Технология разработки гетерогенных корпоративных информационных систем со слабосвязной архитектурой

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Технология разработки гетерогенных корпоративных информационных систем со слабосвязной архитектурой

М.А. Керносов,

С.С. Щербак

Введение

Современные тенденции развития информационных систем направлены на объединение разнородных невзаимосвязанных информационных систем в единое информационное пространство предприятия и интенсивное использование web как средства коммуникации. На уровне концептуального проектирования эти тенденции выражены появлением и развитием таких концепций, как ECM (Enterprise Content Management) и SOA (Service-Oriented Architecture), на уровне практической реализации - технологии web-сервисов, протоколов HTTP (HyperText Transfer Protocol) и SOAP (Simple Object Access Protocol), языков XML (eXtended Markup Language) и WSDL (Web Services Description Language), спецификации UDDI (Universal Description, Discovery, and Integration) для публикации web-сервисов и т.д. Эволюционное развитие информационных систем позволяет предприятиям адаптировать их к специфике конкретных предметных областей и бизнес-процессов, сделать более гибким и прозрачным управление основными бизнес-процессами, повысить эффективность их выполнения, а следовательно - свою конкурентоспособность.

Таким образом, в настоящее время существуют как концепции, определяющие требования к современным системам и отвечающие на вопрос: «Какая должна быть построена система?», так и технологии, позволяющие реализовать такие системы на практике. Технология web-сервисов позволяет реализовать независимую от платформ и языков разработки программных приложений модель разработки КИС. Web-сервис представляет собой интерфейс, который описывает набор операций (программных методов и реализуемых на их основе бизнес-функций), доступных для удаленного вызова посредством применения обмена стандартизованными xml-сообщениями[1].

Основные проблемы разработки таких систем связаны с наличием огромного числа развивающихся и изменяющихся стандартов и спецификаций, которые могут быть применены при построении их компонентов, и необходимостью их (стандартов) согласования между собой. Кроме того, такое развитие информационных систем ведет к значительному увеличению количества их функций и сложности структуры системы, в результате чего требует решения ряд вопросов, таких как: расширение обеспечивающими взаимодействие функциями существующих разрозненных ИС, являющихся базовыми компонентами современных систем; обеспечение надежности и высокой производительности их работы; снижение сложности управления.

На сегодняшний день не существует единого универсального способа разработки ECM- или SOA-системы [2]. Практическая реализация данных концепций в значительной степени зависит от особенностей конкретной системы, предметной области и бизнес-процессов. Вследствие этого актуальной задачей является разработка подходов и технологий, регламентирующих и формализующих процесс проектирования систем, удовлетворяющих требования современных концепций.

Комплекс подходов, на которых основана предлагаемая технология

Разработанная технология предназначена для объединения в единую КИС существующих независимых ИС, которые, как правило, создаются различными коллективами разработчиков. Выбор такой сферы применения обусловлен следующими причинами:

- Большинство предприятий, заинтересованных в разработке сложных систем класса, удовлетворяющего требованиям концепций ECM и SOA, уже эксплуатируют несколько внедренных ИС. Как правило, для автоматизации стандартных бизнес-функций (например, ведения бухгалтерии), применяются типовые решения, а для бизнес-процессов, специфических для данного предприятия, разрабатываются специальные ИС. Кроме того, между ИС, эксплуатируемыми на предприятиях, при выполнении отдельных функций уже может быть тем или иным образом организовано взаимодействие, основанное на жестких связях.

- Объединение разрозненных ИС предполагает значительно меньшие временные и экономические затраты, чем проектирование глобальной ECM системы «с нуля», вследствие чего уменьшаются сроки получения экономического эффекта и окупаемости системы.

- При создании глобальной КИС необходимо избежать снижения уровней надежности, безопасности и производительности системы, вызванные применением технологии web-сервисов, как стандарта взаимодействия между функциональными компонентами КИС, и web, как средства коммуникации. Как правило, заказчик ожидает сохранения данных показателей на уровне локальных ИС при получении гибкости и прозрачность в управлении бизнес-процессами и конфигурацией ИС, характерных для систем с SOA. Решить данную задачу позволяет повторное использование существующих ИС как компонентов КИС в результате их реинжиниринга.

Таким образом, комплекс подходов, предлагаемый для решения поставленных задач, в первую очередь включает подход к повторному использованию существующих ИС как компонентов КИС в результате их реинжиниринга. Структура ИС определяется набором её бизнес-функций и связей между ними: , где - множество бизнес-функций системы, а - множество связей между ними, определяющих как функциональное взаимодействие, так и потоки данных. Тогда Формально структуру КИС, системы «TO BE» можно описать следующим образом:

,

где - независимые ИС «AS IS», включенные в КИС как составные компоненты.

При проектировании распределенной КИС должен быть проведен анализ бизнес-процессов предприятия и бизнес-функций, реализуемых данной ИС для их поддержки, на предмет возможности и целесообразности организации их взаимодействия с бизнес-функциями других существующих ИС в рамках глобальной системы. Организация взаимодействия между функциями ИС, как правило, связана с изменениями в бизнес-процессах предприятия. Поэтому в результате анализа должен быть сформирован как перечень функций ИС, которые целесообразно расширить разработкой web-сервиса на их базе, так и список необходимых организационных изменений в основных бизнес-процессах предприятия. Поскольку технология web-сервисов в первую очередь применяется для обеспечения обмена данными между ИС, целесообразно также проанализировать направления и объемы основных потоков данных между бизнес-функциями проектируемой ИС, места расположения и каналы доступа к базам и хранилищам данных.

Использование web как средства коммуникации и разработка сложной распределённой КИС влекут за собой риск возникновения ситуаций, когда доступ к тем или иным web-сервисам КИС отсутствует. Например, возникновение проблем со средствами коммуникации, отказ оборудования, выполнение регламентных работ, требующих остановки систем - их осуществление даже в ночное время может нарушить работу пользователей КИС в других часовых поясах. Поэтому также необходим анализ возможности выполнения каждой бизнес-функций в автономном режиме в полном или ограниченном объеме.

Рекомендуется также сформировать порядок последовательного расширения бизнес-функций ИС web-сервисами, поскольку реинжиниринг существующих ИС не должен препятствовать деятельности предприятия. Такая стратегия, лежащая в основе подхода к повторному использованию существующих ИС как компонентов КИС в результате их реинжиниринга, позволят избежать потерь от приостановки штатной работы предприятия во время внедрения КИС и, следовательно, снизить его стоимость.

Реинжиниринг бизнес-функций существу-ющих ИС должен проводиться в виде добавления новых функциональных возможностей, основанных на применении web-сервисов, без значительной модификации существующих. Web-сервисы, как правило, расширяют или дублируют существующие функции. При этом разверты-ваемые web-сервисы выступают в роли транспорт-ного уровня, связывающего бизнес-функции компонентов КИС между собой, а XML [3] и SOAP [4] - в роли стандартов обмена сообщени-ями между компонентами системы.

В случае, когда создаваемые web-сервисы дублируют существующую функциональность, она должна быть сохранена для обеспечения возможности автономной работы. Также в некоторых случаях возможен отказ от использования web-сервисов в пользу существующих решений в целях повышения уровня безопасности системы. Соответственно должны быть предусмотрены автоматические и автоматизированные механизмы перехода на автономный режим работы и обратно, переключающие систему на использование тех или иных функциональных компонентов (web-сервисов, или локальных программ и подпрограмм), а также источников данных. Таким образом, будет достигнута инкапсуляция: модифицированные механизмы работы ИС будут скрыты от конечного пользователя, ему не придется разбираться в новых технологиях и осваивать навыки администрирования.

Применение предложенного подхода позволит сохранить надежность компонентов КИС за счет интеграции отработанных программных модулей существующих ИС с web-сервисами и избежать их коренной перестройки. Такой подход предполагает не сложное и трудоемкое проектирование новой распределенной системы с SOA, а получение системы с гибридной архитектурой, в которой идеи концепции SOA развиты вследствие реинжиниринга существующих ИС. В результате будет сохранена архитектура существующих ИС с жесткими связями, а также на её базе будет разработана слабосвязная гибкая архитектура КИС.

Реализация идей SOA и применение технологии web-сервисов позволяют повысить гибкость системы, способность её адаптации к изменениям бизнес-процессов и реализовать в ней новые функции анализа и поддержки принятия решений, необходимых для среднего и высшего звена управления и требующих интеграции разрозненных ИС. При этом наличие жестких связей в компонентах КИС позволит сохранить её защищенность и отказоустойчивость применитель-но к тем функциям, которые были реализованы в независимых системах. Таким образом, данный подход позволяет получить гибкость системы с SOA, сохранив надежность локальных систем.

Но существует также проблема обеспечения высокой производительности для функций, основанных на использовании web-сервисов и асинхронных запросов для получения данных. Для решения данной проблемы предлагается подход к организации функционирования web-сервисов КИС с применением кэширования запрашиваемых данных. Данный подход предполагает применение технологий баз данных (БД). В частности, он применяет технологию хранения копии регулярно используемых данных в месте, где они востребованы, разработанную для распределенных баз данных [5]. Фактически, построение глобальной КИС однозначно подразумевает применение распределенных баз данных, но выбранная сфера применения предлагаемой в данной работе технологии подразумевает наличие нескольких несогласованных между собой ИС, разработанных различными группами разработчиков, которые не всегда согласны предоставить описание своих схем данных. В таких условиях применение классического подхода к построению распределенной базы данных затруднено. Кроме того, рационально снизить нагрузку на систему и каналы связи, минимизировав количество запросов к web-сервисам удаленных бизнес-функций, формируемых как непосредственно пользоватлеями, так и опосредованно - другими сервисами. Поэтому предлагается на основе анализа потоков данных и схемы размещения источников данных (баз и хранилищ данных) выделить регулярно выполняемые запросы и организовать кэширование соответствующих наборов данных, получаемых от web-сервисов удаленных функций. Обновление кэшируемых данных должно осуществляться с заданной периодичностью, как правило, раз в сутки.

Большинство регулярно выполняемых запросов оперируют с ограниченным набором данных. Например, функциональной задаче почасового учета работы сотрудников нужна информация о тех сотрудниках, кто в настоящий момент должен выйти на работу (данные, которые должны кэшироваться раз в сутки). Функциональная задача кадрового учета (данные, предоставляемые которой являются исходными для выполнения функции учета рабочего времени сотрудника) кроме этих данных содержит также как данные об уволившихся ранее сотрудниках (данные об истории), так и данные о сотрудниках, которые в течение текущего дня устроились на работу (новые данные). Как видно из примера, ни те, ни другие данные не являются востребованными для решения рассматриваемой функциональной задачи, и кэшируемых данных достаточно для выполнения типовых запросов. Те запросы, для выполнения которых кэшируемого массива данных недостаточно, или нетиповые запросы должны направляться web-сервису соответствующей функциональной задачи. Помимо маршрутизации запросов следует также осуществить модификацию схемы данных для хранения кэшируемых данных и обеспечить их обновление. Поскольку модификация программного и информационного обеспечений функциональных задач существующих ИС осуществляется, как правило, коллективами авторов, выполняющими их сопровождение, а не сторонними разработчиками, то снимается проблема закрытых схем данных. А направление большинства запросов к локальной БД снижает загрузку internet-каналов связи и снижает время отклика, повышая производительность системы. Кроме того, кэширование наиболее востребованных данных позволит обеспечить возможность автономной работы большинства функциональных компонентов КИС.

Таким образом, данный подход подразумевает использование web-сервисов не только как средства получения и обработки асинхронных запросов, но и для выполнения регулярных пакетных обновлений.

Этапы технологии разработки гетерогенных корпоративных информационных систем со слабосвязной архитектурой

Предлагаемая технология объединяет описанные выше подходы в виде единого структурированного процесса проектирования и развития КИС на базе существующих разрознен-ных ИС. Данная технология может применяться на протяжении всего жизненного цикла глобальной КИС и включает следующие этапы:

1. Анализ бизнес-процессов предприятия и поддерживающих их бизнес-функций существующих информационных систем.

2. Анализ существующих потоков данных в существующих ИС, а также возможности организации новых функциональных связей, основанных на применении web-сервисов и потоков данных между компонентами различных эксплуатируемых ИС.

3. Анализ влияния функциональных связей, применяющих web-сервисы на выполнение основных бизнес функций ИС и применяемых в них типовых запросов. Определение наборов кэшируемых данных для всех бизнес-функций КИС. Создание стратегии их обновления. Оценка возможности автономной работы каждого из модулей КИС.

4. Выбор применяемых WS-* спецификаций и стандартов для каждого из уровней стека программирования web-сервисов [1] с учетом применяемых сетевых технологий и протоколов, требования к безопасности, надежности, гибкости управления web-сервисами и т.п. [2].

5. Формирование стратегии последовательного расширения бизнес-функций ИС web-сервисами.

6. Создание механизмов публикации и обнаружения web-сервисов. В некоторых случаях для публикации и обнаружения web-сервиса достаточно отправки разработчикам клиентского приложения WSDL-файла с описанием спецификации сервиса по e-mail. В других случаях, в зависимости от специфики разрабатываемой КИС, требуется организация UDDI реестра web-сервисов для многих разработчиков и решения задачи выбора клиентским приложением одного из многих потенциальных сервисов, агрегации нескольких сервисов в web-сервис более высокого уровня с целью их применения в соответствующих бизнес-ситуациях (сценариях) и т.д.

7. Доработка механизмов разграничения прав доступа пользователей КИС к ресурсам и функциям системы (web-сервисы выступают в роли разделяемого ресурса) и средств администрирования;

8. Создание унифицированного механизма организации автоматического переключения выполнения бизнес-функций в автономный режим и обратно.

9. Осуществление поэтапного расширения бизнес-функций существующих ИС web-сервисами, их тестирование и внедрение. Формирования глобальной КИС со слабосвязной архитектурой с сохранением жестких связей в наследуемых (legacy) ИС, являющихся её компонентами.

10. Разработка системной и программной документации, описывающей разработанные стратегии и механизмы, особенности их реализации, функциональную структуру КИС, потоки данных между её компонентами, а также регулярно выполняемые регламентные работы по сопровождению и администрированию системы.

Преимущества применения предложенной технологии

Предлагаемая в работе технология рассчитана на четко определенную сферу применения объединение существующих разрозненных ИС предприятия в КИС со слабосвязной архитектурой. Её применение позволяет получить следующие преимущества:

- возможность объединения гетерогенных ИС от различных разработчиков в единое информационное пространство предприятия;

- разработка КИС в рамках концепции SOA, позволяющей получить такие преимущества слабосвязной архитектуры, как гибкость, прозрачность в управлении бизнес-процессами предприятия и способность быстрой адаптации к их изменениям;

- возможность разработки систем различных уровней сложности, стандартизированный алгоритм проектирования КИС, основанный на применении системного подхода;

- обеспечение высокой безопасности и производительности распределенной КИС за счет кэширования данных, применение технологий баз данных и сохранения жестких связей между эле-ментами систем, объединенных в гибридную КИС;

- реализация возможности автономной работы бизнес-функций системы, повышение её надежности и отказоустойчивости;

- решение проблемы закрытых схем данных гетерогенных ИС при осуществлении их интеграции;

- построение распределенной системы с использованием технологии web-сервисов;

- осуществление последовательного фонового расширения бизнес-функций существующих ИС и разработки КИС без создания препятствий работе предприятия во время внедрения новых разработок, низкая стоимость внедрения;

- возможность доработки, совершенствования и расширения функциональности КИС с открытой архитектурой;

- короткие сроки разработки КИС и быстрые сроки получения эффекта от её внедрения, низкие трудозатраты за счет повторного использования существующих компонентов;

- инкапсуляция осуществляемых изменений, отсутствие необходимости дополнительного обучения большинства пользователей системы, значительной модификации должностных инструкций и руководств пользователей системы.

Выводы

В данной работе разработана информационная технология, предназначенная для решения реальных практических задач разработки распределенных гетерогенных глобальных КИС как развития информационной инфраструктуры предприятия. Предложен комплекс подходов, позволяющих разработать гибридную КИС со слабосвязной архитектурой, сохранив при этом жесткие связи внутри её существующих компонентов. Таким образом устранены такие недостатки распределенных систем, как сложность разработки, низкие уровни производительности и надежности системы. Описаны особенности разработки распределенной гетерогенной КИС со слабосвязной архитектурой и предложена структурированная схема её разработки. Широко раскрыты возможности практического использования технологии web-сервисов при проектировании ИС, исследовано влияние её применения на архитектуру системы.

Предложенные решения отражают современные тенденции развития ИС и позволяют осуществить их практическую реализацию путем эволюционного развития существующих систем, расширения их функциональности и внедрения в них новых современных информационных технологий.

гетерогенный корпоративный информационный

Список литературы

1. K. Gottschalk, S.Graham, H.Kreger, J.Snell. Introduction to Web services architecture. In: IBM Systems Journal, Vol 41, No 2, 2002.

2. B.Porter-Roth. Introduction to Service-Oriented Architectures for Electronic Documents Management Systems. In: A Westbrook Technologies White Paper. Westbrook Technologies, westbrooktech.com, 2005.

3. Extensible Markup Language (XML) 1.0 (Fourth Edition). W3C Recommendation. http://www.w3.org/TR/2006/REC-xml-20060816.

4. Simple Object Access Protocol (SOAP) Version 1.2. W3C Recommendation (Second Edition). http://www.w3.org/TR/SOAP/.

5. M.A. Kernosov. The approach to integration of Informational Systems based on SOA conception and web-services technology. In: The Materials of XII International Youth Forum “Radioelectronics and Young People in XXI Century”. Kharkov National University of Radioelectronics, Kharkov, Ukraine, 2008.

Размещено на Allbest.ru