王 強 , IBM中國軟件開發(fā)實驗室 - SOA Design Center
2005 年 11 月 17 日 SOA(Service-Oriented
Architecture)，即面向服務(wù)的架構(gòu)，這是最近一兩年出現(xiàn)在各種技術(shù)期刊上最多的詞匯了。現(xiàn)在有很多架構(gòu)設(shè)計師和設(shè)計開發(fā)人員簡單的把SOA和
Web Services技術(shù)等同起來，認(rèn)為SOA就是Web
Service的一種實現(xiàn)。本質(zhì)上來說，SOA體現(xiàn)的是一種新的系統(tǒng)架構(gòu)，SOA的出現(xiàn)，將為整個企業(yè)級軟件架構(gòu)設(shè)計帶來巨大的影響。本系列兩部分文章將
根據(jù)作者自己的理解來幫助大家分析和了解什么是SOA架構(gòu)，SOA將怎樣對企業(yè)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計帶來積極的影響，什么是SOA架構(gòu)設(shè)計師的角色，以及SOA架
構(gòu)師在設(shè)計SOA系統(tǒng)架構(gòu)時有哪些應(yīng)該特別注意的地方。 1. 什么是架構(gòu)？什么是基于SOA的架構(gòu)？ 1．1 什么是架構(gòu) 從架構(gòu)設(shè)計師的角度來看，架構(gòu)就是一套構(gòu)建系統(tǒng)的準(zhǔn)則。通過這套準(zhǔn)則，我們可以把一個復(fù)雜的系統(tǒng)劃分為一套更簡單的子系統(tǒng)的集合，這些子系統(tǒng)之間應(yīng)該保持相互獨立，并與整個系統(tǒng)保持一致。而且每一個子系統(tǒng)還可以繼續(xù)細(xì)分下去，從而構(gòu)成一個復(fù)雜的企業(yè)級架構(gòu)。 當(dāng)
一名架構(gòu)設(shè)計師在構(gòu)建某個企業(yè)級的軟件系統(tǒng)時，除了要考慮這個系統(tǒng)的架構(gòu)以及其應(yīng)具有的功能行為以外，還要關(guān)注整個架構(gòu)的可用性，性能問題，容錯能力，可
重用性，安全性，擴展性，可管理維護性，可靠性等各個相關(guān)方面。有的時候一名好的架構(gòu)設(shè)計師甚至還需要考慮所構(gòu)建的系統(tǒng)架構(gòu)是否合乎美學(xué)要求。由此我們可
以看到，我們衡量一個好的架構(gòu)設(shè)計并不能只從功能角度出發(fā)，還要考慮很多其他的因素，對任何一個方面的欠缺考慮都有可能為整個系統(tǒng)的構(gòu)建埋下隱患。 1．2 什么是基于SOA的架構(gòu) SOA
本身就是一種面向企業(yè)級服務(wù)的系統(tǒng)架構(gòu)，簡單來說，SOA就是一種進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)的新的體系架構(gòu)，在基于SOA架構(gòu)的系統(tǒng)中，具體應(yīng)用程序的功能是由一些松
耦合并且具有統(tǒng)一接口定義方式的組件（也就是service）組合構(gòu)建起來的。因此，基于SOA的架構(gòu)也一定是從企業(yè)的具體需求開始構(gòu)建的。但是，SOA
和其它企業(yè)架構(gòu)的不同之處就在于SOA提供的業(yè)務(wù)靈活性。業(yè)務(wù)靈活性是指企業(yè)能對業(yè)務(wù)變更快速和有效地進(jìn)行響應(yīng)、并且利用業(yè)務(wù)變更來得到競爭優(yōu)勢的能力。
對企業(yè)級架構(gòu)設(shè)計師來說，創(chuàng)建一個業(yè)務(wù)靈活的架構(gòu)意味著創(chuàng)建一個可以滿足當(dāng)前還未知的業(yè)務(wù)需求的IT架構(gòu)。 利用基于SOA的系統(tǒng)構(gòu)建方法，如圖1中所示的一樣，一個基于SOA架構(gòu)的系統(tǒng)中的所有的程序功能都被封裝在一些功能模塊中，我們就是利用這些已經(jīng)封裝好的功能模塊組裝構(gòu)建我們所需要的程序或者系統(tǒng)，而這些功能模塊就是SOA架構(gòu)中的不同的服務(wù)（services）。
圖1
因此，SOA架構(gòu)本質(zhì)上來說體現(xiàn)了一種復(fù)合的概念：它不僅為一個企業(yè)中商業(yè)流程的組織和實現(xiàn)提供了一種指導(dǎo)模式，同時也為具體的底層service開發(fā)提供了指導(dǎo)。
2. SOA架構(gòu)設(shè)計師的角色 2．1 SOA架構(gòu)設(shè)計師應(yīng)該具備什么？ 談
到SOA架構(gòu)設(shè)計師的角色，我們首先要了解架構(gòu)設(shè)計師應(yīng)具有的能力。總體上來說，一個好的架構(gòu)設(shè)計師不僅應(yīng)該是一個成熟的，具有實際經(jīng)驗的并具有快速學(xué)習(xí)
能力的人，而且他還應(yīng)該具有良好的管理能力和溝通能力。只有具備了必需的能力，架構(gòu)設(shè)計師才能在關(guān)鍵的時刻作出困難的決定，這就是一名架構(gòu)設(shè)計師應(yīng)該承擔(dān)
的責(zé)任。從角色上來看，SOA 架構(gòu)師不僅會負(fù)責(zé)端到端的服務(wù)請求者和提供者的設(shè)計，并且會負(fù)責(zé)對系統(tǒng)中非功能服務(wù)請求的調(diào)研和表述。 對
于任何一名經(jīng)驗豐富的架構(gòu)設(shè)計師來說，不論他是采用基于傳統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計方法（基于J2EE架構(gòu)或者.NET架構(gòu)）還是采用基于SOA的架構(gòu)設(shè)計方法來構(gòu)建
一個企業(yè)級的系統(tǒng)架構(gòu)，具有相關(guān)商業(yè)領(lǐng)域的知識對于架構(gòu)設(shè)計師來說都是必不可少的，架構(gòu)設(shè)計師往往可以通過實際的工作經(jīng)驗積累以及接受相關(guān)的專項培訓(xùn)來獲
得這些商業(yè)領(lǐng)域的知識。除了具有相關(guān)商業(yè)領(lǐng)域的知識以外，一名合格的架構(gòu)設(shè)計師必須具有較廣泛的技術(shù)背景，這可能包括軟硬件，通信，安全等各個方面的知
識。但這并不是意味著要成為一名架構(gòu)設(shè)計師就必須熟悉每一門具體技術(shù)的細(xì)節(jié)，架構(gòu)設(shè)計師必須至少能對各種技術(shù)有一個整體上的了解，能夠熟知每種技術(shù)的特點
以及優(yōu)缺點，只有這樣架構(gòu)設(shè)計師才能在特定的應(yīng)用場景下正確地選擇各種技術(shù)來設(shè)計企業(yè)整體架構(gòu)。 2．2 什么是SOA架構(gòu)設(shè)計師的職責(zé)？ 那
什么是企業(yè)級SOA架構(gòu)設(shè)計師的具體角色呢？什么是SOA架構(gòu)設(shè)計師與設(shè)計和開發(fā)人員之間的差別呢？相信這些都是使大家最容易產(chǎn)生迷惑的問題。舉個實際的
例子來說，當(dāng)構(gòu)建一個基于SOA架構(gòu)的系統(tǒng)的時候，針對一個具體的
service，系統(tǒng)設(shè)計人員主要應(yīng)該關(guān)注的是這個service能夠為外部用戶提供什么樣的服務(wù)，也就是說系統(tǒng)設(shè)計人員關(guān)注的是這個service所提
供的功能。而對于SOA架構(gòu)設(shè)計師來說，他們更關(guān)心的可能是當(dāng)有一千個用戶同時調(diào)用這個
service的時候，什么會發(fā)生？也就是說架構(gòu)設(shè)計師關(guān)注的應(yīng)該是一些商業(yè)需求和服務(wù)級別（service-level）需求。所有的架構(gòu)設(shè)計師的角色
都包含了在構(gòu)建一個系統(tǒng)的一開始就應(yīng)該盡量減少可能存在的技術(shù)風(fēng)險。而技術(shù)風(fēng)險一般指的是一切未知的、未經(jīng)證明的或未經(jīng)測試所帶來的風(fēng)險。這些風(fēng)險通常與
服務(wù)級別（service-level）需求相關(guān)，偶爾也會與企業(yè)具體的業(yè)務(wù)需求相關(guān)。無論是哪種類型的風(fēng)險，在項目初期設(shè)計整體系統(tǒng)架構(gòu)的過程中更易于
發(fā)掘這些風(fēng)險，如果等到架構(gòu)實施時再發(fā)覺這些風(fēng)險，那么很可能會致使大量的開發(fā)人員等在那里，直到這些風(fēng)險被妥善解決。如果進(jìn)一步的細(xì)化，我們可以看到
SOA架構(gòu)設(shè)計師的主要任務(wù)包括對整個系統(tǒng)解決方案輪廓的構(gòu)建，需求分析，對體系結(jié)構(gòu)的整體決策，相關(guān)組件建模，相關(guān)操作建模，系統(tǒng)組件的邏輯和物理布局
設(shè)計。 作為SOA架構(gòu)設(shè)計師必須要能夠領(lǐng)導(dǎo)整個開發(fā)團隊，這樣才能保證設(shè)計和開發(fā)人員是按照構(gòu)建好的系統(tǒng)架構(gòu)來開發(fā)整個系統(tǒng)的，這一點十分
的重要。這就要求一名架構(gòu)設(shè)計師不僅要有很好的技術(shù)洞察力，同時還要具有一定的項目管理和項目實施的能力。在系統(tǒng)開發(fā)的過程中，架構(gòu)設(shè)計師必須要有良好的
溝通和表達(dá)能力，這就體現(xiàn)在由架構(gòu)設(shè)計師構(gòu)建的系統(tǒng)模型是否具有很好的可讀性和易理解性。如果由架構(gòu)設(shè)計師構(gòu)造出的系統(tǒng)模型不是很清晰的話，就可能會影響
設(shè)計和開發(fā)人員對于整個系統(tǒng)架構(gòu)的理解。為了避免這種情況的出現(xiàn)，定期由架構(gòu)設(shè)計師主持的開發(fā)團隊內(nèi)部討論是十分重要的。
3. 構(gòu)建SOA架構(gòu)時應(yīng)該注意的問題 3．1 原有系統(tǒng)架構(gòu)中的集成需求 當(dāng)
架構(gòu)師基于SOA來構(gòu)建一個企業(yè)級的系統(tǒng)架構(gòu)的時候，一定要注意對原有系統(tǒng)架構(gòu)中的集成需求進(jìn)行細(xì)致的分析和整理。我們都知道，面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)是當(dāng)前
及未來應(yīng)用程序系統(tǒng)開發(fā)的重點，面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)本質(zhì)上來說是一種具有特殊性質(zhì)的體系結(jié)構(gòu)，它由具有互操作性和位置透明的組件集成構(gòu)建并互連而成。基于
SOA的企業(yè)系統(tǒng)架構(gòu)通常都是在現(xiàn)有系統(tǒng)架構(gòu)投資的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，我們并不需要徹底重新開發(fā)全部的子系統(tǒng)；SOA可以通過利用當(dāng)前系統(tǒng)已有的資源（開
發(fā)人員、軟件語言、硬件平臺、數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用程序）來重復(fù)利用系統(tǒng)中現(xiàn)有的系統(tǒng)和資源。SOA是一種可適應(yīng)的、靈活的體系結(jié)構(gòu)類型，基于SOA構(gòu)建的系統(tǒng)架
構(gòu)可以在系統(tǒng)的開發(fā)和維護中縮短產(chǎn)品上市時間，因而可以降低企業(yè)系統(tǒng)開發(fā)的成本和風(fēng)險。因此，當(dāng)SOA架構(gòu)師遇到一個十分復(fù)雜的企業(yè)系統(tǒng)時，首先考慮的應(yīng)
該是如何重用已有的投資而不是替換遺留系統(tǒng)，因為如果考慮到有限的預(yù)算，整體系統(tǒng)替換的成本是十分高昂的。 當(dāng)SOA架構(gòu)師分析原有系統(tǒng)中的
集成需求的時候，不應(yīng)該只限定為基于組件構(gòu)建的已有應(yīng)用程序的集成，真正的集成比這要寬泛得多。在分析和評估一個已有系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的集成需求時，我們必須
考慮一些更加具體的集成的類型，這主要包括以下幾個方面：應(yīng)用程序集成的需求，終端用戶界面集成的需求，流程集成的需求以及已有系統(tǒng)信息集成的需求。當(dāng)
SOA架構(gòu)師分析和評估現(xiàn)有系統(tǒng)中所有可能的集成需求的時候，我們可以發(fā)現(xiàn)實際上所有集成方式在任何種類的企業(yè)中都有一定程度的體現(xiàn)。針對不同的企業(yè)類
型，這些集成方式可能是簡化的，或者沒有明確地進(jìn)行定義的。因而，SOA架構(gòu)師在著手設(shè)計新的體系結(jié)構(gòu)框架時，必須要全面的考慮所有可能的集成需求。例
如，在一些類型的企業(yè)系統(tǒng)環(huán)境中可能只有很少的數(shù)據(jù)源類型，因此，系統(tǒng)中對消息集成的需求就可能會很簡單，但在一些特定的系統(tǒng)中，例如航運系統(tǒng)中的EDI
（Electronic Data Interchange
電子數(shù)據(jù)交換）系統(tǒng)，會有大量的電子數(shù)據(jù)交換處理的需求，因此也就會存在很多不同的數(shù)據(jù)源類型，在這種情況下整個系統(tǒng)對于消息數(shù)據(jù)的集成需求就會比較復(fù)
雜。因此，如果SOA架構(gòu)師希望所構(gòu)建的系統(tǒng)架構(gòu)能夠隨著企業(yè)的成長和變化成功地繼續(xù)得以保持，則整個系統(tǒng)構(gòu)架中的集成功能就應(yīng)該由服務(wù)提供，而不是由特
定的應(yīng)用程序來完成。 3．2 服務(wù)粒度的控制以及無狀態(tài)服務(wù)的設(shè)計 當(dāng)SOA架構(gòu)師構(gòu)建一個企業(yè)級的SOA系統(tǒng)架構(gòu)的時候，關(guān)于系統(tǒng)中最重要的元素，也就是SOA系統(tǒng)中的服務(wù)的構(gòu)建有兩點需要特別注意的地方：首先是對于服務(wù)粒度的控制，另外就是對于無狀態(tài)服務(wù)的設(shè)計。 服務(wù)粒度的控制 SOA
系統(tǒng)中的服務(wù)粒度的控制是一項十分重要的設(shè)計任務(wù)。通常來說，對于將暴露在整個系統(tǒng)外部的服務(wù)推薦使用粗粒度的接口，而相對較細(xì)粒度的服務(wù)接口通常用于企
業(yè)系統(tǒng)架構(gòu)的內(nèi)部。從技術(shù)上講，粗粒度的服務(wù)接口可能是一個特定服務(wù)的完整執(zhí)行，而細(xì)粒度的服務(wù)接口可能是實現(xiàn)這個粗粒度服務(wù)接口的具體的內(nèi)部操作。
舉個例子來說，對于一個基于SOA架構(gòu)的網(wǎng)上商店來說，粗粒度的服務(wù)可能就是暴露給外部用戶使用的提交購買表單的操作，而系統(tǒng)內(nèi)部的細(xì)粒度的服務(wù)可能就是
實現(xiàn)這個提交購買表單服務(wù)的一系列的內(nèi)部服務(wù)，比如說創(chuàng)建購買記錄，設(shè)置客戶地址，更新數(shù)據(jù)庫等一系列的操作。雖然細(xì)粒度的接口能為服務(wù)請求者提供了更加
細(xì)化和更多的靈活性，但同時也意味著引入較難控制的交互模式易變性,也就是說服務(wù)的交互模式可能隨著不同的服務(wù)請求者而不同。如果我們暴露這些易于變化的
服務(wù)接口給系統(tǒng)的外部用戶，就可能造成外部服務(wù)請求者難于支持不斷變化的服務(wù)提供者所暴露的細(xì)粒度服務(wù)接口。而粗粒度服務(wù)接口保證了服務(wù)請求者將以一致的
方式使用系統(tǒng)中所暴露出的服務(wù)。雖然面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（SOA）并不強制要求一定要使用粗粒度的服務(wù)接口，但是建議使用它們作為外部集成的接口。通常架
構(gòu)設(shè)計師可以使用BPEL來創(chuàng)建由細(xì)粒度操作組成的業(yè)務(wù)流程的粗粒度的服務(wù)接口。 無狀態(tài)服務(wù)的設(shè)計 SOA系統(tǒng)
架構(gòu)中的具體服務(wù)應(yīng)該都是獨立的、自包含的請求，在實現(xiàn)這些服務(wù)的時候不需要前一個請求的狀態(tài)，也就是說服務(wù)不應(yīng)該依賴于其他服務(wù)的上下文和狀態(tài)，即
SOA架構(gòu)中的服務(wù)應(yīng)該是無狀態(tài)的服務(wù)。當(dāng)某一個服務(wù)需要依賴時，我們最好把它定義成具體的業(yè)務(wù)流程（BPEL）。在服務(wù)的具體實現(xiàn)機制上，我們可以通過
使用 EJB 組件來實現(xiàn)粗粒度的服務(wù)。我們通常會利用無狀態(tài)的Session Bean來實現(xiàn)具體的服務(wù)，如果基于Web
Service技術(shù)，我們就可以將無狀態(tài)的Session Bean暴露為外部用戶可以調(diào)用的到的Web服務(wù)，也就是把傳統(tǒng)的Session
Facade模型轉(zhuǎn)化為了 EJB 的Web服務(wù)端點，這樣，我們就可以向 Web 服務(wù)客戶提供粗粒度的服務(wù)。 如果我們要在
J2EE的環(huán)境下（基于WebSphere）構(gòu)建Web服務(wù)，Web 服務(wù)客戶可以通過兩種方式訪問 J2EE 應(yīng)用程序。客戶可以訪問用
JAX-RPC API 創(chuàng)建的 Web 服務(wù)（使用 Servlet 來實現(xiàn)）；Web 服務(wù)客戶也可以通過
EJB的服務(wù)端點接口訪問無狀態(tài)的Session Bean，但Web 服務(wù)客戶不能訪問其他類型的企業(yè)Bean，如有狀態(tài)的Session
Bean，實體Bean和消息驅(qū)動Bean。后一種選擇（公開無狀態(tài) EJB 組件作為 Web
服務(wù)）有很多優(yōu)勢，基于已有的EJB組件，我們可以利用現(xiàn)有的業(yè)務(wù)邏輯和流程。在許多企業(yè)中，現(xiàn)有的業(yè)務(wù)邏輯可能已經(jīng)使用 EJB 組件編寫，通過
Web 服務(wù)公開它可能是實現(xiàn)從外界訪問這些服務(wù)的最佳選擇。EJB
端點是一種很好的選擇，因為它使業(yè)務(wù)邏輯和端點位于同一層上。另外EJB容器會自動提供對并發(fā)的支持，作為無狀態(tài)Session Bean實現(xiàn)的
EJB 服務(wù)端點不必?fù)?dān)心多線程訪問，因為 EJB 容器必須串行化對無狀態(tài)會話 bean 任何特定實例的請求。
由于EJB容器都會提供對于Security和Transaction的支持，因此Bean的開發(fā)人員可以不需要編寫安全代碼以及事務(wù)處理代碼。
性能問題對于Web服務(wù)來說一直都是一個問題，由于幾乎所有 EJB 容器都提供了對無狀態(tài)會話 Bean 群集的支持以及對無狀態(tài)Session
Bean 池與資源管理的支持，因此當(dāng)負(fù)載增加時，可以向群集中增加機器，Web 服務(wù)請求可以定向到這些不同的服務(wù)器，同時由于無狀態(tài)Session
Bean 池改進(jìn)了資源利用和內(nèi)存管理，使 Web 服務(wù)能夠有效地響應(yīng)多個客戶請求。由此我們可以看到，通過把 Web 服務(wù)模型化為 EJB
端點，可以使服務(wù)具有更強的可伸縮性，并增強了系統(tǒng)整體的可靠性。
 |
4. 結(jié)束語 本文簡要介紹了有關(guān)架構(gòu)設(shè)計師以及SOA架構(gòu)的知識，分析了SOA架構(gòu)師在設(shè)計SOA系統(tǒng)架構(gòu)時有哪些應(yīng)該特別注意的地方。 本
文的第二部分將向您介紹在構(gòu)建基于SOA架構(gòu)的企業(yè)系統(tǒng)時應(yīng)該怎樣保證所構(gòu)建的系統(tǒng)架構(gòu)能夠滿足系統(tǒng)中不同的服務(wù)級別需求。從架構(gòu)設(shè)計師的角度，SOA是
一種新的設(shè)計模式，方法學(xué)。因此，SOA本身涵蓋了很多的內(nèi)容，也觸及到了系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計、實現(xiàn)、維護等各個方面。本文的內(nèi)容只是涉及到了有關(guān)于架構(gòu)方
面的一部分內(nèi)容，希望能對廣大的SOA系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計人員起到一定的幫助作用。
參考資料 - Patterns: Service-oriented Architecture and Web Services紅皮書，SG24-6303-00，2004 年 4 月，作者M(jìn)ark Endrei 等。
- DeveloperWorks 的SOA 和 Web 服務(wù)專區(qū)有大量專題文章以及關(guān)于開發(fā) Web 服務(wù)應(yīng)用程序的入門級、中級和高級教程。
- 有關(guān)隨需應(yīng)變商務(wù)的更多信息，請參閱 Developer resources for an on demand world Web site
- Web 服務(wù)項目角色 描述了 Web 服務(wù)開發(fā)項目中所涉及到的各種不同的工作角色，包括各自的目標(biāo)，任務(wù)以及彼此之間是如何協(xié)作的。
- 面向服務(wù)的分析與設(shè)計原理一文研究了OOAD、EA 和 BPM 中的適當(dāng)原理。
- 企業(yè)服務(wù)總線解決方案剖析，第 1 部分 介紹了面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)(service-oriented architecture，SOA)和企業(yè)服務(wù)總線(Enterprise Service Bus，ESB)的基本知識，ESB的技術(shù)沿革，以及ESB與SOA之間的關(guān)系。
關(guān)于作者  |
| 王 強,IBM軟件工程師，工作在IBM中國軟件開發(fā)實驗室 - SOA Design Center，從事Incubator及SOA，Grid項目的工作，對J2EE架構(gòu)、SOA架構(gòu)、MDA/MDD以及網(wǎng)格計算等技術(shù)有較深入的研究。
聯(lián)系方式：wangq@cn.ibm.com |
|