리 과정을 이용할 수 있게 된다. 이는 관심사의 분리 원칙을 실현하여, 사용자 인터페이스의 변경이 시스템의 핵심 로직에 영향을 미치지 않도록 한다. 따라서 UI/UX 디자인 개선 작업이 보다 용이해진다.

이 계층의 설계는 느슨한 결합을 유지하는 것이 중요하다. 표현 계층은 하위 비즈니스 계층에 정의된 인터페이스를 통해 통신해야 하며, 비즈니스 계층의 구체적인 구현 세부사항에 직접 의존해서는 안 된다. 이렇게 설계할 경우, 동일한 비즈니스 로직을 웹과 모바일 등 다양한 프레젠테이션 채널에서 재사용할 수 있는 유연한 아키텍처를 구성할 수 있다.

비즈니스 계층은 아키텍처 레이어 다이어그램에서 시스템의 핵심 로직을 담당하는 부분이다. 이 계층은 애플리케이션의 고유한 업무 규칙, 정책, 계산 및 데이터 처리 흐름을 구현한다. 표현 계층으로부터 전달받은 사용자 요청을 처리하고, 필요한 데이터는 데이터 접근 계층을 통해 조회하거나 저장하는 역할을 수행한다. 따라서 시스템의 가장 중요한 기능적 중심지라고 할 수 있다.

이 계층은 종종 애플리케이션 계층 또는 도메인 계층으로도 불리며, 소프트웨어 설계 패턴에서는 서비스 계층이나 비즈니스 로직 컴포넌트로 구체화된다. 주요 구성 요소로는 특정 업무 작업을 수행하는 서비스, 시스템 내 핵심 개념과 규칙을 표현하는 도메인 모델 또는 엔티티, 그리고 복잡한 비즈니스 규칙을 캡슐화하는 객체들이 포함될 수 있다. 이들의 설계 품질은 전체 애플리케이션의 유지보수성과 확장성에 직접적인 영향을 미친다.

비즈니스 계층의 설계는 관심사의 분리 원칙에 따라 순수한 업무 로직에 집중해야 한다. 즉, 사용자 인터페이스나 데이터베이스 접근과 같은 기술적 세부 사항은 다른 계층에 위임한다. 또한, 의존성 방향은 일반적으로 데이터 접근 계층을 향하도록 하여, 데이터 저장 방식의 변경이 비즈니스 로직에 미치는 영향을 최소화하는 느슨한 결합을 지향한다. 이를 통해 소프트웨어 아키텍처의 전반적인 견고성과 유연성을 높일 수 있다.

데이터 접근 계층은 아키텍처 레이어 다이어그램에서 데이터베이스나 파일 시스템과 같은 데이터 저장소에 대한 실제 접근과 조작을 담당하는 계층이다. 이 계층은 비즈니스 로직을 수행하는 비즈니스 계층에 데이터를 제공하거나, 비즈니스 계층의 요청에 따라 데이터를 저장하는 역할을 한다. 데이터 접근 계층은 시스템의 핵심 데이터를 관리하는 기반을 형성하며, 상위 계층이 데이터의 물리적 저장 방식과 세부 구현으로부터 독립될 수 있도록 한다.

이 계층의 주요 구성 요소는 데이터 접근 객체(DAO)나 리포지토리(Repository) 패턴으로 구현된 객체들이다. 이러한 객체들은 SQL 쿼리 실행, ORM(객체 관계 매핑) 프레임워크 사용, API 호출 등을 통해 외부 데이터 소스와 직접 소통한다. 데이터 접근 계층은 데이터의 생성, 조회, 갱신, 삭제(CRUD) 작업을 캡슐화하여, 상위 계층에는 단순화된 인터페이스만을 노출시킨다.

데이터 접근 계층을 설계할 때 중요한 원칙은 관심사의 분리와 추상화이다. 데이터베이스의 종류(관계형 데이터베이스, NoSQL 등)나 스키마 변경이 발생하더라도, 이 변화가 비즈니스 계층으로 전파되지 않도록 인터페이스를 통해 격리해야 한다. 이를 통해 시스템의 유지보수성과 확장성을 높일 수 있다. 또한, 연결 풀링이나 트랜잭션 관리와 같은 성능 및 안정성 관련 기술적 관심사도 이 계층에서 처리되는 경우가 많다.

인프라 계층은 아키텍처 레이어 다이어그램에서 시스템이 구동되는 물리적 또는 기술적 기반을 담당하는 가장 하위의 계층이다. 이 계층은 애플리케이션의 핵심 로직과 직접적인 관련은 없지만, 상위 계층들이 기능을 수행하는 데 필요한 기본적인 서비스와 자원을 제공한다. 데이터베이스 서버, 파일 시스템, 네트워크 장비, 하드웨어 자원, 외부 API 연동, 메시징 시스템 등이 이 계층에 속한다.

주요 구성 요소로는 데이터를 영구 저장하는 데이터베이스 관리 시스템(DBMS), 애플리케이션을 호스팅하는 웹 서버 또는 애플리케이션 서버, 이메일이나 SMS 발송을 위한 외부 서비스 게이트웨이, 그리고 클라우드 컴퓨팅 플랫폼의 다양한 서비스들이 포함될 수 있다. 이 계층은 비즈니스 계층이나 데이터 접근 계층과 같은 상위 계층에 투명하게 서비스를 제공하는 것이 목표이다.

인프라 계층의 설계는 시스템의 확장성, 가용성, 보안, 성능에 직접적인 영향을 미친다. 예를 들어, 로드 밸런서를 도입하거나 데이터베이스 샤딩을 구성하는 것은 모두 이 계층에서 이루어지는 중요한 설계 결정이다. 또한 모니터링 도구, 로그 관리 시스템, 배포 자동화 파이프라인과 같은 운영 지원 도구들도 이 계층의 범주에 속한다고 볼 수 있다.

이 계층을 명확히 분리함으로써, 상위의 비즈니스 로직은 특정 하드웨어나 플랫폼에 종속되지 않고 개발될 수 있다. 이는 시스템을 다른 클라우드 공급자로 이전하거나, 데이터센터 환경을 변경해야 할 때 유연성을 제공하는 아키텍처 패턴의 핵심 이점 중 하나이다.

계층형 다이어그램은 소프트웨어 시스템의 구성 요소를 추상화 수준이나 기능에 따라 여러 개의 레이어로 구분하여 표현하는 시각적 도구이다. 이 다이어그램은 시스템의 논리적 구조를 명확히 보여주며, 각 계층이 상위 계층에 서비스를 제공하고 하위 계층의 서비스를 사용하는 계층적 관계를 표현한다. 주로 계층형 아키텍처를 설계하고 문서화하는 데 사용되며, 소프트웨어 설계 단계에서 복잡성을 관리하고 개발자 간의 의사소통을 원활하게 하는 데 목적이 있다.

이 다이어그램의 핵심 표현 요소는 레이어, 컴포넌트, 그리고 이들 사이의 의존 관계이다. 일반적으로 표현 계층, 비즈니스 계층, 데이터 접근 계층 등으로 구성되며, 각 레이어는 특정한 책임을 가진 모듈이나 컴포넌트들의 집합으로 그려진다. 의존 관계는 주로 위에서 아래로, 즉 상위 계층이 하위 계층을 호출하는 방향의 화살표로 표시되어 의존성 방향을 한눈에 파악할 수 있게 한다.

계층형 다이어그램은 클라이언트-서버 아키텍처나 마이크로서비스 아키텍처와 같은 다른 패턴을 설명할 때도 기본적인 참조 모델로 활용된다. 이를 통해 개발팀은 시스템의 전반적인 소프트웨어 아키텍처를 이해하고, 컴포넌트 간의 결합도를 분석하며, 변경이 미치는 영향을 평가하는 데 도움을 받을 수 있다.

컴포넌트 다이어그램은 소프트웨어 시스템을 구성하는 물리적 또는 논리적 컴포넌트와 그들 사이의 의존 관계, 제공 및 요구 인터페이스를 보여주는 정적 구조 다이어그램이다. 이 다이어그램은 시스템 아키텍처의 구성 요소 수준에서의 구조를 명확히 하여, 재사용 가능한 부품 단위로 시스템을 분해하고 조립하는 방식을 설계하는 데 중점을 둔다. 주로 소프트웨어 설계 단계나 시스템 문서화 과정에서 활용된다.

컴포넌트 다이어그램의 주요 표현 요소는 컴포넌트, 인터페이스, 그리고 의존 관계이다. 컴포넌트는 시스템의 모듈화된 부분을 나타내며, 특정 기능을 캡슐화한 실행 가능한 단위다. 각 컴포넌트는 제공 인터페이스를 통해 외부에 서비스를 공개하고, 요구 인터페이스를 통해 다른 컴포넌트의 서비스를 필요로 한다. 의존 관계는 한 컴포넌트가 다른 컴포넌트의 기능을 사용함을 나타내며, 이는 느슨한 결합과 재사용성을 평가하는 데 중요한 시각적 단서를 제공한다.

이 다이어그램은 아키텍처 레이어 다이어그램과 보완적인 관계에 있다. 아키텍처 레이어 다이어그램이 논리적인 계층과 그들의 상호작용에 초점을 맞춘다면, 컴포넌트 다이어그램은 각 계층 내부를 구성하는 구체적인 구현 단위들과 그들의 조립 방식을 상세히 드러낸다. 따라서 두 다이어그램을 함께 사용하면 시스템의 추상적 구조부터 구체적 구성 요소까지 체계적으로 이해할 수 있다. 이는 마이크로서비스 아키텍처나 컴포넌트 기반 개발과 같은 접근법에서 특히 유용하게 적용된다.

배치 다이어그램은 소프트웨어 시스템의 물리적 구조를 보여주는 다이어그램이다. 이 다이어그램은 시스템을 구성하는 하드웨어 노드, 소프트웨어 컴포넌트, 그리고 이들이 실행되는 프로세서 간의 관계와 통신 경로를 시각화한다. 주로 시스템의 물리적 배치, 네트워크 구성, 자원 분배, 그리고 컴포넌트 간의 통신 프로토콜을 설계하고 문서화하는 데 사용된다. 이는 소프트웨어 아키텍처 설계의 후반부 단계에서 시스템이 실제 인프라 환경에 어떻게 배포될지를 계획하는 데 핵심적인 역할을 한다.

배치 다이어그램의 주요 구성 요소는 노드, 컴포넌트, 아티팩트, 그리고 연결선이다. 노드는 서버, 클라이언트 머신, 라우터, 스위치와 같은 물리적 하드웨어 장치나 실행 환경을 나타낸다. 각 노드 안에는 실행 파일, 라이브러리, 데이터베이스와 같은 소프트웨어 컴포넌트나 아티팩트가 배치된다. 연결선은 이러한 노드들 사이의 통신 경로를 나타내며, TCP/IP, HTTP, 메시지 큐와 같은 프로토콜을 명시할 수 있다.

이 다이어그램은 시스템의 성능, 확장성, 가용성, 보안 요구사항을 분석하는 데 필수적이다. 예를 들어, 웹 서버, 애플리케이션 서버, 데이터베이스 서버가 어떻게 분리되어 배치되는지, 로드 밸런서가 어디에 위치하는지, 방화벽이 어떻게 구성되는지를 한눈에 파악할 수 있다. 또한 클라우드 컴퓨팅 환경이나 마이크로서비스 아키텍처에서 여러 서비스가 다양한 컨테이너나 가상 머신에 분산 배포되는 복잡한 구조를 이해하는 데 유용하다.

관심사의 분리(SoC)는 아키텍처 레이어 다이어그램을 설계할 때 가장 핵심이 되는 원칙이다. 이 원칙은 복잡한 소프트웨어 시스템을 서로 다른 책임과 목적을 가진 계층으로 나누어 각 계층이 특정한 관심사에만 집중하도록 하는 것을 의미한다. 예를 들어, 표현 계층은 사용자와의 상호작용과 UI 렌더링에, 비즈니스 계층은 핵심 업무 규칙과 로직에, 데이터 접근 계층은 데이터베이스와의 통신에 각각 전념한다. 이렇게 관심사를 분리함으로써 시스템의 각 부분은 더 명확해지고, 개발과 유지보수가 용이해진다.

이 원칙을 적용한 대표적인 예가 계층형 아키텍처이다. 각 레이어는 명확하게 정의된 인터페이스를 통해 상호작용하며, 상위 계층은 하위 계층이 제공하는 서비스만을 사용한다. 예를 들어, 비즈니스 로직을 처리하는 계층은 데이터가 어디에 어떻게 저장되는지(예: MySQL, MongoDB)에 대한 세부 사항을 알 필요 없이, 데이터 접근 계층이 제공하는 추상화된 메서드 호출만으로 데이터를 요청하고 결과를 받는다. 이는 데이터베이스가 변경되더라도 비즈니스 로직 계층에는 영향을 미치지 않게 만든다.

관심사의 분리는 코드의 재사용성과 테스트 용이성을 크게 향상시킨다. 각 계층이 독립적이기 때문에, 특정 계층의 컴포넌트를 다른 프로젝트에서 재사용하거나, 단위 테스트를 위해 해당 계층만을 격리하여 테스트하는 것이 가능해진다. 또한, 시스템의 특정 부분을 수정하거나 업그레이드할 때 그 변화가 다른 부분으로 전파되는 것을 최소화할 수 있어, 시스템 유연성을 높이고 개발 생산성을 증대시킨다. 따라서, 효과적인 아키텍처 레이어 다이어그램은 이 원칙을 바탕으로 각 계층의 경계와 책임을 명확히 정의하는 것에서 시작한다고 볼 수 있다.

아키텍처 레이어 다이어그램에서 의존성 방향은 계층 간의 관계를 정의하는 핵심 설계 원칙이다. 일반적으로 의존성은 상위 계층에서 하위 계층으로 향하도록 설계되며, 이는 상위 계층이 하위 계층이 제공하는 서비스나 기능을 사용하는 구조를 의미한다. 예를 들어, 표현 계층은 비즈니스 계층에, 비즈니스 계층은 데이터 접근 계층에 의존하는 것이 전형적인 패턴이다. 이러한 단방향 의존성은 시스템의 복잡성을 관리하고 변경의 영향을 최소화하는 데 기여한다.

의존성 역전 원칙을 적용하면 이 전통적인 의존성 방향을 유연하게 변경할 수 있다. 이 원칙은 상위 모듈이 하위 모듈에 의존해서는 안 되며, 둘 다 추상화에 의존해야 한다고 제안한다. 이를 통해 비즈니스 로직과 같은 핵심 모듈이 데이터베이스나 외부 서비스와 같은 구체적인 인프라 세부 사항에 직접 의존하지 않도록 할 수 있다. 대신, 인터페이스를 도입하여 의존성 방향을 반전시키면, 핵심 모듈은 안정된 인터페이스에 의존하고, 구체적인 구현체가 이 인터페이스에 의존하게 된다.

올바른 의존성 방향을 설정하는 것은 테스트 용이성과 유지보수성을 크게 향상시킨다. 의존성이 단방향이고 명확할수록 특정 계층을 다른 구현으로 쉽게 교체하거나, 단위 테스트를 위해 의존성을 모의 객체로 대체하기가 용이해진다. 또한, 하위 계층의 변경이 상위 계층으로 전파되지 않도록 함으로써 시스템 전반의 결합도를 낮추는 효과가 있다. 이는 소프트웨어 아키텍처의 핵심 목표 중 하나인 변경에 대한 유연성을 실현하는 데 중요한 역할을 한다.

느슨한 결합은 아키텍처 레이어 다이어그램을 설계할 때 지향하는 핵심 원칙 중 하나이다. 이는 시스템을 구성하는 각 레이어나 컴포넌트가 서로 최소한의 지식과 의존성만을 가지고 상호작용하도록 하는 설계 철학을 의미한다. 즉, 한 계층의 내부 구현이 변경되더라도 다른 계층에 미치는 영향을 최소화하여 시스템 전체의 유연성과 유지보수성을 높이는 것을 목표로 한다.

이 원칙은 주로 인터페이스를 통해 구현된다. 예를 들어, 비즈니스 계층이 데이터 접근 계층의 구체적인 데이터베이스나 SQL 쿼리 구현에 직접 의존하지 않고, 추상화된 인터페이스에만 의존하도록 설계한다. 이를 통해 데이터 저장소를 관계형 데이터베이스에서 NoSQL로 변경하더라도, 비즈니스 로직을 담당하는 계층의 코드는 수정 없이도 동작할 수 있다.

느슨한 결합을 적용하면 시스템의 각 부분이 독립적으로 개발, 테스트, 배포 및 확장될 수 있다. 이는 특히 변화에 빠르게 대응해야 하는 애자일 개발이나, 독립적으로 배포 가능한 서비스 단위로 구성되는 마이크로서비스 아키텍처에서 매우 중요한 장점으로 작용한다. 반면, 지나치게 느슨한 결합은 불필요한 추상화 계층을 증가시켜 시스템 복잡도를 올리고 성능 오버헤드를 초래할 수 있다는 점도 고려해야 한다.