《系统架构设计师教程（第2版）》第12章-信息系统架构设计理论与实践-02-信息系统架构

1. 概述

1.1 信息系统架构（ISA）

• Information System Architecture
• ISA模型应该是多维度，分层次、高度集成化的模型

1.2 架构风格

这一部分回看《第7章-系统架构设计基础知识-03-软件架构风格》

2. 信息系统架构分类

2.1 信息系统物理结构

按照信息系统硬件在空间上的拓扑结构分类：

2.1.1 集中式结构

• 概念：
  • 指物理资源在空间上集中配置
• 举例：
  • 早期的单机系统
  • 通过终端共享资源组成的多用户系统 （即使用户分布在不同地点）
• 优点：资源集中，便于管理，资源利用率较高
• 缺点：
  • 大规模系统，集中式结构的维护与管理困难
  • 不利于用户发挥在信息系统建设过程中的积极性与主动性
  • 系统脆弱，一旦主机出现故障，就会使整个系统瘫痪

2.1.2 分布式结构

• 分布式系统
  • 指通过计算机网络把不同地点的计算机硬件、软件、数据等资源联系在一起，实现不同地点的资源共享
  • 既可以在网络系统的统一管理下工作，也可以利用本地资源独立运作
  • 已经成为信息系统的主流模式
• 分类：
  • 一般分布式
    • 服务器只提供软件与数据的文件服务
    • 各计算机系统根据规定的权限存取服务器上的数据文件与程序文件
  • 客户机/服务器模式
    • 客户机：用户通过客户机向服务器提出服务请求
    • 服务器：根据请求向用户提供经过加工的信息
• 优点：
  • 可以根据应用需求来配置资源，提高信息系统对用户需求与外部环境变化的应变能力
  • 系统扩展方便
  • 安全性好，某个结点所出现的故障不会导致整个系统停止运作
• 缺点：系统管理的标准不易统一，协调困难，不利于对整个资源的规划与管理。

2.2 信息系统的逻辑结构

• 在信息系统开发中，必须强调各子系统之间的协调一致性和整体性
• 对子系统统一规划，并对各子系统进行综合：

1）横向综合

• 概念：将同一管理层次的各种职能综合在一起

如：将运行控制层的人事和工资子系统综合在一起，使基层业务处理一体化。

2）纵向综合

• 概念：把某一职能的各层次业务组织在一起，从而沟通上下级之间的联系

如工厂的会计系统和公司的会计系统综合在一起

3）纵横综合

• 概念：
  • 从信息模型和处理模型两个方面来进行综合，做到信息集中共享，程序尽量模块化，
  • 提取通用部分，建立系统公用数据库和统一的信息处理系统。

3. 信息系统架构的一般原理

• 其架构包括两部分：组成成分、成分之间的关系
• 分析出相对稳定的组成成分和成分之间的关系
• 在相对稳定部分的支持下，对相对变化较多的部分进行重新组织，以满足变化的要求
• 以上，使得信息系统对环境的变化具有一定的适应能力（即，有一定柔性）

4. 常用4种架构模型

4.1 单机应用模式 (Standalone)

• 概念：指运行在一台物理机器上的独立应用程序

4.2 客户机/服务器 (Client/Server) 模式

4.2.1 两层 C/S

• 概念：
  • 即，胖客户端模式
  • 前台客户端+后台数据库管理系统

    将前台界面与相关的业务逻辑处理服务集成在一个可运行单元中

4.2.2 三层 C/S 结构

• 结构如图所示：
  

• 前台界面送往后台的请求

  • 数据库存取操作
  • 其它需要处理的业务逻辑

• 前台界面与后台服务之间的协议

  • 基于 TCP/IP协议
    • 只适合需求与功能简单的小型系统
  • 自定义的消息机制
    • 大型分布式系统
  • 基于 RPC编程
  • 基于 CORBA/IIOP协议
  • 基于 Java RMI
  • 基于 J2EE JMS
  • 基于HTTP协议

  HTTP 不是面向对象的结构，面向对象的应用数据会被首先平面化后进行传输。

4.2.3 三层 B/S 结构

• 概念：
  • Brower/Server模式，即，浏览器/服务器模式
• 优点：通用的、低成本的浏览器节省了客户端软件的开发和维护费用

4.2.4 多层C/S 结构

1） 四层C/S结构

• 前台界面(如浏览器)
• Web 服务器
• 中间件(或应用服务器)
• 数据库服务器
  

2）中间件层的作用

• 提高系统可伸缩性，增加并发性能

Wcb服务器可处理的并发请求数 在中间件层得到进一步的扩展，从而提高系统整体并发连接数。

• 完成请求转发或应用逻辑处理

中间件的这种作用在J2EE 的多层结构中比较常用，如 BEA WebLogic、IBM WebSphere等提供的EJB容器，就是专门用以处理复杂企业逻辑的中间件技术组成部分。

• 增加数据安全性

Web服务器暴露给客户，中间件隔离 Web服务器对企业数据库的连接

4.2.5 MVC

• 概念
  • Model-View-Controller)
  • 是上述多层 C/S 结构的一种标准化模式
• 结构
  • 视图与模型分开
  • 控制器连接不同的模型和视图，以完成用户的需求
  • 控制器与视图通常处于Web服务器层
  • 模型层决定了MVC是三层结构还是四层结构
    • 三层结构：只包含数据层
    • 四层结构：分为逻辑层、数据层

• 如，J2EE架构
  • View ：指浏览器层，用于图形化展示请求结果
  • Controller控制器：指Web服务器层
  • Model 模型层：指应用逻辑实现及数据持久化的部分

4.3 面向服务架构 (SOA) 模式

C/S软件结构都只是一个单结点应用，多服务结构也是一种信息系统常用的架构模式。

4.3.1 概述

• 概念：
  • Service Oriented Architecture
  • 本质是消息机制或远程过程调用 (RPC)
• 服务：提供一组整体功能的独立应用系统
• 独立应用系统：应用中去掉任何一层都将不能正常工作，对外可以是一个提供完整功能的独立应用
• 应用件的消息通信
  • 通过消息通信
  • 互相调用对方的内部服务、模块
  • 数据交换
  • 实践中通常使用中间件、交易中间件
• 分类：
  • 异构系统集成
  • 同构系统聚合
  • 联邦体系结构

4.3.2 Web Service

• 概念
  • 是SOA的一个最典型、最流行的应用模式
  • 两个互联网应用之间可以相互向对方开放一些内部服务
    • 其开发协议主要有 SOAP与 WSDL
• 区别与普通SOA
  • Web应用为主
  • 开放一些内部服务，而不像传统SOA有更加丰富的应用类型

4.4 企业数据交换总线

• 概念：不同的企业应用之间进行信息交互

• 适用范围：大型企业

  • 如：银行、电信等信息化程度较高的企业

• 本质：一个称之为连接器的软件系统 (Connector)

  • 构建：
    • 基于中间件： (如，消息中间件、交易中间件)
    • 基于CORBA/IIOP协议
  • 主要功能：是按照预定义的配置或消息头定义，进行数据、请求、回复 的接收与分发

以下两段看一下即可：

从理论上来讲，企业数据交换总线可以同时具有实时交易与大数据量传输的功能，但在实践中，成熟的企业数据交换总线主要是为实时交易而设计的，而对可靠的大数据量级传输需求往往要单独设计。

如果采用 CORBA 为通信协议，交换总线就是对象请求代理 (ORB), 也被称之为“代理 (Agent) 体系”。另外，在交换总线上挂接的软件系统，有些也可以实现代理的功能，各代理之间可以以并行或串行的方式进行工作，通过挂接在同一交换总线上的控制器来协调各代理之间的活动。

5. 企业信息系统的总体框架

• 战略系统

  • 位置：第一层（战略管理层）
  • 功能：
    • 向业务系统提出重组的要求
    • 向应用系统提出集成的要求

• 业务系统

  • 位置：第二层（战术管理层）
  • 作用：通过业务处理流程的优化，对企业进行管理控制、业务控制

• 应用系统

  • 位置：第二层（战术管理层）
  • 应用系统：为业务系统提供计算机实现的手段，以提高企业的运行效率

• 信息基础设施：

  • 位置：第三层（运行管理层）
  • 作用：
    • 是企业实现信息化的基础部分
    • 为应用系统和战略系统提供数据支持
    • 技术上和管理上，为企业的业务系统实现重组提供了一个有效的、灵活响应的支持平台

信息系统体系结构总体参考框架的四个部分组成

5.1 战略系统

• 概念：
  • 指企业中与战略制定、高层决策有关的管理活动和计算机辅助系统。
• 组成：
  • 以计算机为基础的高层决策支持系统
  • 企业的战略规划体系
• 设立战略系统有两重含义
  • 表示信息系统对企业高层管理者的决策支持能力
  • 表示企业战略规划对信息系统建设的影响和要求
• 企业战略规划
  • 长期规划：
    • 较稳定
    • 如，调整产品结构
  • 短期规划
    • 根据长期规划的目标来制定
    • 易改变：根据环境、企业运作情况改变
    • 如：决定新产品的类型

5.2 业务系统

1）概念

• 概念：指企业中完成一定业务功能的各部分所组成的系统
  • 其组成部分可以是：物质、能量、信息、人

2）组成

业务系统 《== 业务过程 《= = 业务活动

• 业务系统：

  • 如：生产系统、销售系统、采购系统、人事系统、会计系统等
  • 由一些业务过程完成其功能

  如：会计系统，包括应付账款、应收账款、开发票、审计等业务过程

• 业务过程：

  • 可以分解成一系列逻辑上相互依赖的业务活动

• 业务活动

  • 完成有先后次序
  • 每个业务活动都有执行的角色，并处理相关数据

3）企业业务过程重组

• 概念
  • Business Process Reengineering
  • 以业务流程为中心
  • 打破企业的职能部门分工
  • 对现有的业务过程进行改进或重新组织
• 目的：
  • 改善生产效率、成本、质量、交货期等，以提高企业的市场竞争力

4）业务系统的作用

• 对企业现有业务系统、业务过程、业务活动进行建模
• 在企业战略的指导下，进行业务过程优化重组
• 对重组后的业务领域、业务过程、业务活动进行建模，以确定出相对稳定的数据
• 以此相对稳定的数据为基础，进行企业应用系统的开发和信息基础设施的建设

5.3 应用系统

• 概念：信息系统中的应用软件部分
• 按和用户关系分类：
  • 系统软件
  • 支持性软件
  • 应用软件
• 按功能分：
  • 事务处理系统（TPS）
  • 管理信息系统（MIS）
  • 决策支持系统（DSS）
  • 专家系统（ES）
  • 办公自动化系统（OAS）
  • 计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工艺设计（CAPP）、计算机辅助制造（CAM）系统
  • 制造资源计划系统（MRPII）
• 架构的角度的基本组成：
  • 内部功能实现部分
    • 处理数据部分变化较小
    • 算法和控制结构变化较多
  • 外部界面部分：变化较多

5.4 企业信息基础设施

• 概念：
  • Enterprises Information Infrastructure
  • 指根据企业当前业务和可预见的发展趋势，及对信息采集、处理、存储和流通的要求
  • 构筑由信息设备、通信网络、数据库、系统软件和支持性软件等组成的环境
• 企业信息基础设施组成：
  • 技术基础设施：
    • 包括：计算机、网络、系统软件、支持性软件、数据交换协议等
    • 变化因素较多、完成同一功能有多种实现方式
  • 信息资源设施：
    • 包括：数据与信息本身、数据交换的形式与标准、信息处理方法等
    • 变化较小
  • 管理基础设施：
    • 包括：企业中信息系统部门的组织结构、信息资源设施管理人员的分工、企业信息基础设施的管理方法与规章制度等
    • 变化较多

  注意：以上三部分都有相对稳定的部分和相对易变的部分