عملية تصميم الانظمة الكبيرة تحتوي على الكثير من المسؤوليات والممارسات اللازمة للتنفيذ الصحيح، ولابد من تواجد الخبرات في هذا الجزء تحديدا، لما فيه من تعقيدات وتنفيذ بطرق مختلفة واكتشاف الأسلوب الأنسب للتصميم، كما يتضمن التخطيط المعماري للنظام، وطرق التوسعة، وكيفية ضمان أمان النظام.

تصميم الانظمة الكبيرة

تتضمن بعض الممارسات كالآتي:

• التخطيط المعماري للنظام: وتتضمن هيكلية التنظيم الداخلي للنظام، وطريقة البناء، ويتم اتخاذ القرارات بناء على هذه المرحلة، وتتضمن تصميم الواجهات الأمامية، وبعض المكونات الأخرى.
• القابلية للتوسعة والأداء: تساعد في استقبال النظام للعديد من الطلبات والمستخدمين بكل سهولة، وبدون قصور في أداء البرنامج، والعمل بكفاءة عالية ومناسبة للأحمال الزائدة.
• التوزيع والتحمل الخاص بالأخطاء: وتعد من أهم الأساليب في تصميم الأنظمة بشكل يساعد في معالجة البيانات الضخمة، والطلبات الهائلة للمستخدمين.

التخطيط المعماري للنظام

من أساليب التخطيط الجيد تحديد الأجزاء الأساسية، ومن المكونات الرئيسية في تصميم الانظمة الكبيرة كلا من:

• منصة الأجهزة (Hardware Platform): والتي تحتوي على جميع المكونات المادية للنظام، من خوادم (Servers)، وسعة تخزين (Storage)، وبنية تحتية شبكية (Network Infrastructure).
• منصة البرمجيات (Software Platform): وتتضمن الجزء البرمجي في الأنظمة، مثل: نظام التشغيل (Operating System)، وخوادم البرنامج (Application Servers).
• واجهات النظام (System Interfaces): تتكون من الواجهات الأمامية، وواجهات المستخدم، وواجهة برمجة التطبيقات (APIs).
• هيكلية النظام (System Structure): تنظيم معمارية البرنامج، وعلاقة تلك المكونات ببعضها، وتحديد الوحدات الرئيسية.
• الأمان (Security): استخدام أساليب الأمان، وحماية النظام ضد الهجمات الأمنية.

القابلية للتوسعة والأداء

من المصطلحات الشائعة في تصميم الانظمة الكبيرة والتي تشير إلى قدرة النظام على معالجة أعداد كبيرة من العمليات في وقت قياسي، واستيعاب النظام لأعداد المستخدمين في حالة زيادة الأحمال، ويقترن الأداء مع مفهوم قابلية التوسع، حيث تساهم قابلية التوسع بطريقة مناسبة في تحسين أداء النظام.

وتعزز قابلية التوسع النظام، حيث تساعد في معالجة النمو، وتحسين أداء النظام، وقدرته على التكيف، وضمان توفر النظام بشكل مستمر، وتقليل التكاليف من التوسعة حسب الطلب فقط، ودعم إبداع المطورين والمصممين، عن طريق توفير إمكانية إضافة خدمات ومميزات في البرنامد بدون قيود.

التوزيع والتحمل الخاص بالأخطاء

تشير كلمة التوزيع إلى تصميم الانظمة الكبيرة بطريقة الأنظمة الموزعة، ومن أنواعها:

• أنظمة العميل والخادم (Client-Server Systems): تعد من الطرق التقليدية والمستخدمة بشكل كبير في معظم الأنظمة، وتتكون من اتصال الأجهزة () بشبكة ما، وتفاعل هذه الأجهزة مع الخادم الرئيسي في الشبكة، مثل: معالجة البيانات عن طريق الخادم.
• شبكات النظير بالنظير (Peer to Peer Networks): ويمكن تنفيذها من خلال توزيع العمليات على عدة أجهزة، وجميعها تعمل بنفس البرنامج.
• شبكات المحمول (Cell Phone Networks): تعتبر من أنواع الأنظمة الموزعة، وتستخدم في توزيع الاحمال بين الهواتف.

الأمان والخصوصية

الأمان هو عبارة عن تقنيات مستخدمة في منع الوصول إلى البيانات، مثل: التحكم في الوصول (Access Control)، والمصادقة (Authentication)، والتشفير (Encryption).

أما الخصوصية فهي تحديد من يمكنهم الوصول إلى البيانات، مثل: لا يمكن لأحد الوصول إلى رصيدك البنكي.

وتتمثل أهمية الأمان والخصوصية في تصميم الانظمة الكبيرة فيما يلي:

• حماية البرنامج ضد المطورون الذين يعملون ليل نهار لمصالح غير أخلاقية، مثل: الاختراقات الأمنية، وسرقة البيانات الحساسة، والانتهاك الأمني لخصوصية العملاء.
• تنفيذ المقاييس العالمية في خصوصية البيانات، مثل اللائحة العامة لحماية البيانات (GDPR).
• تخزين حقوق الملكية الفكرية بشكل رقمي، لتحسين جودة الأمان في هذه البيانات الخاصة.
• حماية الشركات من خسارة مالية ضخمة بسبب سرقة كلمات المرور، وأرقام بطاقات الائتمان.

التكامل والتوافق

يمكن تعريف التكامل أنه جمع لوحدات النظام مع بعضها في بنية تحتية واحدة، لتحقيق تكاملية الانظمة.

أما التوافق فهو المكمل الرئيسي لعملية التكامل، ويتم التحقق من توافق الأجهزة، والبرمجيات والعمل بشكل صحيح.

ومن أنواع التكامل:

• تكامل الأنظمة القديمة، والذي يتضمن تحديث هذه البرامج بالتكامل مع التقنيات الحديثة.
• تكامل برامج المؤسسات الكبيرة، ويمكن تنفيذها من خلال اشتراك جميع الأنظمة المستخدمة في نقطة واحدة، وإدارة جميع الأقسام في الشركة باستخدام نظام واحد.
• تكامل أنظمة الطرف الثالث، والتي تساعد في التكامل مع الأنظمة والخدمات الأخرى لتسهيل العمليات المهمة والمتكررة.

وتوجد عدة طرق للربط بين الانظمة، ومن ضمنها:

• واجهة برمجة التطبيقات (API)، حيث تعد الركيزة الأساسية للربط بين نظامين مختلفين عن طريق بعض الأكواد البرمجية.
• استخدام الوسيط (Middleware) في التكامل مع الأنظمة الموزعة، والتطبيقات، ويمكن اعتبار واجهة برمجة التطبيقات من أنواع الوسيط.

إدارة الموارد والبنية التحتية

التحكم في إتاحة الموارد، والأدوات في البنية التحتية، وتخصيص إمكانياتها، وتحسين جودة الاتسخدام من الجانب التجاري للنظام، وتحتوي إدارة الموارد في تصميم الانظمة الكبيرة على عدة نماذج مهمة:

• نموذج الحوسبة (Cloud Model): وفيه يتم مشاركة الموارد بين المستخدمين والخدمات المختلفة، عن طريق استخدام أجهزة افتراضية يتم تخصيصها في مكان ما حول العالم، وهو النموذج المستخدم في الحسوبة السحابية (Cloud Computing).
• نموذج البيانات (Data Model): يحتوي على تصميم طريقة تخزين البيانات في قواعد ومستودعات البيانات المختلفة، والتأكد من توافر البيانات بشكل دائم، والنسخ المتكرر للبيانات وتوزيع النسخ في عدة أماكن.
• النموذج البرمجي (Programming Model): استخدام لغات البرمجة في الدخول إلى الخدمات السحابية، وإدارة الموارد والخدمات من خلالها، بدلا من استخدام الواجهة الأمامية لمقدمي الخدمات السحابية.

مرونة النظام وقابليته للصيانة

من أهداف تصميم الانظمة الكبيرة مرونة البرنامج، والقدرة على التأقلم مع المتغيرات، وإمكانية صيانة الأخطاء بطريقة سلسة وغير معقدة، والتحقق من هذا الأسلوب يبدأ من خلال تصميم النظام بطريقة مناسبة، واعتبار قابلية التوسع، وتقسيم كود المصدر، ونهج الوحدات والكثير من الاعتبارات الأخرى.

ويمكن قياس مرونة النظام وقابليته للصيانة من خلال بعض المقاييس، مثل:

• التكرار في الكود (Code Duplication): وهو نسبة الأسطر المتكررة في عدة أماك في كود المصدر، ويقاس باستخدام أدوات تحليل الكود.
• مؤشر الصيانة (Maintainability Index): نسبة قابلية الصيانة لأجزاء معينة في البرنامج، ويختلف من أداة إلى أداة.
• تغطية الاختبارات (Test Coverage): يقيس مدى تغطية الاختبار في النظام.

الاختبار والتحقق

عملية التصديق على عدم وجود مشاكل في النظام، وأنه يلبي جميع متطلبات العميل المذكرة في التوثيق، سواء المتطلبات الوظيفية، والغير وظيفية، واختبار الحالات الاستثنائية في تصميم الانظمة الكبيرة.

ومن مبادئ الاختبار والتحقق:

• التطابق مع متطلبات العميل.
• تنفيذ الاختبارات باستخدام أدوات طرف ثالث.
• اختبار أجزاء معينة من النظام.
• التخطيط قبل تنفيذ الاختبار.
• اختبار المكونات الصغيرة، ثم المكونات الكبيرة.

إدارة التغيير والتطوير المستمر

تهدف إدارة التغيير إلى الانتقال إلى حالة مختلفة بطريقة سليمة، وبدون تأثر العمليات الجارية، ومساعدة الموظفين في الانتقال السلس، حيث تتضمن استخدام أدوات وتقنيات جديدة، وتغيير هيكلي على مستوى المؤسسة، واستخدام تقنيات عمل مختلفة.

ولابد من تنفيذ التطوير المستمر للنظام، للبقاء داخل المنافسة، واستمرار إنتاج الإصدارات الحديثة من النظام، لضمان أعلى مستوى من تجربة المستخدم.

إن تصميم الانظمة الكبيرة عملية شاقة ومرهقة، ولكن تنفيذ هذه العملية بطريقة سليمة يقلل من مشقاتها، ولابد من التعاون بين الفرق والأعضاء، لتصميم أفضل المنتجات وتلبية احتياجات المستخدمين، ودوام الشركة في المنافسة.