Сергей Зыков - Основы проектирования корпоративных систем

Ранее мы рассматривали разработку КИС с концептуальной точки зрения, теперь начнем более предметный разговор и спустимся на технологический уровень.

Первое, с чего следует начать описание, – это программная архитектура. Во время эскизного или архитектурного проектирования вместе с базовыми функциональными требованиями разрабатывается общая архитектура системы: количество компонентов и их взаимодействие. На этом этапе стоит определиться с технологией – будет ли приложение файл-серверным, клиент-серверным, двух– или трехзвенным и каким образом будут эти звенья взаимодействовать, будет ли оно иметь на нижнем уровне БД и насколько сложными будут структуры данных (рис. 6.1).

Следующее, о чем следует рассказать перед технологическими средствами и приемами, которые используются в Microsoft и его инструментальных средствах проектирования, – это CASE-средства, которые поддерживают все этапы разработки КИС. Это тяжелые и дорогие инструменты, поэтому стоит говорить об их масштабном применении, прежде всего в КИС.

Рис. 6.1.Обработка данных СуБД: локальный компьютер

Перейдем к рассмотрению классификации программных архитектур.

Прежде всего речь пойдет о сетевых архитектурах, так как корпорация – распределенная структура. Будут рассмотрены устройство сетевых архитектур и принципы их функционирования. Второе ограничение – архитектуры, основанные на БД. В определении программной инженерии по Липаеву было сказано, что в КИС, как правило, используются БД. Корпоративные БД – это отдельная большая тема.

Корпоративные информационные системы можно назвать открытыми лишь в определенном смысле этого слова. Корпорации не хотят открывать свои конфиденциальные данные внешним заказчикам. Корпорация не может доверить оценку рисков внешнему разработчику, и разработчик, и заказчик должны быть внутри системы. Но принципы объединения ИС должны базироваться на открытых стандартах. Далее речь пойдет о них.

БД в корпорациях содержат тера– или даже петабайты данных. Уже в 2005–2006 гг. объемы данных в корпорации Intel превысили 3 петабайта. Объемы данных растут экспоненциально, приблизительно в 2 раза за пять лет. Таким образом, к настоящему времени этот показатель удвоился. Управление такими БД – масштабная проблема, но останавливаться на ней мы сейчас не будем.

Говоря о корпоративных системах, их стоит разделять на две части – клиентскую и серверную. Клиент запрашивает информацию, сервер ее обрабатывает и предоставляет. Другое дело, как именно они взаимодействуют. Простой случай – файл – сервер. Более сложный подход – клиент-серверная архитектура. Отдельно выделяется сервер БД – в ряде случаев это оправданно, причем серверы нас интересуют с логической, а не аппаратной стороны.

Как происходит разделение функций между клиентом и сервером? Здесь, как в любой сложной промышленной системе, речь идет о специализации и кооперировании. Мы выделяем функциональные роли все более и более тонкие, точные. Детализируя понятие «сервер», сначала происходит классификация клиент и сервер. Далее происходит уточнение: есть серверы баз данных, серверы шифрования, телекоммуникационные серверы. На этой основе происходит классификация системных архитектур.

Существуют разные организации клиент-серверного взаимодействия. Далее подробно будет рассмотрено, как осуществляется обработка информации в БД, какой существует CASE-инструментарий для работы с БД, что такое реинжиниринг БД и SQL-запросы. Потом будут описаны более сложные структуры на основе клиент-серверного подхода.

Рассмотрим двух– и трехуровневый клиент-сервер, где сервер приложений явно выделяется как отдельный операционный слой. Чем большая производительность необходима, тем большая нужна специализация. По сути, речь идет о программном обеспечении. То, как операционный слой распределяется по аппаратному обеспечению, зависит от топологии сети, от задач, администраторов БД и сетевых администраторов корпорации, здесь возможен достаточно широкий спектр решений. Далее будет рассмотрено, какие расширения серверной части программной реализации имеются в современных сетевых архитектурах, какие существуют распределенные БД различных уровней.

Под корпорацией в широком смысле мы понимаем не только производственную, но и разветвленную структуру, например госструктуру, которая также решает какие-то общие задачи. Можно говорить о федеративных БД, о БД масштаба государства, об интегрированных БД, которые объединяют различные системы и подходы к организации данных.

Еще один интересный пример крупномасштабных систем – это GRID-системы. Он не очень часто используется в корпорациях. Это системы, в которых взаимодействуют большое количество необязательно мощных компьютеров, но обеспечивается масштабирование и в короткие сроки обрабатываются терабайты данных.

Важно отменить значимость клиент-серверной архитектуры. Она обеспечивает достаточно простой и довольно дешевый коллективный доступ к данным в сетевых средах, не обязательна локальная вычислительная сеть.

Появлению семейств клиент-серверной архитектуры мы обязаны последовательной реализации концепции открытых систем. На основе открытых стандартных протоколов взаимодействия можно, как на заводе, собирать комплексные системы высокой сложности, причем дешево осуществлять сборку этих систем, даже если компоненты реализуются в разных странах. Один из подходов к такому проектированию – это компонентный подход, который реализован Microsoft. Сборка осуществляется из компонентов с открытым интерфейсом. Подобный подход предлагает Sun в Enterprise JavaBeans.

Корпорация – организация с большим количеством информационных систем, возможно относящихся к разным поколениям, например, во многих банках работают мейнфреймы и существует множество систем, написанных на языке Cobol. Идея открытых систем в том, чтобы объединить информационные системы. Телекоммуникационные системы существовали и ранее, но распространение, миниатюризация и удешевление ЭВМ привели к изменению ситуации. В последнее время появились не только ЛВС, но и Интернет.

Среда Интернет была построена, по сути, Пентагоном. Идея состояла в том, чтобы распределить компьютеры по стране так, чтобы некоторые из них могли выходить из строя, а между собой компьютеры могли взаимодействовать по методу точка-точка.

Сейчас сотрудникам корпораций необходим круглосуточный доступ к данным из любой точки планеты. Нужно обеспечить независимость от программно-аппаратного обеспечения и серьезную стандартизацию, возможно выше уровня операционной системы. Таким образом возникли открытые системы. Они обладают рядом важных свойств, которые позволяют наращивать комплексы без потери работоспособности. Во-первых, это мобильность, которая обеспечивает легкость миграции приложений в аппаратно-программной среде. Когда мы заказываем билет через Интернет, мы не отдаем себе отчет в том, с каким именно сервером мы работаем. Это возможно, так как разработчики обеспечивают соответствие стандартам. Еще одно свойство – интероперабельность обеспечивает легкость построения новых приложений на основе готовых компонентов со стандартными интерфейсами. Приложения по известным описаниям компонентов могут строиться независимо друг от друга и с учетом взаимодействия по стандартным протоколам взаимодействовать.