Технологическая архитектура, стандарты и шаблоны

Использование архитектурных шаблонов

Мы уже отмечали выше актуальность интеграции приложений и использования общих компонент информационных систем (сервисов). Отражением этого факта является существующая тенденция выделения данных аспектов в отдельные области архитектуры предприятия. Существенную роль при реализации этих областей играют стандартизованные элементы.

Подобно тому, как проект здания может включать в себя элементы ранее созданных конструкций, так и реализация поддержки бизнес-процесса в информационной системе может использовать уже известные фрагменты программного кода и/или типовые конфигурации оборудования. Это позволяет, с одной стороны, значительно сократить сроки выполнения решения, с другой – уменьшить риски за счет использования фрагментов, проверенных на практике. Фактически речь идет о выборе и использовании подходящих шаблонов (patterns). Английский термин "pattern" имеет различные варианты перевода, в том числе "образец", "шаблон" и т.п. В данном случае мы будем использовать русский термин "шаблон", оставляя кальку "паттерн" для обозначения аналогичных объектов в области программной архитектуры. Шаблоны являются как бы проверенными способами построения какой-то части системы.

Одним из удачных определений шаблонов является следующее: "Шаблон – это общее решение некоторой повторяющейся проблемы в определенном контексте" [4.34].

Рис. 7.7. Шаблон – решение проблемы в контексте

То есть важным аспектом, связанным с шаблонами, является то, что они сопровождаются определенными обоснованиями того, почему данное решение является хорошим в условиях заданного контекста. Шаблоны являются следующим шагом в понимании и применении моделей. Шаблон показывает, что делает некоторую модель хорошим решением и как создать некоторое решение для определенной проблемы.

Осознание важности шаблонов привело к тому, что, например, методика описания архитектуры Gartner выделяет шаблоны в качестве отдельного "слоя" архитектуры.

Использование шаблонов имеет явные корни в строительной архитектуре. Определяющий вклад в формирование исходного понятия "pattern" принадлежит известному архитектору Кристоферу Александеру. В своей фундаментальной работе 1987 года [4.35] он выделил более 250 типовых архитектурных решений, таких как лестницы, альковы, связи между офисами и др. Согласно Александеру, каждый такой прототип фактически определяет рекомендуемое решение отдельной проблемы в фиксированном контексте. В оригинале Александер выделяет контекст, воздействующие силы и особенности применения данного шаблона. В соответствии с аллегорическим комментарием Коупа, описание шаблона – это пьеса. Контекст задает место действия и определяет актеров, силы плетут заговор, найденное решение обеспечивает Катарсис.

Исходной целью этих работ Александера была не разработка каких-то новых идей, а, напротив, анализ накопленного опыта строительства – как отдельных зданий, так и целых городов – с целью выявления удачных архитектурных решений и способствовавших этому факторов. Конечно, критерии определения удачности в данной области во многом субъективны, так как зависят от общества, использующего данные постройки. В области информационных технологий такими критериями могут быть полнота выполнения требований, долговечность, эффективность реализации, а также, в соответствии с [4.36], ориентация, прежде всего, на расширение, а не на ограничение возможностей организации. Еще одним важным понятием из строительной архитектуры, которое нашло свое отражение в сфере информационных технологий, стал язык шаблонов (Pattern Language). В соответствии с определением Коупа, он является коллекцией взаимодействующих между собой шаблонов, образующих систему.

В приведенном выше определении шаблона имеется три ключевых словосочетания:

• Общее решение. Это означает, что шаблон не дает полного законченного решения. Он, скорее, определяет класс проблемы и то, как эта проблема может быть решена с использованием определенного подхода, с демонстрацией аргументов в пользу этого подхода. Сила шаблона состоит в том, что он сформулирован на достаточно высоком уровне абстракции, чтобы быть использованным в большом количестве ситуаций;
• Повторяющаяся проблема. Это означает, что шаблоны используются в тех случаях, когда проблема не является уникальной, и они наиболее полезны для решения часто встречающихся проблем;
• Определенный контекст. Это означает, что шаблон обеспечивает решение проблемы, границы которой в общих чертах определены. Понимая условия, в которых предлагаемое решение в форме шаблона является хорошим, вы далее строите свое собственное решение на основе этого шаблона.

В области информационных технологий первоначально шаблоны получили признание в области программной архитектуры. В широко известной работе группы авторов [4.37] (которых в англоязычной литературе по числу авторов книги часто называют "бандой четырех") описаны типовые конструкции для объектно-ориентированных языков программирования, таких как C++. Большое количество ссылок по данной тематике и примеров приведены на http://www.patterns.com. Но оказывается, что понятие шаблона оказывается весьма эффективно и в области архитектуры предприятия в целом!

В отношении информационных технологий можно сказать, что шаблоны являются логическими моделями технологий: это проектировочные идеи, которые могут быть многократно использованы в рамках предприятия в целом [4.38]. Как правило, эти решения служат, в каком-то смысле, индустриальными стандартами и обычно существуют продолжительное время. Их можно рассматривать как некоторые схемы, которые определяют компоненты решения, т.е. логический уровень проектирования (например, сервер данных или сервер приложений), и которые показывают роли, взаимодействия и связи компонент на этом уровне абстракции.

Когда мы говорим о шаблонах, то речь не идет о конкретных моделях аппаратного или программного обеспечения. Как проиллюстрировано рисунком 7.8, интерес представляет другое: как серверы взаимодействуют между собой и как они совместно обеспечивают работу с системой клиента, использующего персональный компьютер? Какие роли играет каждый компонент? Какие типы коммуникаций необходимы между ними?

Рис. 7.8. Шаблон показывает взаимодействие компонент системы между собой

Важность шаблонов для архитектуры предприятия в целом обусловлена следующими причинами:

• если используются корректные шаблоны, то вероятность получения адекватно работающей физической реализации архитектуры возрастает;
• разработка и использование шаблонов в рамках предприятия в целом обеспечивает преимущества, связанные с их многократным использованием для решения различных проблем. Это дает архитекторам возможности по использованию опыта и стандартизации решений при создании новых систем;
• использование шаблонов отделяет логический уровень от физического уровня архитектуры. Это позволяет создать долговременно работающие решения и придает гибкость, поскольку на последующем этапе эти достаточно постоянные конструкции могут быть связаны с конкретными технологическими решениями.

Можно сказать, что архитектурные концепции (методики) и шаблоны являются двумя инструментами для успешного, быстрого, эффективного с точки зрения затрат создания моделей и реализации систем с минимальными рисками. Принято идентифицировать шаблоны, которые относятся к различным доменам архитектуры (бизнес-шаблоны, шаблоны инфраструктуры и т.д.) и различным уровням абстракции архитектуры.

Рис. 7.9. Архитектура, шаблоны и модели