Сервис-ориентированная архитектура: от концепции к применению

Service Oriented Architecture (SOA) - это новая парадигма проектирования распределенных интегрированных систем. Согласно SOA любые части информационных систем имеющие функциональность рассматриваются как службы (service providers, провайдеры служб), которые предоставляют свою функциональность другим частям системы посредством вызовов их функций. Службы являются компонентами, которые могут быть найдены и вызваны через локальную сеть или Internet. При этом различные службы могут организовываться (orchestrate) для совместного выполнения определенной задачи. SOA обеспечивает концептуальные архитектурные шаблоны и платформы для таких систем. Обычно архитектура таких систем и потоки данных в них близки к структуре бизнес-подразделений, использующих их, и взаимодействий между ними. В некоторой степени происходит соединение информационных технологий и бизнес-процессов на концептуальном уровне. Такое слияние положительно влияет на понимание информационных систем представителями бизнеса (концепция службы более наглядна чем термины "репликация", или "удаленный вызов процедуры"), и на понимание бизнес-процессов разработчиками системы. В качестве платформы для SOA-приложений обычно используются web-службы. Однако, не все информационные системы, построенные на основе web-служб, соответствуют SOA, и SOA не обязательно должна базироваться на технологии web-служб. Концепция SOA впервые была описана в 1996 году, но только в последние годы на волне интереса к web-службам стала широко известной. К этой волне популярности приложило руку и Microsoft - в 1999 году Steve Ballmer озвучил концепцию "software as service", получившую свое воплощение в технологии.NET и web-службах. Поддержка web-служб встраивается во многие продукты Microsoft - BizTalk Server, MapPoint Server, SQL Server 2005 (Yukon), Office 2003.

Don Box - один из архитекторов новой инфраструктуры Microsoft для межпрограммного обмена сообщениями Indigo выделил 4 основных принципа SOA:

Явные границы служб . Для каждой части системы, для всех подсистем и компонент из которой она состоит, можно однозначно сказать где она находится - вне службы или внутри определенной службы. Это связанно с тем, что системы, построенные по SOA, состоят из служб, которые часто разделены большими расстояниями, работающими на разных платформах и имеющими различные средства обеспечения безопасности. Обмен сообщениями между различными частями таких систем имеет существенные накладные расходы. Поэтому, SOА основано на модели явного обмена сообщениями, а не на модели неявного вызова методов (как в DCOM). Явные границы служб обеспечивают автономность служб и независимость от реализации.

Автономность служб . Каждая служба работает в собственной программной среде, на собственной ОС, реализована на определенном языке программирования и от этих факторов не зависит работа других частей системы, которые использую службу. Она ведет себя как независимый объект, обладающей собственным поведением, способный на взаимодействия с другими независимыми объектами. Поэтому реализация любой службы или же ее расположение в системе может изменена без нарушения общей работы системы. В систему можно добавлять новые службы или удалять существующие - это тоже не должно сказываться на работе системы. Автономность служб подразумевает что любой вызов службы может окончится неудачей, поэтому любой вызов службы должен обеспечиваться корректной обработкой ошибок. Открытая архитектура SOA предоставляет более широкие возможности для злоумышленников по взлому систем. Согласно принципу автономности службы сами должны заботиться об аутентификации, авторизации и безопасности. Поэтому особое внимание при проектировании служб должно уделяться безопасности.

Службы описывают свой контракт и схемы сообщений, но не реализацию. Клиенты службы знают ее контракт (сигнатуры методов и их метаданные) и схемы данных, которые описывают сообщения службы и используемые данные. Информация о том, как реализована служба, ее клиентам не доступна и не нужна. Так же формальное описание контракта и схемы с помощью политик (policy) позволяет службам осуществлять проверку входящих сообщений. Как и в случае использования компонент (например, COM), так же имеющих контракт, особую значимость для работоспособности системы в целом имеет устойчивать контрактов.

Совместимость служб основана на политиках (policy). Применение технологий, таких как WS-Policy, предоставляют декларативные и программные способы описания политик. Политики применяются как для служб, так и для клиентских приложений. Примером политики может быть требование на шифрование обмениваемых данных.

SOA является очередным этапом в архитектуры программного обеспечения. Решая вопросы повышения сложности разрабатываемых систем, обеспечения большей гибкости решений, работы в гетерогенных средах, снижения расходов на разработку и сопровождения, лучшего соответствия потребностям бизнеса за 30 лет произошел переход от монолитных приложений, работающих на мейнфреймах, до распределенных слабосвязанных систем с работающих на стандартизированных кросплатформенных протоколах.

Этапы развития архитектуры программного обеспечения

Объектно-ориентированное программирование играет важную роль при разработке SO систем для разработки самих служб и их клиентов, но не систем целиком. Чем же не устраивает объектно-ориентированная архитектура при разработке больших распределенных информационных систем? Ее существенными ограничениями являются

низкая абстрактность моделей, получаемых в ходе объектно-ориентированного анализа и проектирования. При проектировании больших систем мышление в рамках объектов и связей между ними из-за большой детализации равносильно попытке спроектировать компьютер, оперируя только на уровне транзисторов и диодов

ограничения, накладываемые платформами и компиляторами, что затрудняет разработку приложений для гетерогенных сред

отсутствие встроенных средств безопасности

Архитектура, основанная на компонентах, (CORBA, COM/DCOM) сняло часть проблем - снизило степень детализации и улучшило ситуацию с повторным использованием компонент. Компонентные технологии обеспечивали языки описания интерфейсов (к примеру, IDL) и средства для локального и удаленного вызова компонент.
SOA позволяет проектировать и создавать приложения, предоставляющие другим приложениям удаленно вызывать их методы через опубликованные интерфейсы, и возможность найти эти службы и описания интерфейсов. На схемы на примере web-служб видно 3 основные роли в SOA - службы (service providers), клиенты служб (service consumers) и брокеры (brokers). Доступ к службам происходит через сеть по стандартным протоколам. Сами службы описываются на стандартном языке (контракт службы) и публикуют эту информацию при помощи брокера. Службы разделяют свой интерфейс и его реализацию. Для вызова службы клиентскому приложению нужно только описание интерфейса службы - информация же о реализации службы не нужна клиентам. Реализация службы может меняться, не затрагивая клиентов и без необходимости предоставлять клиентам новую версию описания службы - в этом и проявляется низкая связанность частей системы (loose coupling). Другим преимуществом разделения интерфейса и реализации является возможность выбора клиентом службы из нескольких служб с одинаковым интерфейсом путем простого указания адреса нужной службы. В этом скрыта возможность для расширения и масштабирования системы после ее создания. В систему можно добавлять новые службы или новых клиентов служб не нарушая уже существующую функциональность. Причем для добавления добавления новой функциональности к системе не нужно иметь доступ к ее исходному коду. Для обеспечения такой независимости от реализации при использовании web-служб нужно избегать использования типов данных, привязанных к определенной технологии (например, вместо типизированных DataSet платформы Microsoft .NET использовать сущностные классы или специально созданные объекты переноса данных (DTO)) и расширений WS-*, пока имеющих различия реализаций на разных платформах.
Брокеры хранят информацию о службах и предоставляют эту информацию клиентам.
Web-службы являются наилучшей технологией, на котором основывается SOA. Поиск web-служб происходит в UDDI-каталоге, интерфейс службы описан на WSDL, а вызов происходит по протоколу SOAP. Так как web-службы базируются на стандартизированных технологиях, они работают в кросс-плафторменных средах и не зависят от языка реализации.

Характеристики service oriented architecture. Информационные системы, построенные согласно SOA, обладают следующими характеристиками:

основанность на индустриальных стандартах. SOA использует технологии, разработанные совместно Microsoft, IBM, SUN, BEA, Oracle, W3C. Это освобождает от привязки к конкретной платформе или поставщику программных продуктов. Различные части системы могут быть разработаны на различных языках программирования и работать на разных платформах

низкая связанность (loose coupling) частей системы. Клиенты в SOA системах могут разрабатываться в полной независимости от служб, используя только их опубликованный интерфейс. Из-за разделения интерфейса и реализации служб клиентские приложения подключаются к службам с помощью позднего связывания (late binding). Низкая связанность обеспечивает лучшую способность систем к их расширяемости: изменения в функциональности в службе не должно затрагивать клиентов, а при добавлении новых типов данных средства разработки берут на себя часть работы. Низкая связанность также способствует инкрементному и итеративному подходу к разработки ПО, из-за отсутствия трудностей реализации функцинольности службы за несколько итераций

повторная используемость служб. Службы намного легче использовать повторно в реальных условиях и при решении реальных бизнес-задач чем классы или компоненты. Легкость использования обеспечивается возможностью поиска и доступностью службы, не имеющая пространственные ограничения, посредством вызова через сеть

синхронные и асинхронные вызовы службы. Службы поддерживают как синхронные вызовы методов службы, когда клиент получаем от службы ответ, так и асинхронные вызовы, способные пересылать большие объемы информации и увеличивающие масштабируемость системы.

Типы служб. Службы на основе их функциональности можно условно поделить на пять типов:

службы доступа к данным , предоставляющие чтение и изменение данных (CRUD-функции). Они скрывают реализацию доступа к реальным источникам данных и предоставляют единый унифицированный интерфейс для доступа к данным вне зависимости от количества и вида используемых источников данных. Для обмена данными могут использоваться специально созданные сущностные объекты, XML данные или же объекты, инкапсулирующие таблицы БД (например, объекты DataSet платформы.NET). Этот вид служб SOA самый легкий в реализации и чаще всего используется в приложениях

службы бизнес-логики содержат функциональность, используемую для выполнения различных бизнес-операций (например, оформление заявки на слад или формирование отчета по уровню продаж). В ходе выполнения бизнес-операций обычно вызываются методы других служб (к примеру, служб доступа к данным для получения списка проданных товаров за последнюю неделю)

компоненты внешних приложений , вызываемые через их собственные интерфейсы (например, COM или DCOM). Примером такого приложения может быть CRM система, хранящая данные о покупателях и предоставляющая доступ к этим данным через COM

низкоуровневые вспомогательные службы отвечают за аутентификацию и авторизацию, мониторинг, поиск служб, регистрацию ошибок, вспомогательные функции, используемые в других службах. Часто их называют общие службы (common services) или службы инфраструктуры предприятия (interprise infrastructure services)

составные службы , делегирующие работу остальным типам служб и координирующие их действия. Они интегрируют остальные службы системы и выполняют контроль за транзакциями и преобразование потока данных от одних служб к другим путем конвертации в нужные форматы

Степень детализации служб (service granularity). Детализация служб относится к масштабу функциональности, предоставляемой службой. На основе функциональности по количеству данных, получаемых и отправляемых службой, можно разделить их на службы с мелкой детализацией (fine-grained), грубой детализацией (coarse-grained) и композитные (composite).
Службы с мелкой детализацией осуществляют прием и отсылку данных небольшими порциями информации и и на каждую их функцию приходится небольшое количество функциональность. Дополнительно может возникнуть необхоимость сохранения с состояния службы между ее вызовами.
При грубой детализации происходит обмен большими порциями информации и каждая функция реализуют б о льшую функциональность. При этом передаваемые данных часто имеют составную структуру и используются специально созданные объекты переноса данных (data transfer objects).
Функции с мелкой детализацией обычно вызываются не реальными приложениями, а другими службами - композитными или с грубой детализацией, использующими высокосоростные сетевые соединения. При вызове служб с мелкой детализацией напрямую клиентскими приложениями из-за большого количества обмениваемых сообщений (особенно при низкой скоростью соединения) суммарное время вызова функций возрастает из-за накладных расходов.
Композитные службы используют для своей работы службы с мелкой и грубой детализацией, делегируя им реальную работу и осуществляя контролирующую функцию и сбор информации.
Microsoft Indigo. Новая версия операционной системы Windows "Longhorn" будет включать в себя инфраструктуру для разработки распределенных систем под кодовым названием "Indigo", основанная на.NET. Indigo предоставляет общую программную модель для использования web-служб, .NET remoting, System.Messaging и.NET Enterprise Services. Indigo входит в состав WinFX (новой программной моделью Windows) и будет поставлятся так же и для операционных систем Windows XP и Windows 2003. Основными подсистемами Indigo являются сервисная модель, коннектор, хостинговое окружение и службы.

Архитектура Indigo

Сервисная модель Indigo отвечает за связывание кода, отвечающего за обработку сообщений, и приходящих сообщений. На нее возложены функции поддержки транзакций, обеспечения безопасности передачи сообщений и их гарантированную доставку. Для упрощения разработки активно применяется декларативный подход.
Коннектор обеспечивает соединение между службами, основанное на SOAP и метаданных служб. Скрывая детали реализации и оперируя такими понятиями как порт, канал и сообщение он позволяет создавать высокопроизводительные приложения, независящие от транспортных протоколов, обеспечивающие безопасность, регулирование нагрузки и надежность передачи сообщений и способных настраиваться на различные конфигурации сетей (SSL, прокси-серверы, файрволы и пр.). Для этого в коннектор входит кодировщик, конвертирующий сообщения в данные, передаваемые по конкретному транспортному протоколу, и обратно. Для гарантированной доставки сообщений можно применять одну из двух моделей гарантированной доставки: экспресс, при которой в памяти содержится буфер сообщений, доставка которых еще не подтверждена, и надежный, при котором этот буфер находится на жестком диске.
Хостинговое окружение. Сервисная модель Indigo и коннектор могут быть загружены в любой домен приложения. Окружение хостнига было разработано для использования Indigo в максимально большом количестве систем хостинга (dllhost.exe, svchost.exe, IIS и пр.).
Системные службы и службы сообщений. Для обеспечения функциональности служб Indigo использует специальные службы. В качестве пример системных служб можно привести службы для обеспечения транзакций. Службы сообщений обеспечивают расширенную функциональность для очередей сообщений и поддержку событий.
Как мы видим все подсистемы можно поделить на 2 уровня - на высокоуровневые слой, имеющий удобный для разработки приложений интерфейс, и низкоуровневый слой, обеспечивающий б о льшую производительность и контроль над тонкостями реализации.
Indigo позволяет создавать службы двух видов: web-службы и RemoteObject службы. Web-службы в Indigo представляют собой традиционные asmx службы ASP.NET, соответствующие SOAP 1.2 и дополненные расширенными возможностями: поддержкой распределенных транзакций, гарантированной доставкой сообщений, поддержкой web-serivce farms для увеличения масштабируемости и возможностью обмена сообщениями между службами и клиентами в обоих направлениях.
Службы RemoteObject являются улучшенной версией.NET remoting, позволяющей создавать экземпляры удаленных объектов или удаленно вызывать их методы. Обновления и улучшения коснулись улучшенной поддержки SOAP, импорта и экспорта метаданных, аутентификации, шифрования, распределенных транзакций и автоматической активации.

С помощью SOA реализуются три аспекта ИТ-сервисов, каждый из которых способствует получению максимальной отдачи от ИТ в бизнесе:

Сервисы бизнес-функций. Суть этих сервисов заключается в автоматизации компонентов конкретных бизнес-функций, необходимых потребителю.

Сервисы инфраструктуры. Данные сервисы выполняют проводящую функцию, посредством платформы, через которую поставляются сервисы бизнес-функций.

Сервисы жизненного цикла. Эти сервисы являются своего рода «обёрткой», которая в большинстве случаев поставляет ИТ-пользователям «настояшие сервисы». Сервисы жизненного цикла отвечают за дизайн, внедрение, управление, изменение сервисов инфраструктуры и бизнес-функций.

Мировой рынок SOA

Российский рынок SOA

Развитие SOA

Появившаяся несколько лет назад концепция SOA поначалу воспринималась как некоторый новый подход к интеграции приложений на основе унифицированных отраслевых стандартов. Революционно новое решение SOA - это новый взгляд на модификацию и развитие функциональности прикладных корпоративных систем.

Своего рода предшественницей SOA стала технология Enterprise Service Bus , предоставлявшая унифицированный механизм взаимодействия приложений. Дополненная рядом других технологий, ESB позволила сформировать единую интеграционную платформу. По-видимому, качественный переход к SOA начался в тот момент, когда появилась возможность создавать поверх этого интеграционного слоя новые прикладные решения с использованием уже существующего функционала.

Еще недавно мы пользовались традиционными веб-ресурсами, не предполагая, что в этом плане можно что-либо кардинально поменять. Оказалось – можно, и появился веб-два-ноль. Тренд оказался настолько удачным и привлекательным, что моментально был взят на вооружение маркетологами. Ярлык 2.0 появился на многих программных решениях и в большинстве случаев его использование весьма спорно. Такой всеобщей тенденции не удалось избежать и сервисно-ориентированной архитектуре. Читать статью "SOA 2.0 "

Сервисно-ориентированное и объектно-ориентированное программирование

Появление сервисно-ориентированного подхода произвело очередную реформу в теории разработки программного обеспечения, оставив в прошлом концепцию объектно-ориентированного программирования .

Как известно, повторное использование программного кода упрощает разработку больших информационных систем. До недавнего времени с этой целью традиционно применялся объектно-ориентированный подход, подразумевающий жёсткое объединение компонентов и объектов приложения в одно целое. В парадигме ООП от разработчика требуется знание прикладного программного интерфейса, в котором объединены атрибуты и методы, сообща реализующие необходимый функционал. Но поскольку объектные системы обычно создаются на основе какого-то одного языка программирования (Delphi , C Яык программирования++ , C Яык программирования# , Java и др.) и фиксированных механизмов обмена информацией между объектами и модулями информационной системы, то и в ООП сохраняются все зависимости и ограничения. Такой подход удобен не всегда - в частности, он не позволяет оперативно реагировать на изменение ситуации и, к примеру, проектировать новомодные системы, опирающиеся на концепцию «ресурсы по требованию». Кроме того, для модификации объектных систем нередко приходится переписывать коды связанных объектов и методов.

Cвести эти ограничения к минимуму позволяет технология SOA, которая многими уже признана как революция в технологии программирования.

Аналитики о сервисно-ориентированной архитектуре

Аналитики уверены, что по мере развития стандартов SOA компании освоят эту область, а вендоры модернизируют свои продукты в соответствии с ее требованиями. По их мнению, серьёзное осмысление SOA и ее продвижение в практику ИТ ещё впереди, хотя, возможно, в России - в отличие от мировой ситуации - самый глубокий спад интереса к теме будет зафиксирован немного позднее. Так или иначе сегодня вполне определенно можно сказать, что «гребень волны» в публичном обсуждении темы SOA пройден. В настоящее время происходит активное практическое применение концепции SOA и осмысление опыта реализованных проектов.

Архитектурные особенности SOA

Ряд архитектурных особенностей SOA позволяет уменьшить степень связанности различных элементов системы. Для взаимодействия компонентов используется сравнительно небольшой набор простых интерфейсов, которые обладают только самой общей семантикой и доступны всем провайдерам и потребителям. Через эти интерфейсы передаются сообщения, ограниченные некоторым словарем. А поскольку даны только общая структура корпоративной системы и словарь, то вся семантика и бизнес-логика, специфичная для приложений, описывается непосредственно в этих сообщениях.

Корпоративная информационная система, построенная на основе SOA, состоит из набора сущностей, доступных через прикладные программные интерфейсы. Встроенный механизм поиска и обнаружения сервисов в общем реестре позволяет потребителю выйти на оператора, предлагающего искомую функцию.

Архитектура веб-сервисов также является сервисно-ориентированной. Более того, веб-сервисы - это суть SOA c двумя дополнительными ограничениями: интерфейсы базируются на интернет-протоколах (HTTP , FTP , SMTP Simple Mail Transfer Protocol - Простой протокол передачи почты , TCP), а все сообщения описываются в формате XML . Детальные описания стандарта веб-сервисов и спецификаций SOA приводятся на сайтах консорциума W3C и организации OASIS .

Практические аспекты применения SOA

Практические аспекты сервисно-ориентированной технологии позволяют решить проблемы масштабируемости, интегрировать сети передачи данных и голоса, упростить процедуры проектирования и управления сетями, а также создать другие распределенные приложения, прозрачно взаимодействующие с ресурсами систем при помощи прикладных программных интерфейсов и открытых стандартов.

Грамотное и полноценное управление невозможно без целостного понимания тех компонентов, или столпов, которые поддерживают зрелый SOA-проект. Конечно, SOA-проект можно строить только на основных механизмах (механизме) поддержки, однако зрелый проект подразумевает больший уровень поддержки с ростом уровня ответственности, которая ложится на SOA-проект. Каждая предметная область требует разного подхода к управлению SOA, что, соответственно, разным образом отражается на «политике».

Следует также отметить, что политика имеет решающее значение для управления SOA, поскольку оно будет определять SOA-политику предприятия, а также то, кто создает политики SOA, где эти политики хранятся, как SOA-политика будет обновляться или изменяться, где ее можно проследить, какие системы/инструменты используются для осуществления SOA-политики, и какие отделы осуществляют ее вручную.

Вот шесть механизмов, с помощью которых поддерживается SOA-политика:

Операционная модель жизненного цикла SOA
Организация SOA
SOA-процесс
Портфель активов для сервисной интеграции в SOA
Инструментарий SOA
SOA-технологии

Эти механизмы используются обоими подходами к разработке и управлению SOA. Первый подход – это управление SOA по типу «сверху вниз». Он подразумевает, что управление по своей сути является стратегическим и начинается с модели и определённых проектов. Продвигаясь вниз, «стратегическое управление» определяет людей, процессы, сервисы, инструменты и технологии, которые будут привлекаться для поддержки корпоративного SOA-проекта. Второй подход – «снизу вверх» - соответственно подразумевает «тактическое управление», которое, наоборот, строит SOA-проект на основе создаваемых технологий, инструментов и сервисов. Большинство предприятий идет по пути «снизу вверх», начиная с конкретных сервис-ориентированных шагов, направленных на определённые предметные области. Очень редко встречаются организации, в которых создание стратегии первично по отношению к созданию необходимых отделов и бизнес-подразделений, первоначальных SOA-технологий и инструментария. Такой подход в целом только усложняет процесс налаживания управления SOA.

Сервис-ориентированная архитектура (SOA) — настоящей статье рассматриваются способы обоснования эффективности, а также варианты ее внедрения с минимальными затратами.

Любое ИТ-подразделение занимается оптимизацией своих внутренних процессов и технологий с целью снижения затрат и повышения востребованности ИТ в компании. Управление требованиями, изменениями, инцидентами и проблемами — все эти процессы служат объектами для оптимизации, но практика показала, что на этом много не сэкономить.

Эффект от оптимизации процессов управления информационными технологиями для бизнеса незначителен: если затраты на ИТ были сокращены на 5%, а в общей сумме затрат компании они составляют всего 2%, то суммарный эффект от оптимизации — 0,1%. Достигнутые результаты не приносят ожидаемого эффекта на уровне бизнеса, поэтому энтузиазм ИТ-специалистов часто сопровождается разочарованием.

От применения сервис-ориентированной архитектуры (SOA) при построении ИТ-решения эффект может быть намного существеннее, поскольку преимущества SOA не столько в кратковременном сокращении затрат, сколько в усилении адаптивности информационных систем и всей компании в целом. Адаптивность — это очень важное качество сегодня, стратегический приоритет. В более длительной перспективе, на стратегическом горизонте, применение SOA также позволяет оптимизировать затраты на развитие ИТ в компании на больший процент, чем оптимизация процессов ИТ-подразделения. Однако возникает вопрос: как помочь компании воспользоваться преимуществами от внедрения SOA.

Любой проект, в том числе проект развития ИТ, при включении его в бизнес-план сейчас оценивается с точки зрения окупаемости сделанных инвестиций (ROI). В общем случае ROI рассчитывается следующим образом: определяется смета расходов, необходимых для разработки нового решения, затем оценивается полезность этого решения с точки зрения эффективности и результативности, а также время, необходимое для того, чтобы новое решение начало приносить доход или обеспечило сокращение издержек.

Данный алгоритм при кажущейся простоте требует детального анализа и оценки преимуществ от применения SOA. Самые важные из них:

продление срока использования существующих ИТ-приложений, т.е. сохранение сделанных инвестиций в ИТ;
обеспечение гибкости для быстрой разработки новых приложений. Это делается не путем написания кода, а за счет того, что новые решения формируются из имеющихся активов. Такова новая парадигма разработки программного обеспечения;
типизация и повторное использование ИТ-компонентов, что позволяет уменьшить затраты на разработку новых и поддержку существующих ИТ-решений.

Для расчета ROI указанные преимущества необходимо оцифровать соответствующими показателями и отслеживать через них по ходу проекта экономическую эффективность применения SOA. Следовательно, внедряя SOA, важно анализировать получаемые преимущества уже на первых шагах, что и поможет получить одобрение и финансирование от бизнеса.
По прогнозу экспертов Aberdeen Group, в течение пяти лет крупнейшие мировые компании ожидают экономии до 53 трлн долл. за счет внедрения SOA.

Сервис-ориентированная архитектура — тактика внедрения

ИТ-ландшафты во многих компаниях формировались на протяжении длительного времени, поэтому в них имеются «узкие места» в части поддержки и сопровождения используемых приложений. Для их «расшивки» требуется возможность управлять затратами и рисками, связанными с продолжением использования унаследованных приложений в будущем. Однако частые изменения бизнес-требований заставляют интегрировать эти приложения с другими системами для создания единого ИТ-решения. Если раньше у многих ИТ-директоров была надежда заменить унаследованные системы единым «коробочным» приложением и решить тем самым большинство проблем, то сейчас многие из них уже не питают иллюзий. Представьте себе, что вы решили отключить старую систему, полагая, что на следующее утро новая система будет работать точно так же. Допустим даже, что вам это удалось, но в следующем месяце возникнет потребность в автоматизации еще нескольких процессов, а для этого вновь потребуется серьезное расширение существующего ИТ-решения через очередную замену приложения.

Такие частые замены могут стоить компании больших денег, а ИТ-директору — карьеры, поэтому смотреть на существующий ИТ-ландшафт нужно с прагматичной точки зрения. Все, что еще может послужить, — пусть служит, и лучший способ перехода от существующего ИТ-ландшафта к целевому (основанному на SOA) — это разбивка приложений на отдельные сервисы с четко определенными интерфейсами, что позволит спланировать каждый этап перехода. В результате получается адаптивное ИТ-решение, для которого основные затраты приходятся на поддержание, определение ценности каждого компонента и принятие решения о его дальнейшей судьбе.

После того как приложение разделено на компоненты, адаптивность системы становится заметнее, что отражается на ускорении внесения изменений в ИТ-решение. Создавая композитное приложение на базе SOA, компания получает определенную гибкость в принятии решений о том, как и куда двигаться дальше, не будучи связанной выбранными ИТ-платформами и унаследованными информационными системами. При этом разделенное на части приложение проще поддерживать или заменить в случае необходимости. Такое разделение на отдельные компоненты способствуют повышению качества информационной системы в целом, так как зависимости между компонентами становятся более понятными, а влияние изменений — предсказуемым.
Итак, ощутимыми выгодами от проведения модернизации и интеграции приложений в соответствии с принципами SOA являются:
контролируемые расходы при изменении функциональности информационных систем;
сокращение времени адаптации сложных информационных систем к постоянно изменяющимся бизнес-процессам компании;
систематизация компонентов ИТ-архитектуры и повышение степени интегрированности информационных систем компании;
быстрые результаты при автоматизации новых функциональных областей;
сокращение затрат на поддержку информационной системы через унификацию компонентов.
Данные цели не так противоречивы, как может показаться на первый взгляд, и отражают естественное желание бизнеса иметь эффективную ИТ-поддержку, т.е. прозрачные, гибкие и надежные информационные системы, изменения в которые можно вносить мгновенно.

Сервис-ориентированная архитектура — стратегия внедрения

Первый эффект при реализации принципов SOA — повышение скорости разработки новой функциональности. Но это не произойдет само по себе, если не разработать соответствующую стратегию развертывания SOA и неукоснительно ее исполнять. Целью в данном случае должна быть выработка согласованного подхода с акцентом на взаимодействии и повторном использовании сервисов.

В стратегии развертывания SOA должны быть предложены и организационные стимулы, например продвижение преимуществ работы с SOA посредством организации обучения и создания системы поощрения специалистов. Умение мотивировать может обеспечить успех внедрения SOA без поддержки сверху — методом «снизу-вверх». Первая группа, на которую надо обратить внимание, — поставщики сервисов. В компании, привыкшей разрабатывать требуемый функционал в виде отдельных приложений, сотрудники могут сопротивляться переходу на сервисы. Преимущества работы с сервисами им неочевидны, и они просто не хотят связывать себя дополнительной ответственностью, поэтому необходима мотивация. Вторая группа — потребители сервисов. Идея использования сервисов от других поставщиков или их типизации внутри компании может быть воспринята потребителями как угроза того, что их требования не будут учтены в должной мере.

Система мотивации должна предусматривать следующие основные принципы:

чем больше типовых сервисов создается, тем лучше для проекта и тем выше производительность разработчика;
те, кто больше всех использует типовые сервисы, снижая затраты, должны быть поощрены;
поставщик сервисов должен быть вознагражден, когда его сервисы начинают применяться;
лидером SOA является тот, кто производит сервис, наиболее часто используемый потребителями.

Таким образом, необходимо принять концепцию ценности сервиса. При помощи правильно подобранных мотивов компания может начать управлять внедрением SOA изнутри, вместо того чтобы спускать эту инициативу сверху. Важно также регулярно измерять успех в развертывании стратегии SOA через количественные показатели.

На практике уже доказано, что создание композитных решений путем построения инфраструктуры, основанной на SOA, приводит к сокращению времени на разработку продукта, а также к повышению адаптивности ИТ-решения. Чем скорее вы представите эту информацию бизнесу, тем больше шансов появится на успех.

Сервис-ориентированная архитектура и технологии BPM, ESB

Сервис-ориентированная архитектура — какие технологии необходимы для внедрения? Прежде всего инструмент моделирования бизнес-процессов, позволяющий описать процессы, информационные системы и данные. При такой формализации, выполненной на основе четкой методологии описания бизнес-процессов, можно транслировать их в исполняемый код и существенно сократить время на автоматизацию и изменение процессов в отличие от способов традиционной разработки.

Внедрение SOA невозможно без технологии управления бизнес-процессами (Business Process Management, BPM), которая поможет быстро компоновать новые автоматизированные процессы с учетом существующих сервисов. Сочетание принципов SOA с технологией BPM и BPM-системой гарантирует согласованность выполнения процесса без жесткой привязки к кодированию. В свою очередь BPM-система позволяет определить рамки использования компонентов и необходимость их типизации.

Далее при внедрении SOA потребуется инструментарий SOA Governance — библиотека унифицированных сервисов, которая обеспечит общий доступ к компонентам композитной среды для их повторного использования. SOA также должна поддерживаться определенным интеграционным инструментарием (Enterprise Service Bus, ESB), предназначенным для интеграции разнородных ИТ-ресурсов и рационализации обмена данными с помощью сервисной шины. И хотя в принципе SOA может быть построена без ESB, по мнению большинства аналитиков, именно интеграционная шина служит ключевым решением для сервис-ориентированной архитектуры.

А.Коптелов
Руководитель практики внедрения бизнес-приложений IDS Scheer Россия и страны СНГ

Совершенный код

Перевод

Сервис-ориентированная архитектура (service-oriented architecture, SOA) придумана в конце 1980-х. Она берёт своё начало в идеях, изложенных в CORBA, DCOM, DCE и других документах. О SOA написано много, есть несколько её реализаций. Но, по сути, SOA можно свести к нескольким идеям, причём архитектура не диктует способы их реализации:

Сочетаемость приложений, ориентированных на пользователей.
Многократное использование бизнес-сервисов.
Независимость от набора технологий.
Автономность (независимые эволюция, масштабируемость и развёртываемость).

SOA - это набор архитектурных принципов, не зависящих от технологий и продуктов, совсем как полиморфизм или инкапсуляция.

В этой статье я рассмотрю следующие паттерны, относящиеся к SOA:

Общая архитектура брокера объектных запросов (CORBA).
Веб-сервисы.
Очередь сообщений.
Сервисная шина предприятия (ESB).
Микросервисы.

Общая архитектура брокера объектных запросов (CORBA)

В 1980-х началось активное использование корпоративных сетей и клиент-серверной архитектуры. Возникла потребность в стандартном способе взаимодействия приложений, которые созданы с использованием разных технологий, исполняются на разных компьютерах и под разными ОС. Для этого была разработана CORBA. Это один из стандартов распределённых вычислений, зародившийся в 1980-х и расцветший к 1991 году.

Стандарт CORBA был реализован несколькими вендорами. Он обеспечивает:

Не зависящие от платформы вызовы удалённых процедур (Remote Procedure Call).
Транзакции (в том числе удалённые!).
Безопасность.
События.
Независимость от выбора языка программирования.
Независимость от выбора ОС.
Независимость от выбора оборудования.
Набор данных через язык описания интерфейсов (Interface Definition Language, IDL).

Сегодня CORBA всё ещё используется для разнородных вычислений. Например, он до сих пор является частью Java EE , хотя начиная с Java 9 будет поставляться в виде отдельного модуля .

Хочу отметить, что не считаю CORBA паттерном SOA (хотя отношу и CORBA, и SOA-паттерны к сфере распределённых вычислений). Я рассказываю о нём здесь, поскольку считаю недостатки CORBA одной из причин возникновения SOA.

Принцип работы

Сначала нам нужно получить брокер объектных запросов (Object Request Broker, ORB), который соответствует спецификации CORBA. Он предоставляется вендором и использует языковые преобразователи (language mappers) для генерирования «заглушек» (stub) и «скелетов» (skeleton) на языках клиентского кода. С помощью этого ORB и определений интерфейсов, использующих IDL (аналог WSDL), можно на основе реальных классов генерировать в клиенте удалённо вызываемые классы-заглушки (stub classes). А на сервере можно генерировать классы-скелеты (skeleton classes), обрабатывающие входящие запросы и вызывающие реальные целевые объекты.

Вызывающая программа (caller) вызывает локальную процедуру, реализованную заглушкой.

Заглушка проверяет вызов, создаёт сообщение-запрос и передаёт его в ORB.
Клиентский ORB шлёт сообщение по сети на сервер и блокирует текущий поток выполнения.
Серверный ORB получает сообщение-запрос и создаёт экземпляр скелета.
Скелет исполняет процедуру в вызываемом объекте.
Вызываемый объект проводит вычисления и возвращает результат.
Скелет пакует выходные аргументы в сообщение-ответ и передаёт его в ORB.
ORB шлёт сообщение по сети клиенту.
Клиентский ORB получает сообщение, распаковывает и передаёт информацию заглушке.
Заглушка передаёт выходные аргументы вызывающему методу, разблокирует поток выполнения, и вызывающая программа продолжает свою работу.

Достоинства

Независимость от выбранных технологий (не считая реализации ORB).
Независимость от особенностей передачи данных/связи.

Недостатки

Независимость от местоположения : клиентский код не имеет понятия, является ли вызов локальным или удалённым. Звучит неплохо, но длительность задержки и виды сбоев могут сильно варьироваться. Если мы не знаем, какой у нас вызов, то приложение не может выбрать подходящую стратегию обработки вызовов методов, а значит, и генерировать удалённые вызовы внутри цикла. В результате вся система работает медленнее.
Сложная, раздутая и неоднозначная спецификация : её собрали из нескольких версий спецификаций разных вендоров, поэтому (на тот момент) она была раздутой, неоднозначной и трудной в реализации.
Заблокированные каналы связи (communication pipes) : используются специфические протоколы поверх TCP/IP, а также специфические порты (или даже случайные порты). Но правила корпоративной безопасности и файрволы зачастую допускают HTTP-соединения только через 80-й порт, блокируя обмены данными CORBA.

Веб-сервисы

Хотя сегодня можно найти применение для CORBA, но мы знаем, что нужно было уменьшить количество удалённых обращений , чтобы повысить производительность системы. Также требовался надёжный канал связи и более простая спецификация обмена сообщениями .

И для решения этих задач в конце 1990-х начали появляться веб-сервисы.

Нужен был надёжный канал связи , поэтому:
- HTTP стал по умолчанию работать через порт 80.
- Для обмена сообщениями начали использовать платформо-независимый язык (вроде XML или JSON).
Нужно было уменьшить количество удалённых обращений , поэтому:

[Веб-]сервисы можно публиковать, находить и использовать стандартным образом вне зависимости от технологий.
- Microsoft 2004,

Благодаря микросервисам мы перешли в парадигме SOA от удалённого вызова методов объекта (CORBA) к передаче сообщений между сервисами.

Но нужно понимать, что в рамках SOA веб-сервисы - не просто API общего назначения, всего лишь предоставляющие CRUD-доступ к базе данных через HTTP. В каких-то случаях эта реализация может быть полезной, но ради целостности ваших данных необходимо, чтобы пользователи понимали лежащую в основе реализации модель и соблюдали бизнес-правила . SOA подразумевает, что веб-сервисы являются ограниченными контекстами бизнес-субдоменов (business sub-domain) и отделяет реализацию от решаемых веб-сервисами задач.

С точки зрения технологий SOA не просто сервисная архитектура, а набор политик, методик и фреймворков, благодаря которым мы предоставляем и получаем нужные сервисы.
- Microsoft 2004, Understanding Service-Oriented Architecture

Достоинства

Изолированность контекстов доменов (Domain contexts).

Недостатки

Синхронный обмен сообщениями может перегрузить системы.

Очередь сообщений

У нас есть несколько приложений, которые асинхронно общаются друг с другом с помощью платформо-независимых сообщений. Очередь сообщений улучшает масштабируемость и усиливает изолированность приложений. Им не нужно знать, где находятся другие приложения, сколько их и даже что они собой представляют. Однако все эти приложения должны использовать один язык обмена сообщениями, т. е. заранее определённый текстовый формат представления данных.

Очередь сообщений использует в качестве компонента инфраструктуры программный брокер сообщений (RabbitMQ, Beanstalkd, Kafka и т. д.). Для реализации связи между приложениями можно по-разному настроить очередь:

Запрос/Ответ
- Клиент шлёт в очередь сообщение, включая ссылку на «разговор» («conversation» reference) . Сообщение приходит на специальный узел, который отвечает отправителю другим сообщением, где содержится ссылка на тот же разговор , так что получатель знает, на какой разговор ссылается сообщение, и может продолжать действовать. Это очень полезно для бизнес-процессов средней и большой продолжительности (цепочек событий, sagas ).
Публикация/Подписка
- По спискам
  Очередь поддерживает списки опубликованных тем подписок (topics) и их подписчиков. Когда очередь получает сообщение для какой-то темы, то помещает его в соответствующий список. Сообщение сопоставляется с темой по типу сообщения или по заранее определённому набору критериев, включая и содержимое сообщения.
- На основе вещания
  Когда очередь получает сообщение, она транслирует его всем узлам, прослушивающим очередь. Узлы должны сами фильтровать данные и обрабатывать только интересующие сообщения.

Все эти паттерны можно отнести к либо к pull- (polling) , либо к push -подходу:

В pull-сценарии клиент опрашивает очередь с определённой частотой. Клиент управляет своей нагрузкой, но при этом может возникнуть задержка: сообщение уже лежит в очереди, а клиент его ещё не обрабатывает, потому что не пришло время следующего опроса очереди.
В push-сценарии очередь сразу же отдаёт клиентам сообщения по мере поступления. Задержки нет, но клиенты не управляют своей нагрузкой.

Достоинства

Независимость набора технологий, развёртывания и масштабируемости сервисов.
Стандартный, простой и надёжный канал связи (передача текста по HTTP через порт 80).
Оптимизированный обмен сообщениями.
Стабильная спецификация обмена сообщениями.

Недостатки

Разные веб-сервисы тяжело интегрировать из-за различий в языках передачи сообщений. Например, два веб-сервиса, использующих разные JSON-представления одной и той же концепции.

Сервисная шина предприятия (ESB)

Сервисная шина предприятия использовала веб-сервисы уже в 1990-х, когда они только развивались (быть может, некоторые реализации сначала использовали CORBA?).

ESB возникла во времена, когда в компаниях были отдельные приложения. Например, одно для работы с финансами, другое для учёта персонала, третье для управления складом, и т. д., и их нужно было как-то связывать друг с другом, как-то интегрировать. Но все эти приложения создавались без учёта интеграции, не было стандартного языка для взаимодействия приложений (как и сегодня). Поэтому разработчики приложений предусматривали конечные точки для отправки и приёма данных в определённом формате. Компании-клиенты потом интегрировали приложения, налаживая между ними каналы связи и преобразуя сообщения с одного языка приложения в другой.

Очередь сообщений может упростить взаимодействие приложений, но она не способна решить проблему разных форматов языков. Впрочем, была сделана попытка превратить очередь сообщений из простого канала связи в посредника, доставляющего сообщения и преобразующего их в нужные форматы/языки. ESB стал следующей ступенью в естественной эволюции простой очереди сообщений.

В этой архитектуре используется модульное приложение (composite application), обычно ориентированное на пользователей, которое общается с веб-сервисами для выполнения каких-то операций. В свою очередь, эти веб-сервисы тоже могут общаться с другими веб-сервисами, впоследствии возвращая приложению какие-то данные. Но ни приложение, ни бэкенд-сервисы ничего друг о друге не знают, включая расположение и протоколы связи. Они знают лишь, с каким сервисом хотят связаться и где находится сервисная шина.

Клиент (сервис или модульное приложение) отправляет запрос на сервисную шину, которая преобразует сообщение в формат, поддерживаемый в точке назначения, и перенаправляет туда запрос. Всё взаимодействие идёт через сервисную шину, так что если она падает, то с ней падают и все остальные системы. То есть ESB - ключевой посредник, очень сложный компонент системы.

Это очень упрощённое описание архитектуры ESB. Более того, хотя ESB является главным компонентом архитектуры, в системе могут использоваться и другие компоненты вроде доменных брокеров (Domain Broker), сервисов данных (Data Service), сервисов процессной оркестровки (Process Orchestration Service) и обработчиков правил (Rules Engine). Тот же паттерн может использовать интегрированная архитектура (federated design): система разделена на бизнес-домены со своими ESB, и все ESB соединены друг с другом. У такой схемы выше производительность и нет единой точки отказа: если какая-то ESB упадёт, то пострадает лишь её бизнес-домен.

Главные обязанности ESB:

Отслеживать и маршрутизировать обмен сообщениями между сервисами.
Преобразовывать сообщения между общающимися сервисными компонентами.
Управлять развёртыванием и версионированием сервисов.
Управлять использованием избыточных сервисов.
Предоставлять стандартные сервисы обработки событий, преобразования и сопоставления данных, сервисы очередей сообщений и событий, сервисы обеспечения безопасности или обработки исключений, сервисы преобразования протоколов и обеспечения необходимого качества связи.

Создавая структуры связи между разными процессами, мы видели много продуктов и подходов, в которых применяются очень развитые механизмы связи. Хороший пример - сервисные шины предприятий, часто включающие в себя сложные средства маршрутизации сообщений, хореографии, преобразования и применения бизнес-правил.
- Martin Fowler 2014, Microservices

У этого архитектурного паттерна есть положительные стороны. Однако я считаю его особенно полезным в случаях, когда мы не «владеем» веб-сервисами и нам нужен посредник для трансляции сообщений между сервисами, для оркестрирования бизнес-процессами, использующими несколько веб-сервисов, и прочих задач.

Достоинства

Независимость набора технологий, развёртывания и масштабируемости сервисов.
Стандартный, простой и надёжный канал связи (передача текста по HTTP через порт 80).
Оптимизированный обмен сообщениями.
Стабильная спецификация обмена сообщениями.
Изолированность контекстов домена (Domain contexts).
Простота подключения и отключения сервисов.
Асинхронность обмена сообщениями помогает управлять нагрузкой на систему.
Единая точка для управления версионированием и преобразованием.

Недостатки

Ниже скорость связи, особенно между уже совместимыми сервисами.
Централизованная логика:
- Единая точка отказа, способная обрушить системы связи всей компании.
- Большая сложность конфигурирования и поддержки.
- Со временем можно прийти к хранению в ESB бизнес-правил.
- Шина так сложна, что для её управления вам потребуется целая команда.
- Высокая зависимость сервисов от ESB.

Микросервисы

В основе микросервисной архитектуры лежат концепции SOA. Назначение у неё то же, что и у ESB: создать единое общее корпоративное приложение из нескольких специализированных приложений бизнес-доменов.

Главное различие микросервисов и шины в том, что ESB была создана в контексте интеграции отдельных приложений , чтобы получилось единое корпоративное распределённое приложение. А микросервисная архитектура создавалась в контексте быстро и постоянно меняющихся бизнесов, которые (в основном) с нуля создают собственные облачные приложения.

То есть в случае с ESB у нас уже были приложения, которые нам не «принадлежат» , и поэтому мы не могли их изменить. А в случае с микросервисами мы полностью контролируем приложения (при этом в системе могут использоваться и сторонние веб-сервисы).

Характер построения/проектирования микросервисов не требует глубокой интеграции. Микросервисы должны соответствовать бизнес-концепции, ограниченному контексту. Они должны сохранять своё состояние, быть независимыми от других микросервисов, и потому они меньше нуждаются в интеграции. То есть низкая взаимозависимость и высокая связность привели к замечательному побочному эффекту - уменьшению потребности в интеграции.

[Микросервисы - это] маленькие автономные сервисы, работающие вместе и спроектированные вокруг бизнес-домена.
- Sam Newman 2015, Principles Of Microservices

Главным недостатком архитектуры ESB было очень сложное централизованное приложение, от которого зависели все остальные приложения. А в микросервисной архитектуре это приложение почти целиком убрано.

Ещё остались элементы, пронизывающие всю экосистему микросервисов. Но у них гораздо меньше задач по сравнению с ESB. К примеру, для асинхронной связи между микросервисами до сих пор применяется очередь сообщений, но это лишь канал для передачи сообщений, не более того. Или можно вспомнить шлюз экосистемы микросервисов, через который проходит весь внешний обмен данными.

Проектирование сервисов вокруг бизнес-доменов
Это может дать нам стабильные интерфейсы, высокосвязные и мало зависящие друг от друга модули кода, а также чётко определённые разграниченные контексты.
Культура автоматизации
Это даст нам гораздо больше свободы, мы сможем развернуть больше модулей.
Скрытие подробностей реализации
Это позволяет сервисам развиваться независимо друг от друга.
Полная децентрализация
Децентрализуйте принятие решений и архитектурные концепции, предоставьте командам автономность, чтобы компания сама превратилась в сложную адаптивную систему, способную быстро приспосабливаться к переменам.
Независимое развёртывание
Можно развёртывать новую версию сервиса, не меняя ничего другого.
Сначала потребитель
Сервис должен быть простым в использовании, в том числе другими сервисами.
Изолирование сбоев
Если один сервис падает, другие продолжают работать, это делает всю систему устойчивой к сбоям.
Удобство мониторинга
В системе много компонентов, поэтому трудно уследить за всем, что в ней происходит. Нам нужны сложные инструменты мониторинга, позволяющие заглянуть в каждый уголок системы и отследить любую цепочку событий.

Сообщество предпочитает другой подход: умные конечные точки и глупые каналы . Микросервисы, из которых собираются приложения, должны как можно меньше зависеть друг от друга и при этом быть очень тесно связанными - они содержат собственную доменную логику и работают скорее как фильтры с точки зрения классического Unix: получают запросы, применяют логику и генерируют ответы. Они оркестрируются с помощью простых REST-подобных протоколов, а не сложных протоколов вроде WS-Choreography или BPEL либо какого-то централизованного инструмента.
- Martin Fowler 2014, Microservices

Достоинства

Независимость набора технологий, развёртывания и масштабируемости сервисов.
Стандартный, простой и надёжный канал связи (передача текста по HTTP через порт 80).
Оптимизированный обмен сообщениями.
Стабильная спецификация обмена сообщениями.
Изолированность контекстов домена (Domain contexts).
Простота подключения и отключения сервисов.
Асинхронность обмена сообщениями помогает управлять нагрузкой на систему.
Синхронность обмена сообщениями помогает управлять производительностью системы.
Полностью независимые и автономные сервисы.
Бизнес-логика хранится только в сервисах.
Позволяют компании превратиться в сложную адаптивную систему, состоящую из нескольких маленьких автономных частей/команд, способную быстро адаптироваться к переменам.

Недостатки

Высокая сложность эксплуатации:
- Нужно много вложить в сильную DevOps-культуру.
- Использование многочисленных технологий и библиотек может выйти из-под контроля.
- Нужно аккуратно управлять изменениями входных/выходных API, потому что эти интерфейсы будут использовать многие приложения.
- Использование «согласованности в конечном счёте» (eventual consistency) может привести к серьёзным последствиям, которые нужно учитывать при разработке приложения, от бэкенда до UX.
- Тестирование усложняется, потому что изменения в интерфейсе могут непредсказуемо влиять на другие сервисы.

Итак, для чего придумали SOA? Количество и сложность используемых в компаниях информационных систем растет, требования бизнеса к ним возрастают тоже, и модернизировать КИС становится все труднее и дороже. Возникает противоречие: частые изменения в бизнес-процессах требуют от ИТ-специалистов максимальной скорости их внесения, однако с точки зрения экономической эффективности стоимость владения КИС необходимо минимизировать. Головной боли добавляют задачи по интеграции процессов между несколькими компаниями.

Таким образом, для процессно-ориентированного управления требуется инструмент, с помощью которого можно было бы не только эффективно управлять процессами, но и с минимальными затратами и в кратчайшие сроки обеспечивать адаптивность КИС к изменениям в процессах. Ведь разовые решения и «заплаты» приводят к «затвердеванию» ИТ-решения - а следовательно, и бизнес-процессов компании, что отрицательно сказывается на общей эффективности бизнеса. И при серьезных изменениях процессов приходится разрушать созданный «ИТ-монолит» и либо переселяться в «типовую квартиру» ERP-решения, либо своими силами строить новое жилище из нескольких приложений.

В большинстве случаев эти проблемы возникают из-за отсутствия архитектурных стандартов в области ИТ. Более того, для их преодоления необходимы не только стандарты, но и набор компонентов («кирпичиков»), соответствующих стандартам. Столь же необходима и среда выполнения бизнес-процессов («раствор»), с помощью которой кирпичики скрепляются. Задачи повышения гибкости КИС, снижения затрат на разработку приложений, увеличения скорости реагирования на меняющиеся требования бизнеса, а также обеспечения необходимого уровня интеграции между информационными системами и призвана решать SOA - сервисно-ориентированная архитектура .

Архитектура предприятия

Зачастую сформированные требования к КИС изменяются еще до того, как она будет развернута. Как обеспечить требуемую гибкость? Один из возможных подходов (ключевой для SOA ) состоит в использовании типовых ИТ-сервисов.

При таком подходе на основании моделей процессов верхнего уровня создается общее представление об ИТ-архитектуре предприятия, что в первую очередь подразумевает определение основных типов ИС, которые будут использованы. Дальнейшее описание процессов , на более низких уровнях детализации, позволит определить основные модели или группы сервисов, которые потребуются для поддержки бизнес-процессов . Описание процессов на уровне рабочих мест даст определение требуемой функциональности для сервисов (так называемого «маппинга») между функциями бизнес-процессов и сервисами ИТ-системы, причем в отсутствие необходимого сервиса нужно сформировать требования к его разработке и создать его.

Такой подход используется во многих процессно-ориентированных проектах по автоматизации, где к функции бизнес-процесса уровня рабочего места привязывается определенная транзакция ERP-системы, однако в дальнейшем предусматривается ручная настройка этой транзакции под задачи конкретного пользователя. SOA способна облегчить автоматизацию за счет использования библиотеки типовых сервисов, связанной с описанием процессов через единый стандарт. В идеале это сведет к минимуму необходимость ручных настроек. Однако использование SOA требует, чтобы в корпоративных ИТ-службах были специалисты, хорошо разбирающиеся не только в информационных технологиях, но и в бизнес-процессах .

Один из основных принципов совершенствования деятельности - повторное использование полученных ранее результатов, в том числе программного кода. В свое время широко применялось многократное использование однажды разработанных функций и процедур (структурное программирование). В дальнейшем появилась концепция объектно-ориентированного программирования, которая решала задачу как упрощения программного кода, так и его повторного использования. Сейчас настало время перехода на новую парадигму программирования, связанную не с объектами, а с бизнес-процессами и их составной частью - бизнес-функциями.
Теперь под флагом SOA фактически продвигаются принципы процессно-ориентированного подхода к построению ИТ-решений. Разработчик ИТ-решения формализует бизнес-процесс и подключает к нему типовые сервисы из библиотеки, после чего полученное решение передается на исполнение. Такой подход позволяет свести к минимуму разработку кода. При необходимости внесения изменений по процессу достаточно изменить его логику, не затрагивая функциональность сервисов, что значительно ускоряет внедрение изменений. Намного проще изменить один сервис, проверяя влияние этого изменения на функции других процессов , чем вносить различные изменения в каждое приложение со схожей функциональностью.
Кроме того, использование системного подхода, которого требует SOA, заставляет остановиться и подумать, как сейчас сделать так, чтобы потом полученное решение можно было использовать в других бизнес-процессах .

Основные принципы SOA

Многие отождествляют SOA c Web-сервисами или workflow-системами, но это не так. SOA - не набор технологий, а прежде всего процессно-ориентированная архитектура ИС. Можно определить SOA следующим образом: это архитектура приложений, построенная на основе формализованных бизнес-процессов , функции которых представлены в виде многократно используемых сервисов с прозрачными описанными интерфейсами.

В концепции SOA выделяются две стороны: бизнес-процессы и технические возможности - ИТ-сервисы. Понятие «сервис» трактуют по-разному - как некую функцию, программный компонент или типизированный процесс. Для каждой организации может быть свой уровень сервисов. Кроме того, интересы бизнеса отнюдь не идентичны интересам ИТ-служб: как правило, бизнес хочет, чтобы учитывались пожелания каждого ключевого пользователя, то есть множества разнообразных сервисов.

Но ИТ-подразделению для минимизации затрат на управление сервисами необходима типизация процессов и выполняемых с помощью ИТ функций, то есть в его интересах - иметь минимальное число агрегированных сервисов. В результате между разнообразными требованиями ключевых пользователей от бизнеса и типовыми решениями в области процессов и ИТ-сервисов следует найти «золотую середину». Методология SOA как раз и предоставляет возможность стандартизации в той сфере, где ее катастрофически не хватает.

Одно из основных требований, возникающих при использовании SOA , - необходимость создания библиотеки типовых сервисов. Фактически при построении информационной системы на принципах SOA помимо описанного процесса нужно иметь перечень сервисов с подробным описанием входов и выходов. Тогда на этапе разработки к определенной функции будет подключаться определенный сервис из библиотеки, а в случае его отсутствия - определяться требования на его разработку. Здесь можно провести аналогию с библиотеками объектов, используемыми в программировании, только уровень абстракции в случае SOA выше.

Фактически сервис представляет собой результат выполнения части процесса (из области ИТ или бизнеса), поэтому в рамках проектирования архитектуры приложения на основе SOA необходимо определиться с уровнем типизируемого сервиса. Под сервисом верхнего уровня понимается ИТ-услуга, поставляемая бизнесу (например, корпоративная информационная система, автоматизирующая процесс сбыта), под сервисом нижнего уровня - автоматизированная операция, в рамках которой возникает определенный результат (скажем, получение данных о клиенте из CRM-системы).

Наиболее эффективно типизацию осуществлять на более высоких уровнях сервиса, однако чем выше уровень типизации, тем больше изменений придётся вносить в сервис и тем сложнее будет удержать его в «элементарном» виде. С одной стороны, размер сервиса не должен сдерживать изменение процесса, с другой - он должен быть таким, чтобы им можно было свободно оперировать на уровне изменяемых бизнес-процессов .

Поэтому начинать желательно с самого элементарного уровня - выделять сервисы, сформированные на уровне функций бизнес-процессов , причем принципом их выделения будет выполнение одним исполнителем. В дальнейшем можно пытаться переходить на более высокий уровень типизации и вместе с сервисами типизировать части бизнес-процессов .

Преимущества и сложности подхода SOA

Пройдет не менее трех лет, пока появятся полноценные SOA-совместимые ИТ-системы. Но начинать использовать основные принципы SOA можно уже сейчас - определиться с бизнес-процессами и создать множество сервисов. Главный выигрыш от SOA достигается за счет многократного использования сервисов. Даже если на автоматизацию одного процесса придется затратить больше времени и средств, минимизации расходов можно добиться за более длительный период, когда при автоматизации следующих процессов будут повторно использоваться уже разработанные сервисы.

Кроме того, SOA упрощает интеграцию новых приложений в КИС. Ведь появление слова «интеграция» в техническом задании на внедрение КИС увеличивает бюджет проекта как минимум вдвое. В рамках же SOA новые программные продукты должны легко интегрироваться в существующую КИС через механизм сервисов. Поэтому за счет решения задач интеграции через стандартизацию и автоматизацию бизнес-процессов SOA позволит уменьшить затраты на интеграцию.

Однако при всех преимуществах SOA остается один сложный вопрос - передача данных между сервисами и отделение функциональности сервисов от используемых данных. Множество сервисов не будет иметь общих классификаторов, что усложнит обмен данными между ними. Что делать с этой проблемой, пока неясно. Впрочем, если в компании царит организационный хаос, то SOA тут не поможет. До приведения интерфейсов бизнес-процессов и используемых для их поддержки информационных систем к неким общим координатам технологическая интеграция вообще невозможна вне зависимости от способа организации ИТ. А вот если процессы и соотношение с ними уже используемых информационных систем будут описаны, значит, порядок будет наведен, что само по себе полезно для повышения эффективности ИТ и подготовки к развертыванию SOA.

Для унификации описания процессов все чаще используется Business Process Executive Languages (BPEL) - язык исполнения бизнес-процессов, и его место в SOA очень важно, поскольку такое описание является необходимым условием для внедрения SOA. При этом оно должно быть понятным как владельцам бизнес-процессов, так и информационным системам. В данном случае использование нотации eEPC (событийной цепочки управления бизнес-процессом) для уровня бизнеса с последующей трансформацией полученных моделей в BPEL позволяет минимизировать затраты на формализацию процессов и их автоматизацию. На основании языка BPEL система автоматизации будет вызывать требуемые описанные сервисы, чтобы передать им необходимую для выполнения информацию.

Бизнес-аналитики, формализующие процессы, должны иметь возможность передавать их описание в информационные системы для дальнейшего выполнения. Причем качество этого интерфейса должно исключать необходимость ручных доработок. Помимо этого производители информационных систем должны изменить их архитектуру и сформировать библиотеки сервисов с детальным описанием входов-выходов и интерфейса вызова. И если первая задача решается путем передачи описания процесса в формате BPEL, то задача «нарезки» крупных информационных систем ERP-класса в виде сервисов пока еще требует своего решения.

При построении ИТ-архитектуры на основе SOA сложность заключается не только в типизации сервисов, но и в изменении подходов к управлению организацией с функционально-ориентированных на процессно-ориентированные. А это уже вопрос не технологий, а уровня менеджмента в компании. В России он не всегда высок. Типизация бизнес-процессов совсем не обязательно будет поддержана самим бизнесом, поэтому изменение корпоративной культуры и взаимопонимание бизнеса и ИТ являются непременным требованием для эффективной реализации SOA. Прежде чем переходить к SOA, необходимо поднять зрелость процессов как минимум до третьего-четвертого уровня, что для многих российских компаний представляет заоблачную высоту.

На пути к SOA кроется еще одна проблема, связанная с количеством типизированных сервисов. Если учесть особенности бизнес-процессов крупных компаний, то число сервисов может превышать тысячу, что требует подходов и инструментов к управлению ими и заставляет предъявлять жесткие требования к их разработке и документированию. Причем основное требование при проектировании - чем меньше, тем лучше. Но в то же время нужно понимать, что основная задача SOA - типизировать сервисы с учетом сохранения специфики бизнеса.

Другой еще не решенный вопрос - целостность информации, используемой различными сервисами. Если реализация процесса в системе будет прервана, то придется проводить анализ не одного журнала, внося изменения вручную, а целой совокупности log-файлов отдельных сервисов (создание которых еще нужно предусмотреть). То есть в системе автоматизации потребуется функциональность по восстановлению сбойных экземпляров процессов, причем без остановки её продуктивной эксплуатации.

Пока еще не создано полноценных ИТ-инструментов, которые могут стать основой для реализации SOA. Это остается одним из основных препятствий к ее распространению. Существующие приложения не в состоянии поддержать SOA в полном объеме. Проблемы с надежностью и информационной безопасностью полученного «композитного» приложения тоже могут поставить крест на SOA. Ведь сейчас нужно контролировать деятельность нескольких информационных систем, а в случае внедрения SOA следить придется за множеством различных сервисов, взаимодействующих между собой, причём как через уровень автоматизации бизнес-процессов, так и напрямую. Итак, для перехода от стандартной ERP-системы к сервисно-ориентированному подходу нужно будет переработать большинство имеющихся на рынке программных продуктов и разработать огромное количество решений, что маловероятно в ближайшие год-два.

Заключение

Появление SOA снова подняло вопрос об эффективности использования ИТ и наведении порядка в ИТ-системах. В ближайшее время SOA будет играть роль катализатора для работ по инвентаризации корпоративной ИТ-архитектуры и описанию бизнес-процессов. Но как только ИТ-рынок сможет предоставить набор полнофункциональных инструментов, которые позволят применить принципы SOA на практике, работы по построению ИТ-решений на базе этой концепции будут инициированы многими компаниями. В первых рядах окажутся те, кто изначально имеет процессно-ориентированную организацию бизнеса, - например, компании телекоммуникационного и финансового секторов. По прогнозу Gartner, к 2008 году более 60% предприятий будут использовать SOA в качестве основного принципа построения корпоративной ИТ-архитектуры.

Первые шаги к SOA

Начните с малого - определите одну из небольших унаследованных систем и постарайтесь «развалить» ее на сервисный набор, отработав при этом стандарты описания сервисов и методы управления библиотекой. После чего переработайте несколько процессов с использованием данной системы.

Проведите инвентаризацию ИТ-архитектуры путем описания процессов и архитектурных элементов.
Сделайте процессы первичными: создайте внутри ИТ-подразделения компетенцию по бизнес-процессам для возможности проектирования систем на базе SOA.
Не используйте методологии и стандарты без учета собственной специфики: большинство методик требуют учета конкретной ситуации, поэтому их придется дорабатывать под особенности вашей организации.
Старайтесь поставить и поддерживать процесс документирования всех разработок.
Определите основные стандарты в области проектирования КИС и закрепите их.