Empieza aquí: cómo funciona el software

Bienvenido a Be Software Architecture Wise y al Capítulo cero: Empieza aquí, cómo funciona el software. Este capítulo es la puerta de entrada a todo el curso. Da por hecho que has usado aplicaciones y sitios web, pero que nunca has escrito un programa. Al terminarlo, tendrás el vocabulario en el que se apoya cada capítulo posterior.

La arquitectura de software trata de las grandes decisiones de un sistema de software: cuáles son sus partes principales, cómo se comunican entre sí, dónde residen los datos y qué cualidades, como la velocidad, la fiabilidad y la seguridad, debe lograr el diseño. Esas decisiones se toman con un vocabulario propio: procesos e hilos, índices y cachés, interfaces y dependencias, transacciones, API y contenedores. Los arquitectos usan estas palabras con precisión, así que necesitas saber qué significa realmente cada una y qué cuesta. Este capítulo está escrito para alguien que nunca ha programado. Cada sección comienza con una analogía cotidiana antes de explicar el mecanismo real. Si ya eres ingeniero, puedes hojearlo como un vocabulario compartido.

Este capítulo no se apoya en nada anterior. No supone ninguna formación técnica, y por eso es el lugar adecuado para empezar. Conduce directamente al Capítulo 1, que usa estos bloques básicos para explicar qué es la arquitectura de software y por qué las grandes decisiones importan tanto. Cuando un tema merece más profundidad, el capítulo remite a la sección posterior que lo trata a fondo.

El capítulo tiene ocho secciones, en tres grupos. Las tres primeras se quedan dentro de una sola máquina. La sección cero punto uno explica cómo el código escrito por personas se convierte en instrucciones que un procesador puede ejecutar, y por qué los datos en memoria desaparecen al reiniciar. La sección cero punto dos presenta las estructuras de datos de uso diario, como las listas, los diccionarios y las colas. Con la notación O grande, explica por qué una forma de encontrar a un cliente sigue siendo rápida con un millón de clientes, mientras que otra se hunde. La sección cero punto tres sube de las funciones a los módulos, los objetos y las interfaces. Explica la diferencia entre una biblioteca y un framework, advierte del costo oculto de las dependencias y ofrece un primer vistazo al acoplamiento y la cohesión.

Las tres secciones siguientes salen de la máquina única. La sección cero punto cuatro explica cómo el DNS convierte nombres en direcciones y cómo funcionan las solicitudes y respuestas HTTP. También muestra que el retardo de la red tiene un límite inferior fijado por la velocidad de la luz. La sección cero punto cinco trata de los archivos y las bases de datos: tablas, consultas SQL, índices y transacciones, ilustradas con una transferencia bancaria que nunca debe quedarse a medias. También presenta las principales bases de datos no relacionales y cuándo encaja cada una. La sección cero punto seis explica cómo cooperan sistemas independientes mediante API. Una API es un contrato. Verás la diferencia entre esperar una respuesta y enviar un mensaje a través de una cola, y por qué romper una API perjudica a todos los que dependen de ella.

Las dos últimas secciones tratan de dónde se ejecuta el software y cómo se construye. La sección cero punto siete muestra qué es realmente un servidor, cómo las máquinas virtuales y los contenedores permiten que muchas cargas de trabajo compartan una sola máquina física, y qué venden los proveedores de nube. La sección cero punto ocho pasa de la tecnología a la práctica: requisitos, control de versiones, pruebas, integración y entrega continuas, y formas de trabajar. Termina siguiendo un toque en Hacer pedido en una aplicación de reparto de comida a través de cada parte del capítulo.

Merece la pena echar un primer vistazo a ese recorrido ahora, porque muestra hacia dónde va todo el capítulo. Un cliente ha llenado un carrito y toca Hacer pedido. Sigue los números. Primero, el teléfono pregunta al DNS la dirección de la empresa. Después envía el pedido por HTTPS a un balanceador de carga dentro de la región en la nube de la empresa, donde termina la conexión segura. El balanceador de carga pasa la solicitud al servicio de pedidos. Ese servicio llama a un proveedor de pagos externo a través de su API y después escribe el pedido en su base de datos dentro de una transacción. A continuación, pone un mensaje Order Placed en una cola. Un servicio de notificaciones lo recoge y pide al servicio push de Apple o de Google que envíe una notificación al teléfono del cliente. Fíjate en las flechas discontinuas: esa última parte es asíncrona. Si el servicio de notificaciones está caído, los pedidos se siguen aceptando y los mensajes simplemente esperan en la cola. Alguien tuvo que decidir eso, y tomar decisiones así es arquitectura.

Esta es la idea que debes llevarte de todo el capítulo. Cada sistema que aparece en él está construido con partes que ocultan sus detalles tras un límite acordado: un módulo tras su interfaz, una base de datos tras SQL, un proveedor de pagos tras su API. Los límites son donde están los compromisos importantes. Una llamada a función es rápida y fiable, mientras que una llamada a través de la red es más lenta y puede fallar. Una dependencia ahorra esfuerzo pero introduce riesgo. Una caché ahorra tiempo pero puede servir datos obsoletos. Decidir dónde van esos límites, qué los cruza y qué compromisos aceptar es la arquitectura de software. Cada sección termina con una breve nota sobre por qué su tema importa para la arquitectura, así que estate atento a ellas.

¿Cómo deberías estudiarlo? Si eres nuevo en el tema, lee las secciones en orden, porque cada una se apoya en la anterior. Si ya conoces parte de él, ve directamente a las secciones que necesites. Leer todo el capítulo lleva unas tres horas. Cada sección termina con unas cuantas preguntas de autoevaluación. Respóndelas mentalmente antes de mirar las respuestas. Te muestran rápidamente qué se te ha quedado y qué vale la pena volver a leer. Cuando estés listo, puedes hacer la prueba opcional del capítulo: veinte preguntas de opción múltiple y dos respuestas escritas. Calcula unos cuarenta y cinco minutos. La nota de aprobado es el ochenta por ciento. Antes de empezar la prueba, comprueba que puedes responder las preguntas de autoevaluación de cada sección y vuelve a leer el resumen de cualquier sección que todavía no tengas clara.

Ese es el mapa del Capítulo cero. Empieza por la sección cero punto uno, donde veremos qué es el software y qué ocurre realmente cuando una computadora ejecuta un programa. Nos vemos allí.