Что такое SOA "в простом английском"? Сервис-ориентированная архитектура (SOA)

E330 Лимонная кислота

Аннотация

Продолжительность курса

· Лекции – 45 мин;

· Ответы на тесты - 15 мин.

Теоретический курс

Понятие SOA

Согласно IT Gartner SOA SOA SOA SOA приложение».

Анатомия SOA

Слайды №6, 7

Рассмотрим логическую структуру SOA приложения. Как правило, подобное приложение на логическом уровне можно разделить на две большие части:

1. Бизнес – домен

2. IT – домен

Бизнес – домен включает в себя построение композитного корпоративного приложения и формирование бизнес-процессов из доступного набора сервисов.

IT – домен отвечает за создание сервисов, подключения существующих не – SOA приложений и т.д.

Если разделить SOA на уровни, то мы увидим следующие семь уровней:

Уровень 1: Уровень унаследованных систем. Состоит из существующих заказных приложений, называемых также унаследованными системами, например, приложения системы управления взаимосвязями с клиентами (CRM) и планирования ресурсов предприятия (ERP) и т.д. Многоуровневая архитектура SOA может помочь улучшить уже существующие системы и способствовать их интеграции с использованием сервис - ориентированных методов.

Уровень 2: Уровень корпоративных компонентов. Корпоративные компоненты несут ответственность за обеспечение функциональности и поддержание качества обслуживания (QoS) сервисов. Для реализации компонентов, управления рабочей нагрузкой, отказоустойчивостью и балансирования нагрузки данный уровень обычно использует такие технологии, основанные на использовании контейнеров, как серверы приложений.

Уровень 3: Уровень сервисов. На этом уровне находятся сервисы, выявленные бизнесом. Данный уровень выводит подмножество интерфейсов корпоративных компонентов в форму описания сервисов. Таким образом, корпоративные компоненты обеспечивают реализацию сервиса в период работы, используя функциональность, предоставленную их интерфейсами. На данном уровне интерфейсы экспортируются как описания сервиса, в котором они доступны для использования. Сервисы могут существовать отдельно или как композитный (составной) сервис.

Уровень 4: Уровень объединения (хореографии) бизнес процессов. На этом уровне определяется способы объединения сервисов, определенных на Уровне 3. Сервисы связаны в поток путем группировки (хореографии) и, следовательно, они действуют совместно как отдельное приложение. Для проектирования потоков приложения могут использоваться визуальные инструменты компоновки.

Уровень 5: Уровень презентации. SOA отделяет пользовательский интерфейс от компонентов, но без пользовательского интерфейса, как правило, обойтись нельзя. Пользовательский интерфейс позволяет вывести сервисы на уровень интерфейса приложения или презентации.

Уровень 6: Интеграция (ESB). Этот уровень допускает интеграцию сервисов путем предоставления набора таких возможностей, как интеллектуальная маршрутизация, посредничество протоколов и других механизмов преобразований, обычно описанных как ESB (Enterprise Service Bus) – корпоративная сервисная шина.

Уровень 7: Качество обслуживания (QoS) . Этот уровень предоставляет возможности для мониторинга, управления и поддержки таких аспектов качества обслуживания, как обеспечение безопасности, производительности и доступности. Он является фоновым процессом, использующим механизмы запросов и ответов, и инструменты, контролирующие общее состояние приложений SOA. Сюда включены все важные стандартные реализации WS - Management и других значимых протоколов и стандартов, реализующих качество обслуживания для SOA.

Стандарты SOA

Слайды №8, 9

Прежде чем рассмотреть каждый из вышеперечисленных уровней более подробно, необходимо познакомиться с основными стандартами, используемыми при создании приложений в SOA.

Спецификации SOAP, WSDL и UDDI де-факто определяют стандартную инфраструктуру текущей технологии Web-сервисов. Две группы по стандартизации работают над официальными стандартами Web-сервисов – W3C и OASIS (Organization for the Advancement of Structured Information Standards).

W3C фокусируется на спецификациях инфраструктуры ядра технологии, а OASIS на высокоуровневой функциональности.

Simple Object Access Protocol (SOAP) – протокол обмена сообщениями, основанными на XML, определяет как Web - сервисы могут посылать сообщения друг другу. Это высокоуровневый протокол, который лишь определяет структуру сообщений и несколько правил по их обработке. SOAP не зависит от транспортного протокола, поэтому обмениваться SOAP - сообщениями можно через множество транспортных протоколов. В настоящее время чаще всего для передачи SOAP – сообщений в качестве транспортного протокола используется HTTP.

Web Services Definition Language (WSDL) – стандарт для описания Web - сервисов. Описание на WSDL содержит всю информацию необходимую для доступа и использования Web - сервиса, включая интерфейс Web сервиса. Описание на WSDL – это XML документ, содержащий набор определений, таких как типы данных, формат сообщений и т.д.

Таким образом, WSDL определяет стандартный описательный механизм для Web – сервисов, документ WSDL описывает, какую функциональность предлагает Web – сервис, как получить доступ и т.д. Документ WSDL может быть откомпилирован для создания proxy для клиентов, которые вызывают данный сервис (proxy позволяет клиенту «думать», что сервис расположен на той же машине, что и сам клиент).

Universal Description Discovery and Integration (UDDI) – «желтые страницы», в которых могут быть зарегистрированы Web - сервисы и их описания на WSDL. UDDI сам по себе Web - сервис и является реестром общего назначения, где могут быть зарегистрированы не только Web - сервисы.

UDDI определяет стандартный механизм обнаружения для Web – сервисов, пользователи могут запросить реестр UDDI, задавая, например, название компании, тип сервиса или другие критерии поиска. UDDI обеспечивает указание на WSDL документ, который описывает Web – сервис и точки входа к реализации сервиса.

Транспортные протоколы для Web-сервисов

В процессе разработки Web – сервиса, необходимо определить какие транспортные протоколы будет поддерживать Web-сервис для обмена сообщениями. В настоящее время, для транспортировки XML – сообщений чаще всего используется HTTP (основной протокол, используемый web-серверами и web – браузерами), а при реализации Web-сервисов на платформе Java может использоваться Java Messaging Service (JMS), который является частью спецификации J2EE. Web-сервис может поддерживать несколько транспортных протоколов, это обстоятельство находит свое отражение в WSDL файле сервиса.

Достоинства HTTP в том, что он используется повсеместно, гибкий и большинство сетевых экранов пропускают HTTP – сообщения. HTTP позволяет передавать не только WWW - документы, но и практически любые другие документы. HTTP также полезен для Web-сервисов, которые требуют синхронных двунаправленных соединений. Когда клиент вызывает метод Web-сервиса через HTTP, этот метод должен сразу же возвратить результат клиенту.

Однако у HTTP есть ряд недостатков, которые могут оказаться критичными для приложений уровня предприятия, требующих, например, асинхронного обмена сообщениями. Для того, чтобы две системы могли обмениваться сообщениями через HTTP, обе системы должны быть доступными. Если это не так, никто не гарантирует, что сообщения будут доставлены, HTTP не может обеспечить хранение не доставленных сообщений. Также HTTP не поддерживает поддержку транзакций, поэтому сложные операции не могут быть выполнены через HTTP.

Для приложений уровня предприятия, требующих асинхронных коммуникаций и поддержки транзакций, можно рассмотреть возможность использования JMS в качестве транспортного протокола Web -сервисов.

Когда происходит обмен сообщениями через JMS, система, посылающая сообщение может быть полностью независимой от принимающей сообщение системы. JMS работает между этими системами, причем гарантирует доставку сообщений, так как может обеспечить их долговременное хранение.

JMS также поддерживает транзакции, что позволяет выполнять сложные операции в распределенных системах, которые при этом будут оставаться в стабильном состоянии.

Когда Web-сервис использует JMS как транспортный протокол, он работает с сообщениями через очередь JMS.

Форматы сообщений

Когда мы выбрали транспортный протокол для Web-сервиса, необходимо определиться с форматом собственно сообщений, которыми мы будем обмениваться. Формат сообщений описывает, как сообщение должно быть подготовлено к отправке по транспортному протоколу. Например, мы можем оформлять наши сообщения в SOAP – формате или в виде обычного XML. Независимо оттого, что мы выбрали – SOAP или XML, мы можем пересылать их через HTTP или JMS.

Web-сервис может поддерживать несколько транспортных протоколов и форматов сообщений.

Преимущества SOA

Слайд №10

Слабая связанность сервисов существенно повышает их мобильность и возможность многосторонней интеграции. Благодаря этому сервисы можно перемещать с одного сервера на другой, менять параметры связи и объединять сервисы в единое приложение не на этапе разработки, а на этапе исполнения. Это придает системе, построенной на базе SOA, особую гибкость и позволяет предприятиям осуществить давнюю мечту о многократном использовании одного и того же кода. Основная цель SOA - добиться более высокого уровня повторного использования разработок и более дешевой интеграции. Если система строится на базе Web-сервисов, то все последующие проекты смогут еще не раз воспользоваться функциями, разработанными на первом этапе. Поэтому в перспективе стоимость проектов будет снижаться. SOA позволяет также повысить эффективность процесса разработки приложений за счет применения имеющихся в продаже готовых программных компонентов.

У SOA есть и другие достоинства.

Во-первых, ее внедрение не требует полной перестройки корпоративной инфраструктуры. Предприятиям не нужно отказываться от привычных, хорошо себя зарекомендовавших приложений. Достаточно снабдить их соответствующими интерфейсами - и Web-сервисы готовы. Практическая ценность SOA для бизнеса заключается в возможности постепенного эволюционного развития корпоративной информационной инфраструктуры. Это позволяет внедрять SOA постепенно, начиная с небольших пилотных проектов.

Во-вторых, благодаря Web-сервисам бизнес - менеджеры могут гораздо активнее участвовать в создании корпоративных приложений.

В-третьих, новая архитектура дает предприятию возможность быстрее адаптироваться к изменяющимся условиям: можно быстро заменить одну реализацию сервиса на другую, не меняя его интерфейс.

И, в-четвертых, использование открытых стандартов вместо закрытых протоколов делает архитектуру SOA независимой от платформ. SOA поднимет на новый уровень интеграцию, обеспечивая взаимодействие гетерогенных систем.

Проблемы использования SOA

Слайд №11

В целом идеи SOA понятны и производителям ПО и клиентам, однако нельзя сказать, что данная технология находится в зрелом состоянии. Недостаточно проработаны стандарты, не хватает инструментов управления. Как и часто бывает в таких случаях, сложилось группировки производителей программного обеспечения, разрабатывающих свои спецификации. В результате на роль «заполнителей дыр» в SOA сейчас претендует множество различных методов, но явного лидера нет. Сближение подходов намечается в рамках организация Web Services Interoperability (www.ws-i.org), которая пытается выработать некий общий знаменатель для технологии Web-сервисов. Она выпустила документ WS-I Basic Profile, определяющий требования к различным компонентам SOA, которые могут гарантировать их совместимость и прояснить тонкости использования Web-сервисов.

Перспективы и прогнозы

Аналитики с большим оптимизмом смотрят на будущее SOA и Web-сервисов. Так, по прогнозу компании Gartner, к 2008 г. более 60% предприятий будут использовать эту архитектуру в качестве основного принципа при создании ответственных бизнес-приложений.
В IDC подсчитали, что в прошлом году предприятия потратили на поддержку Web-сервисов 1,1 млрд. долл., а в 2008 г. израсходуют 11 млрд. долларов. Компания ZapThink, занятая исследованиями в области SOA, прогнозирует, что рынок инструментов для реализации Web-сервисов вырастет со 120 млн. долл. в 2003 г. до 8,3 млрд. долл. в 2008 г. Аналитики объясняют такой подъем тем, что SOA, позволяющая снизить расходы на IT , становится главной стратегией при решении проблем интеграции разнородных систем. Отношение предприятий к SOA становится более серьезным, и они переходят от экспериментов к реальным внедрениям.

Понятие Web – сервиса

Слайд №13

Web - сервисы можно рассматривать как «plug and play» приложения. Web -сервис представляет собой часть информационной системы или бизнес-процесса, к которой можно обратиться в том числе и через Интернет с целью сборки требуемой информационной системы.

Отличие Web - сервисов от приложений других типов в том, что Web – сервисы разрабатываются для поддержки связи и взаимодействия приложений с приложениями. Другие Web приложения поддерживают коммуникации человек – человек (например, e-mail) или человек – приложение (браузеры). Технология Web – сервисов позволяет приложениям общаться с другими приложениями без участия человека.

Итак, Web – сервисы - это слабосвязанные, инкапсулированные компоненты которые выполняют определенную задачу, доступ к ним осуществляется через их интерфейсы по стандартным протоколам.

Основными возможностями, предоставляемыми Web-сервисами, являются:

· Возможность повторного использования, разработчики могут использовать Web-сервисы сторонних производителей для быстрого создания интеграционных решений

· Web-сервисы могут быть реализованы практически на любой платформе, на большинстве стандартных языков программирования, причем для использования Web-сервиса не требуется совместимость платформ с клиентом

· Доступ к Web –сервису можно осуществлять как через интранет, так и через Интернет.

На концептуальном архитектурном уровне Web-сервисы – это основанные на стандартах «обертки» для сервисов и ресурсов, которые провайдер делает доступными для потребителей.

Виды Web – сервисов

По формату сообщений, Web – сервисы разделяются на:

1. Web – сервисы, основанные на сообщениях SOAP.

2. Web – сервисы, основанные на технологии Representational State Transfer (REST).

3. Web – сервисы, основанные на XML-RPC.

Так как для приложений уровня предприятия требуется такие возможности как обеспечение безопасности и т.д., то, как правило, для таких целей выбирают Web-сервисы, обменивающиеся SOAP-сообщениями.

По способу обработки входящих сообщений Web - сервисы могут быть:

1. Синхронные

2. Асинхронные

Список источников

1. Об использовании BPMS - http://www.bpms.ru

2. Демонстрация BPMS - http://www.unify.ru/demo/bpm/index.html

3. Материалы исследований компании ZapThink - http://www.zapthink.com

4. Материалы о механизмах интеграции компании Intersoft Lab -

http://www.iso.ru/journal/articles/themes/17

5. Техническая библиотека компании BEA - http://dev2dev.bea.com/soa/

6. Техническая библиотека компании Sun - http://java.sun.com/webservices/index.jsp

7. Техническая библиотека компании IBM –

http://www-128.ibm.com/developerworks/ru/views/webservices/libraryview.jsp

8. mig_ssdoc\\$/ПРОИЗВОДСТВО SOA/Архитектура/Презентация платформы v2.ppt

9. mig_ssdoc\\$/ПРОИЗВОДСТВО SOA/Архитектура/Архитектура системы v2.doc

Приложение 1

Рисунок для иллюстрации архитектуры фронт – офисного решения Diasoft.

Аннотация

Данный документ предназначен для проведения лекционных занятий по теоретическому курсу "Основы сервисно – ориентированной архитектуры".

Требования к знаниям слушателей:

· Знание основ архитектуры построения распределенных многозвенных приложений;

По итогам обучения, слушатели должны:

· Получить представление о принципах построения приложений в SOA;

· Узнать о ключевых технологиях, применяемых в SOA;

· Иметь представление о сервисах, как основных строительных элементах SOA приложений;

· Узнать об использовании корпоративной сервисной шины ESB для интеграции Web - сервисов;

· Получить информацию о системах управления бизнес – процессами (BPMS).

· Получить основные сведения об архитектуре фронт – офисного решения Diasoft.SOA

Теоретический курс рассчитан на стажеров и сотрудников компании, для которых планируется работа с программными продуктами компании выполненными в SOA.

Программой курса предусматривается обязательное итоговое тестирование.

Продолжительность курса

· Лекции – 45 мин;

· Ответы на тесты - 15 мин.

«Основы сервисно – ориентированной архитектуры»

Теоретический курс

1. Краткий обзор сервисно – ориентированной архитектуры (SOA)..... 4

1.1. Понятие SOA................................................................................................................... 4

1.2. Предпосылки возникновения SOA........................................................................... 4

1.3. Эволюция архитектуры корпоративных IT систем............................................... 4

1.4. Анатомия SOA................................................................................................................ 5

1.5. Стандарты SOA.............................................................................................................. 6

1.6. Преимущества SOA........................................................................................................ 8

1.7. Проблемы использования SOA................................................................................. 8

1.8. Перспективы и прогнозы............................................................................................. 9

2. Инфраструктура для приложений в SOA.............................................. 9

2.1. Элементы инфраструктуры для реализации приложений в SOA.................... 9

2.2. Понятие Web – сервиса................................................................................................ 9

2.3. Схема регистрации и поиска Web – сервисов....................................................... 10

2.4. Механизм вызова Web – сервисов и конвертация данных \ протоколов с использованием ESB................................................................................................................................... 11

2.5. Использование ESB для интеграции приложений.............................................. 11

2.6. BPEL - язык описания бизнес - процессов............................................................. 12

2.7. BPMS – система управления бизнес - процессами.............................................. 14

3. Архитектура фронт - офисного решения Diasoft................................. 17

3.1. Особенности фронт – офисного решения Diasoft............................................... 17

3.2. Архитектурные слои фронт – офисного решения Diasoft................................. 18

Список источников..................................................................................... 19

Приложение 1............................................................................................... 20

Краткий обзор сервисно – ориентированной архитектуры (SOA)

Понятие SOA

Согласно IT словарю известной консалтинговой компании Gartner - признанного авторитета в данной области, SOA – это «топология приложений, в которой бизнес – логика приложения сосредоточена в модулях (сервисах), имеющих прозрачные интерфейсы идентификации, назначения и программного доступа. Сервисы – это «черные ящики»: их внутренний дизайн не зависит от природы и назначения программы выполняющей запросы к сервисам. Поскольку в SOA данные и бизнес – логика заключены в модульных бизнес – компонентах с хорошо документированными интерфейсами, то это упрощает дизайн и обеспечивает возможность инкрементальной разработки и последующего расширения функциональности. В SOA приложение может быть интегрировано с гетерогенными, внешними унаследованными и приобретенными приложениями более просто, чем монолитное, не – SOA приложение».

Таким образом, SOA - это не продукт и даже не технология, а концепция создания и интеграции отдельных корпоративных приложений. Данная концепция ориентируется на сервисы, характеризуется распределенной архитектурой и слабо связанными интерфейсами.

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.

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.

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.

Решение многих описанных выше задач, возникающих при создании современных Веб-приложений, теперь начинает возлагаться на Веб-сервисы – не зависящие от платформы, объектной модели и клиента программные компоненты, которые можно вызывать из клиентских Веб-приложений (а также из самих Веб-сервисов) через основанный на протоколе HTTP и языке XML протокол SOAP. Для описания Веб-сервисов используется XML-подобный язык WSDL, а для организации реестров Веб-сервисов, в которых разработчики и компании могут искать необходимые им сервисы, а также публиковать данные о своих сервисах – интерфейс UDDI.

Поддержка Веб-сервисов стала одним из главных стратегических направлений для многих компаний, специализирующихся на выпуске серверов приложений , систем управления базами данных и средств разработки приложений.

Сервис-ориентированная архитектура (SOA, service-oriented architecture) – модульный подход к разработке программного обеспечения, основанный на использовании сервисов (служб) со стандартизированными интерфейсами [21 ].

OASIS (Организация по распространению открытых стандартов структурированной информации) определяет SOA следующим образом (OASIS Reference Model for Service Oriented Architecture V 1.0): Сервисно-ориентированная архитектура – это парадигма организации и использования распределенных информационных ресурсов таких как: приложения и данные, находящихся в сфере ответственности разных владельцев, для достижения желаемых результатов потребителем, которым может быть: конечный пользователь или другое приложение.

В основе SOA лежат принципы многократного использования функциональных элементов ИТ, ликвидации дублирования функциональности в ПО, унификации типовых операционных процессов, обеспечения перевода операционной модели компании на централизованные процессы и функциональную организацию на основе промышленной платформы интеграции.

Компоненты программы могут быть распределены по разным узлам сети, и предлагаются как независимые, слабо связанные, заменяемые сервисы-приложения. Программные комплексы, разработанные в соответствии с SOA, часто реализуются как набор веб-сервисов, интегрированных при помощи известных стандартных протоколов (SOAP, WSDL, и т. п.)

Интерфейс компонентов SОА-программы предоставляет инкапсуляцию деталей реализации конкретного компонента (ОС, платформы, языка программирования, вендора, и т. п.) от остальных компонентов. Таким образом, SOA предоставляет гибкий и элегантный способ комбинирования и многократного использования компонентов для построения сложных распределенных программных комплексов.

SOA хорошо зарекомендовала себя для построения крупных корпоративных программных приложений. Целый ряд разработчиков и интеграторов предлагают инструменты и решения на основе SOA (например, платформы IBM WebSphere, Oracle/BEA Aqualogic, Microsoft Windows Communication Foundation, SAP NetWeaver, ИВК Юпитер, TIBCO, Diasoft).

Основными целями применения SOA для крупных информационных систем, уровня предприятия, и выше являются :

сокращение издержек при разработке приложений, за счет упорядочивания процесса разработки;

расширение повторного использования кода;

независимость от используемых платформ, инструментов, языков разработки;

повышение масштабируемости создаваемых систем;

улучшение управляемости создаваемых систем.

Принципы SOA:

архитектура , как таковая, не привязана к какой-то определенной технологии;

независимость организации системы от используемой вычислительной платформы (платформ);

независимость организации системы от применяемых языков программирования;

использование сервисов, независимых от конкретных приложений, с единообразными интерфейсами доступа к ним;

организация сервисов как слабосвязанных компонентов для построения систем.

Архитектура не привязана к какой-то определенной технологии. Она может быть реализована с использованием широкого спектра технологий, включая такие технологии как REST, RPC, DCOM, CORBA или веб-сервисы. SOA может быть реализована, используя один из этих протоколов и, например, может использовать, дополнительно, механизм файловой системы, для обмена данными.

Главное, что отличает SOA, это использование независимых сервисов, с четко определенными интерфейсами, которые, для выполнения своих задач, могут быть вызваны неким стандартным способом, при условии, что сервисы заранее ничего не знают о приложении, которое их вызовет, а приложение не знает, каким образом сервисы выполняют свою задачу.

SOA также может рассматриваться как стиль архитектуры информационных систем, который позволяет создавать приложения, построенные путем комбинации слабосвязанных и взаимодействующих сервисов. Эти сервисы взаимодействуют на основе какого-либо строго определенного платформо-независимого и языково-независимого интерфейса (например, WSDL). Определение интерфейса скрывает языково-зависимую реализацию сервиса.

Таким образом, системы, основанные на SOA, могут быть независимы от технологий разработки и платформ (таких как Java, .NET и т. д.). К примеру, сервисы, написанные на C#, работающие на платформах.Net и сервисы на Java, работающие на платформах Java EE, могут быть с одинаковым успехом вызваны общим составным приложением. Приложения, работающие на одних платформах, могут вызывать сервисы, работающие на других платформах, что облегчает повторное использование компонентов.

SOA может поддерживать интеграцию и консолидацию операций в составе сложных систем, однако SOA не определяет и не предоставляет методологий или фреймворков для документирования сервисов.

Языки высокого уровня, такие как BPEL, или спецификации, такие как WS-CDL и WS-Coordination, расширяют концепцию сервиса, предоставляя метод оркестрации, для объединения мелких сервисов в более обширные бизнес-сервисы, которые, в свою очередь, могут быть включены в состав технологических процессов и бизнес-процессов, реализованных в виде составных приложений или порталов.