什么是面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)(SOA)?
面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)(Service-Oriented Architec-ture，SOA)是一個組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元(稱為服務(wù))通過這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來。接口是采用中立的方式進(jìn)行定義的，它應(yīng)該獨立于實現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言。這使得構(gòu)建在各種各樣的系統(tǒng)中的服務(wù)可以以一種統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互。
這種具有中立的接口定義(沒有強制綁定到特定的實現(xiàn)上)的特征稱為服務(wù)之間的松耦合。松耦合系統(tǒng)的好處有兩點，一點是它的靈活性;另一點是，當(dāng)組成整個應(yīng)用程序的每個服務(wù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)逐漸地發(fā)生改變時，它能夠繼續(xù)存在。而與此相對，緊耦合意味著應(yīng)用程序的不同組件之間的接口與其功能和結(jié)構(gòu)是緊密相連的，因而當(dāng)需要對部分或整個應(yīng)用程序進(jìn)行某種形式的更改時，它們就顯得非常脆弱。
對松耦合系統(tǒng)的需求來源于業(yè)務(wù)應(yīng)用程序需要根據(jù)業(yè)務(wù)的變動變得更加靈活，以適應(yīng)不斷變化的環(huán)境，比如經(jīng)常改變的政策、業(yè)務(wù)級別、業(yè)務(wù)重點、合作伙伴關(guān)系、行業(yè)地位以及其他與業(yè)務(wù)有關(guān)的因素，這些因素甚至?xí)绊憳I(yè)務(wù)的性質(zhì)。我們稱能夠靈活地適應(yīng)環(huán)境變化的業(yè)務(wù)為按需(On Demand)業(yè)務(wù)，在按需業(yè)務(wù)中，一旦需要，就可以對完成或執(zhí)行任務(wù)的方式進(jìn)行必要的更改。
雖然面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)不是一個新鮮事物，但它卻是更傳統(tǒng)的面向?qū)ο蟮哪Ｐ偷奶娲Ｐ?，面向?qū)ο蟮哪Ｐ褪蔷o耦合的，已經(jīng)存在二十多年了。雖然基于 SOA的系統(tǒng)并不排除使用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計來構(gòu)建單個服務(wù)，但是其整體設(shè)計卻是面向服務(wù)的。由于它考慮到了系統(tǒng)內(nèi)的對象，所以雖然SOA是基于對象的，但是作為一個整體，它卻不是面向?qū)ο蟮摹２煌幵谟诮涌诒旧?。SOA系統(tǒng)原型的一個典型例子是通用對象請求代理體系結(jié)構(gòu)(Common Object Request Broker Architecture，CORBA)，它已經(jīng)出現(xiàn)很長時間了，其定義的概念與SOA相似。
然而，現(xiàn)在的SOA已經(jīng)有所不同了，因為它依賴于一些更新的進(jìn)展，這些進(jìn)展是以可擴(kuò)展標(biāo)記語言(eXtensible Markup Language，XML)為基礎(chǔ)的。通過使用基于XML的語言(稱為Web服務(wù)描述語言，Web Services Definition Language，WSDL)來描述接口，服務(wù)已經(jīng)轉(zhuǎn)到更動態(tài)且更靈活的接口系統(tǒng)中，非以前 CORBA中的接口描述語言(Interface Definition Language，IDL)可比了。
Web服務(wù)并不是實現(xiàn)SOA的惟一方式。前面剛講的CORBA是另一種方式，這樣就有了面向消息的中間件(Message-Oriented Middleware)系統(tǒng)，比如IBM 的MQSeries。但是為了建立體系結(jié)構(gòu)模型，您所需要的并不只是服務(wù)描述。您需要定義整個應(yīng)用程序如何在服務(wù)之間執(zhí)行其工作流。您尤其需要找到業(yè)務(wù)的操作和業(yè)務(wù)中所使用的軟件的操作之間的轉(zhuǎn)換點。因此，SOA 應(yīng)該能夠?qū)I(yè)務(wù)的商業(yè)流程與它們的技術(shù)流程聯(lián)系起來，并且映射這兩者之間的關(guān)系。例如，給供應(yīng)商付款的操作是商業(yè)流程，而更新您的零件數(shù)據(jù)庫，以包括進(jìn)新供應(yīng)的貨物卻是技術(shù)流程。因而，工作流還可以在 SOA的設(shè)計中扮演重要的角色。
此外，動態(tài)業(yè)務(wù)的工作流不僅可以包括部門之間的操作，甚至還可以包括與不為您控制的外部合作伙伴進(jìn)行的操作。因此，為了提高效率，您需要定義應(yīng)該如何得知服務(wù)之間關(guān)系的策略，這種策略常常采用服務(wù)級協(xié)定和操作策略的形式。
最后，所有這些都必須處于一個信任和可靠的環(huán)境之中，以同預(yù)期的一樣根據(jù)約定的條款來執(zhí)行流程。因此，安全、信任和可靠的消息傳遞應(yīng)該在任何SOA中都起著重要的作用。
我可以用面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)做什么?
對SOA的需要來源于需要使業(yè)務(wù) IT 系統(tǒng)變得更加靈活，以適應(yīng)業(yè)務(wù)中的改變。通過允許強定義的關(guān)系和靈活的特定實現(xiàn)，IT 系統(tǒng)既可以利用現(xiàn)有系統(tǒng)的功能，又可以準(zhǔn)備在以后做一些改變來滿足系統(tǒng)之間交互的需要。
下面舉一個具體的例子。一個服裝零售組織擁有 500 家國際連鎖店，它們常常需要更改設(shè)計來趕上時尚的潮流。這可能意味著不僅需要更改樣式和顏色，甚至還可能需要更換布料、制造商和可交付的產(chǎn)品。如果零售商和制造商之間的系統(tǒng)不兼容，那么從一個供應(yīng)商到另一個供應(yīng)商的更換可能就是一個非常復(fù)雜的軟件流程。通過利用WSDL接口在操作方面的靈活性，每個公司都可以將它們的現(xiàn)有系統(tǒng)保持現(xiàn)狀，而僅僅匹配 WSDL接口并制訂新的服務(wù)級協(xié)定，這樣就不必完全重構(gòu)它們的軟件系統(tǒng)了。這是業(yè)務(wù)的水平改變，也就是說，它們改變的是合作伙伴，而所有的業(yè)務(wù)操作基本上都保持不變。這里，業(yè)務(wù)接口可以作少許改變，而內(nèi)部操作卻不需要改變，之所以這樣做，僅僅是為了能夠與外部合作伙伴一起工作。
另一種形式是內(nèi)部改變，在這種改變中，零售組織現(xiàn)在決定它還將把連鎖零售商店內(nèi)的一些地方出租給專賣流行衣服的小商店，這可以看作是采用店中店(Store-in-Store)的業(yè)務(wù)模型。這里，雖然公司的大多數(shù)業(yè)務(wù)操作都保持不變，但是它們現(xiàn)在需要新的內(nèi)部軟件來處理這樣的出租安排。盡管在內(nèi)部軟件系統(tǒng)可以承受全面的檢修，但是它們需要在這樣做的同時不會對與現(xiàn)有的供應(yīng)商系統(tǒng)的交互產(chǎn)生大的影響。在這種情況下，SOA模型保持原封不動，而內(nèi)部實現(xiàn)卻發(fā)生了變化。雖然可以將新的方面添加到SOA模型中來加入新的出租安排的職責(zé)，但是正常的零售管理系統(tǒng)繼續(xù)如往常一樣。
為了延續(xù)內(nèi)部改變的觀念，IT 經(jīng)理可能會發(fā)現(xiàn)，軟件的新配置還可以以另外的一種方式加以使用，比如出租粘貼海報的地方以供廣告之用。這里，新的業(yè)務(wù)提議是通過在新的設(shè)計中重用靈活的SOA模型得出的。這是來自SOA模型的新成果，并且還是一個新的機會，而這樣的新機會在以前可能是不會有的。垂直改變也是可能的，在這種改變中，零售商從銷售他們自己的服裝完全轉(zhuǎn)變到專門通過店中店模型出租地方。如果垂直改變完全從最底層開始的話，就會帶來 SOA模型結(jié)構(gòu)的顯著改變，與之一起改變的還可能有新的系統(tǒng)、軟件、流程以及關(guān)系。
在這種情況下，SOA 模型的好處是它從業(yè)務(wù)操作和流程的角度考慮問題，而不是從應(yīng)用程序和編程的角度考慮問題，這使得業(yè)務(wù)管理可以根據(jù)業(yè)務(wù)的操作清楚地確定什么需要添加、修改或刪除。然后可以將軟件系統(tǒng)構(gòu)造為適合業(yè)務(wù)處理的方式，而不是在許多現(xiàn)有的軟件平臺上常?？吹降钠渌绞?。
正如您可以看到的，在這里，改變和SOA系統(tǒng)適應(yīng)改變的能力是最重要的部分。對于開發(fā)人員來說，這樣的改變無論是在他們工作的范圍之內(nèi)還是在他們工作的范圍之外都有可能發(fā)生，這取決于是否有改變需要知道接口是如何定義的，以及它們相互之間如何進(jìn)行交互。與開發(fā)人員不同的是，架構(gòu)師的作用就是決策對SOA 模型大的改變。這種分工，就是讓開發(fā)人員集中精力于創(chuàng)建作為服務(wù)定義功能單元，而讓架構(gòu)師和建模人員集中精力于如何將這些單元適當(dāng)?shù)亟M織在一起。這種方式已經(jīng)有十多年的歷史了，通常用統(tǒng)一建模語言(Universal Modeling Language，UML)，并且描述成模型驅(qū)動的體系結(jié)構(gòu)(Model-Driven Architecture，MDA)。
構(gòu)成SOA的技術(shù)是什么?
SOA本身應(yīng)該是“如何將軟件組織在一起”的抽象概念。它依賴于用 XML 和 Web 服務(wù)實現(xiàn)并以軟件的形式存在的更加具體的觀念和技術(shù)。此外，它還需要安全性、策略管理、可靠消息傳遞以及會計系統(tǒng)的支持，從而有效地工作。您還可以通過分布式事務(wù)處理和分布式軟件狀態(tài)管理來進(jìn)一步地改善它。
SOA服務(wù)和Web服務(wù)之間的區(qū)別在于設(shè)計。SOA 概念并沒有確切地定義服務(wù)具體如何交互，而僅僅定義了服務(wù)如何相互理解以及如何交互。其中的區(qū)別也就是定義如何執(zhí)行流程的戰(zhàn)略與如何執(zhí)行流程的戰(zhàn)術(shù)之間的區(qū)別。而另一方面，Web服務(wù)在需要交互的服務(wù)之間如何傳遞消息有具體的指導(dǎo)原則;從戰(zhàn)術(shù)上實現(xiàn)SOA模型最常見的方式是通過HTTP傳遞的SOAP消息。因而，從本質(zhì)上講，Web 服務(wù)是實現(xiàn)SOA的具體方式之一。
盡管我們覺得 Web 服務(wù)是實現(xiàn)SOA最好的方式，但是SOA并不局限于Web服務(wù)。其他使用WSDL直接實現(xiàn)服務(wù)接口并且通過XML消息進(jìn)行通信的協(xié)議也可以包括在SOA之中。正如在別處指出的，CORBA和 IBM的MQ系統(tǒng)通過使用能夠處理WSDL的新特征也可以參與到SOA中來。如果兩個服務(wù)需要交換數(shù)據(jù)，那么它們還會需要使用相同的消息傳遞協(xié)議，但是數(shù)據(jù)接口允許相同的信息交換。
既為了建立所有這些信息的適當(dāng)控制，又為了應(yīng)用安全性、策略、可靠性以及會計方面的要求，在SOA體系結(jié)構(gòu)的框架中加入了一個新的軟件對象。這個對象就是企業(yè)服務(wù)總線(Enterprise Service Bus，ESB)，它使用許多可能的消息傳遞協(xié)議來負(fù)責(zé)適當(dāng)?shù)目刂?、流甚至還可能是服務(wù)之間所有消息的傳輸。雖然ESB并不是絕對必需的，但它卻是在SOA中正確管理您的業(yè)務(wù)流程至關(guān)重要的組件。ESB本身可以是單個引擎，甚至還可以是由許多同級和下級ESB組成的分布式系統(tǒng)，這些 ESB一起工作，以保持SOA系統(tǒng)的運行。在概念上，它是從早期比如消息隊列和分布式事務(wù)計算這些計算機科學(xué)概念所建立的存儲轉(zhuǎn)發(fā)機制發(fā)展而來的。
從開發(fā)人員的角度來說，他們使用的工具必須知道 SOA的能力，并允許開發(fā)人員有效地使用SOA對象。這將把設(shè)計SOA模型、開發(fā)服務(wù)和服務(wù)對象以及測試 SOA應(yīng)用程序這些過程包括進(jìn)來并組成一個整體。因而，開發(fā)人員的工作必須為面向服務(wù)的應(yīng)用程序設(shè)計/開發(fā)(Service-Oriented Application Design/Development，SOAD)做好準(zhǔn)備。
SOA與其他技術(shù)的關(guān)系如何?
SOA可以與許多其他技術(shù)結(jié)合在一起使用，然而，組件的封裝和聚合在其中扮演著重要的角色。如前所述，SOA可以是一個簡單對象、復(fù)雜對象、對象集合、包含許多對象的流程、包含其他流程的流程，甚至還可以是輸出單一結(jié)果的應(yīng)用程序的整體集合。在服務(wù)之外，它可以看作是單個實體，但是在其自身中，它可以具有任何級別的復(fù)雜性(如果必要的話)。出于性能方面的考慮，大多數(shù)SOA服務(wù)并沒有下降到單一對象的粒度，并且更適合于大中型組件。
除了可能離不開XML和WSDL之外，SOA并不是特定于語言的?？梢杂萌魏尉幊陶Z言來實現(xiàn)服務(wù)，只要這種編程語言可以生成服務(wù)并且可以與WSDL結(jié)合在一起使用就可以了。SOAP本身并不是絕對需要的，但它是通用的消息傳遞系統(tǒng)。因此，可以使用幾乎任何一種編程語言和支持WSDL的平臺來實現(xiàn)SOA中的成員服務(wù)。
基于通用對象請求代理體系結(jié)構(gòu)(Common Object Broker Request Architecture，CORBA)的應(yīng)用程序有許多組件必須連接到 SOA 中。雖然 CORBA 中的接口描述語言(Interface Description Language，IDL)在概念上類似于WSDL，但它不是嚴(yán)格的，因而首先需要將其映射到WSDL。另外，需要使用更高級的 SOA協(xié)議(比如用于流程和策略管理的協(xié)議)，而不是CORBA中的類似的概念。請記住，這是CORBA組件(表示為服務(wù))需要與SOA服務(wù)交互的情況;在 CORBA模型中，所有的獨立子集仍然可以像以前一樣工作。
由對象管理組織(Object Management Group，OMG)提出并在許多IBM Rational產(chǎn)品中得以實現(xiàn)的模型驅(qū)動體系結(jié)構(gòu)在一個更抽象的層次上與SOA的概念具有很強的相關(guān)性。MDA基于這樣的概念，任何軟件流程都可以定義為模型甚至是元模型(即模型的模型)，然后可以將這些模型和元模型轉(zhuǎn)換成應(yīng)用程序的實際組件。因此，MDA創(chuàng)建了一個模型，這個模型先編譯成軟件應(yīng)用程序，而軟件應(yīng)用程序接著又編譯成可執(zhí)行程序，這樣就可以在平臺上運行了。MDA并不區(qū)分服務(wù)和對象這兩個概念，但是它確實允許模型由其他子集模型本身組成，這類似于BPEL(SOA的一個核心組件)中的流程聚合的概念。
SOA和Web服務(wù)是獨立于編程語言的，但Java是主要的開發(fā)語言之一?？梢允褂枚x良好的Java接口以及各種協(xié)議豐富的Java實現(xiàn)為正在構(gòu)建這個模型的開發(fā)人員提供了優(yōu)勢。Java在此擔(dān)當(dāng)了開發(fā)每個服務(wù)的功能、管理數(shù)據(jù)對象和與其他在邏輯上封裝在服務(wù)內(nèi)的對象進(jìn)行交互的角色。
SOA與Web的另一個重要的關(guān)系是自主計算和網(wǎng)格計算的概念。自主計算的概念應(yīng)用于管理分布式服務(wù)體系結(jié)構(gòu)的范圍，具體來說，就是幫助維護(hù)策略和服務(wù)級協(xié)議以及SOA系統(tǒng)的總體穩(wěn)定性。
另外，網(wǎng)格計算可以以兩個級別與SOA系統(tǒng)一起使用。網(wǎng)格是分布式計算的一種形式，它利用分布式特性和服務(wù)之間的交互來為SOA應(yīng)用程序提供計算支持。在這種情況下，網(wǎng)格起到了框架的作用，其中實現(xiàn)了一些或所有單獨的服務(wù)。因此，SOA應(yīng)用程序可以是網(wǎng)格服務(wù)的消費者。
在另一方面，網(wǎng)格本身也可以構(gòu)建在SOA之上。在這種情況下，每個操作系統(tǒng)服務(wù)都是構(gòu)成整個SOA應(yīng)用程序的成員，而SOA應(yīng)用程序就是網(wǎng)格本身。因此，單獨的網(wǎng)格組件既可以使用Web服務(wù)進(jìn)行通信，又可以以SOA的方式進(jìn)行交互?？偠灾W(wǎng)格系統(tǒng)可以是SOA本身，也可以提供服務(wù)來在其上構(gòu)建應(yīng)用程序級SOA模型。
如何構(gòu)建SOA系統(tǒng)?
利用SOA的好處不僅僅在于它是一個軟件開發(fā)流程，而且還是一個業(yè)務(wù)開發(fā)流程。采用SOA有四個層次，您的實現(xiàn)可以跨越從創(chuàng)建特定的軟件服務(wù)到將您的業(yè)務(wù)模型全面轉(zhuǎn)換到按需系統(tǒng)的過程。
第一個層次是最簡單的，因為它只需創(chuàng)建單獨的服務(wù)。
在第二個層次中，您不僅可以創(chuàng)建服務(wù)，而且可以開始將業(yè)務(wù)功能集成到SOA中。這涉及多個層次的集成，其中包括應(yīng)用程序集成、信息集成、流程集成和整個系統(tǒng)的集成。
第三個層次涉及將您的企業(yè)IT基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)換到 SOA模型，而采用SOA的第四個層次集中于轉(zhuǎn)換您的業(yè)務(wù)模型，以使之成為隨需應(yīng)變的模型。
從IT專業(yè)人員的角度來看(與業(yè)務(wù)層相比)，要創(chuàng)建SOA應(yīng)用程序，您通常將經(jīng)歷四個階段：構(gòu)建、部署、使用和管理。在構(gòu)建階段中，您可以定義業(yè)務(wù)模型或流程、軟件模型和SOA模型。之后，您就可以創(chuàng)建一組服務(wù)，這組服務(wù)可以與已發(fā)布的通用接口一起重用。
在部署階段，您提取創(chuàng)建的服務(wù)，并把它們放在一個可執(zhí)行、可管理的環(huán)境之中。在使用階段，您根據(jù)前面所講的SOA和軟件模型來裝配應(yīng)用程序，并且測試其軟件質(zhì)量以及非功能性需求，比如性能、可伸縮性等等。應(yīng)用程序現(xiàn)在已經(jīng)準(zhǔn)備完畢并且可交付用戶。最后的管理階段是一個長期的過程，在這個階段中，您可以監(jiān)控并管理安全性和使用，以及在許多與您可能已經(jīng)為 SOA制訂好的服務(wù)級協(xié)定或策略相對應(yīng)的方面比較其性能。
這些是SOA的生命周期的概念階段。為了使對應(yīng)于這些階段的實際工作角色具體化，有許多角色需要加入到SOA應(yīng)用程序的創(chuàng)建之中。這些角色可能從事相同的工作，也可能跨多個團(tuán)隊成員甚至多個團(tuán)隊。在 Rational Unified Process(RUP)中所劃分的角色非常好地表達(dá)了角色概念。
如何提高我的SOA技能?
技能的獲取取決于您是一個什么類型的專業(yè)人員：信息分析員、軟件架構(gòu)師、軟件開發(fā)人員、軟件質(zhì)量分析員、系統(tǒng)管理員等等。如前所述，SOA的概念跨越所有這些工作角色。因此，理解每個工作角色所起的作用是非常有幫助的。
接下來，您應(yīng)該熟悉每個角色中所包括的技術(shù)概念。信息分析員和軟件架構(gòu)師應(yīng)該熟悉模型驅(qū)動的體系結(jié)構(gòu)(Model-Driven Architectures，MDA)和UML 2.0。軟件開發(fā)人員和程序員應(yīng)該了解Web服務(wù)的程序化接口、MQ和其他協(xié)議、程序化地保護(hù)交互的方式以及工作流處理的概念。質(zhì)量分析員和系統(tǒng)管理員應(yīng)該理解 SOA流程模型與實際SOA功能性體系結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，以及分別開發(fā)單獨的服務(wù)如何影響這樣的分布式應(yīng)用程序的整體性能。系統(tǒng)管理員還應(yīng)該知道應(yīng)用程序安全性和信任模型如何工作，以及應(yīng)用程序使用策略如何影響操作系統(tǒng)平臺和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。