面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu)漫談

面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu)（SOA）漫談?wù)罕疚暮唵蔚膶?duì)于面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu)（SOA）進(jìn)行了介紹，并且對(duì)SOA的特點(diǎn)進(jìn)行了整理，以及對(duì)SOA的未來做了展望。一SOA定義SOA是指為了解決在Internet環(huán)境下業(yè)務(wù)集成的需要，通過連接能完成特定任務(wù)的獨(dú)立功能實(shí)體實(shí)現(xiàn)的一種軟件系統(tǒng)架構(gòu)。從這個(gè)定義中我希望表達(dá)的前提有下面兩點(diǎn)：1）軟件系統(tǒng)架構(gòu)：SOA不是一種語言，也不是一種具體的技術(shù)而是一種軟件系統(tǒng)架構(gòu)，它嘗試給出在特定環(huán)境下推薦采用的一種架構(gòu)，從這個(gè)角度上來說，它更像一種模式（Pattern）。因此它與很多已有的軟件技術(shù)比如面向?qū)ο蠹夹g(shù)，是互補(bǔ)的而非互斥的。它們分別面向不同的應(yīng)用場(chǎng)景，用來滿足不同的特定需求。2）SOA的使用范圍：需求決定同時(shí)也限制功能。SOA并不是包治百病的萬靈丹，它最主要的應(yīng)用場(chǎng)合在于解決在Internet環(huán)境下的不同商業(yè)應(yīng)用之間的業(yè)務(wù)集成問題。在下面我們會(huì)詳細(xì)討論Internet的各種特點(diǎn)如何決定SOA的特點(diǎn)，這里我們只需要先簡單回顧一下Internet環(huán)境區(qū)別于Intranet環(huán)境的幾個(gè)特點(diǎn)：a）大量異構(gòu)系統(tǒng)并存，計(jì)算機(jī)硬件工作方式不同，操作系統(tǒng)不同、編程語言也不同；b）大量、頻繁的數(shù)據(jù)傳輸仍然速度緩慢并且不穩(wěn)定；c）版本升級(jí)無法完成，我們根本就無法知道互聯(lián)網(wǎng)上有哪些機(jī)器直接或者間接的使用某個(gè)服務(wù)。前看來大多數(shù)軟件的功能最終將作為服務(wù)來交付和使用。當(dāng)然，它們可以實(shí)現(xiàn)為緊密耦合的系統(tǒng)，但從門戶、設(shè)備以及其它終端使用的觀點(diǎn)看，它們將使用一種面向服務(wù)的接口。我們已經(jīng)注意到有人提出體系架構(gòu)師和設(shè)計(jì)者應(yīng)該謹(jǐn)慎避免將所有功能都作為服務(wù)。我們認(rèn)為這是不正確和不適當(dāng)?shù)?。如果有了成熟的Web服務(wù)協(xié)議和技術(shù)，再考查是否將所有功能實(shí)現(xiàn)為Web服務(wù)是否有效，這可能會(huì)更加有效，但這并不會(huì)減弱從服務(wù)的角度來設(shè)計(jì)所有功能的需求。服務(wù)是發(fā)布的主要構(gòu)造成分，應(yīng)該在每一重要的接口中使用。面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)可以讓我們按照相關(guān)的服務(wù)來管理使用（發(fā)送、接收、使用，等等）服務(wù)。這將對(duì)我們?nèi)绾喂芾碥浖芷诋a(chǎn)生重大影響一一從需求規(guī)格說明開始就作為服務(wù)，服務(wù)的設(shè)計(jì)，服務(wù)的獲取和外包，以及服務(wù)的評(píng)估等等。隨著時(shí)間推移，功能被說明、發(fā)布或使用的抽象級(jí)別會(huì)逐漸越來越高。我們已經(jīng)經(jīng)歷了從模塊化、對(duì)象，到現(xiàn)在的服務(wù)的發(fā)展過程。然而，在許多方面，SOA的命名還是令人遺憾的。當(dāng)然，SOA也和體系結(jié)構(gòu)相關(guān)，不可能將討論限制在體系結(jié)構(gòu)方面，因?yàn)橐恍┦挛?，如業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)和發(fā)送過程也是重要的考慮因素。一個(gè)更有用的命名方法可能是面向服務(wù)（ServiceOrientation）或SO。實(shí)際上這與面向?qū)ο螅∣O）和基于組件的開發(fā)（CBD）有許多相似之處：類似于對(duì)象和組件，服務(wù)代表了自然的建造單元塊，它可以讓我們按更熟悉的方式來組織功能。類似于對(duì)象和組件，服務(wù)是一個(gè)功能建造單元塊，它可以組合信息和行為。隱藏內(nèi)部的工作，以防外部入侵。為其它部分提供一個(gè)相對(duì)簡單的接口。對(duì)象使用了抽象數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)抽象，服務(wù)可以通過方面或上下文環(huán)境提供類似級(jí)別的適應(yīng)性。對(duì)象和組件可以按照類或繼承行為的服務(wù)層次來組織，服務(wù)可以單獨(dú)發(fā)布和使用，或者按層次或協(xié)作方式來使用。對(duì)于許多組織來說，研究面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)的起點(diǎn)是對(duì)Web服務(wù)的考慮。然而Web服務(wù)不是內(nèi)在的面向服務(wù)的。一種Web服務(wù)只是提供一種符合Web服務(wù)協(xié)議的功能。在本文中，我們將要標(biāo)識(shí)一個(gè)結(jié)構(gòu)良好的服務(wù)所具有的特征，并為系統(tǒng)架構(gòu)師和設(shè)計(jì)者提供關(guān)于如何交付面向服務(wù)的應(yīng)用程序的指導(dǎo)?；谏厦娴那疤?，下面就讓我們一起看一下SOA的基本特征。二SOA三大基本特征1獨(dú)立的功能實(shí)體在Internet這樣松散的使用環(huán)境中，任何訪問請(qǐng)求都有可能出錯(cuò)，因此任何企圖通過Internet進(jìn)行控制的結(jié)構(gòu)都會(huì)面臨嚴(yán)重的穩(wěn)定性問題。SOA非常強(qiáng)調(diào)架構(gòu)中提供服務(wù)的功能實(shí)體的完全獨(dú)立自主的能力。傳統(tǒng)的組件技術(shù)，如.NETRemoting，EJB，COM或者CORBA，都需要有一個(gè)宿主(Host或者Server)來存放和管理這些功能實(shí)體；當(dāng)這些宿主運(yùn)行結(jié)束時(shí)這些組件的壽命也隨之結(jié)束。這樣當(dāng)宿主本身或者其它功能部分出現(xiàn)問題的時(shí)候，在該宿主上運(yùn)行的其它應(yīng)用服務(wù)就會(huì)受到影響。SOA架構(gòu)中非常強(qiáng)調(diào)實(shí)體自我管理和恢復(fù)能力。常見的用來進(jìn)行自我恢復(fù)的技術(shù)，比如事務(wù)處理(Transaction),消息隊(duì)0(MessageQueue)，冗余部署(RedundantDeployment)和集群系統(tǒng)(Cluster)在SOA中都起到至關(guān)重要的作用。2大數(shù)據(jù)量低頻率訪問對(duì)于.NETRemoting，EJB或者XML-RPC這些傳統(tǒng)的分布式計(jì)算模型而言，他們的服務(wù)提供都是通過函數(shù)調(diào)用的方式進(jìn)行的，一個(gè)功能的完成往往需要通過客戶端和服務(wù)器來回很多次函數(shù)調(diào)用才能完成。在Intranet的環(huán)境下，這些調(diào)用給系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性帶來的影響都可以忽略不計(jì)，但是在Internet環(huán)境下這些因素往往是決定整個(gè)系統(tǒng)是否能正常工作的一個(gè)關(guān)鍵決定因素。因此SOA系統(tǒng)推薦采用大數(shù)據(jù)量的方式一次性進(jìn)行信息交換。3基于文本的消息傳遞由于Internet中大量異構(gòu)系統(tǒng)的存在決定了SOA系統(tǒng)必須采用基于文本而非二進(jìn)制的消息傳遞方式。在COM、CORBA這些傳統(tǒng)的組件模型中，從服務(wù)器端傳往客戶端的是一個(gè)二進(jìn)制編碼的對(duì)象，在客戶端通過調(diào)用這個(gè)對(duì)象的方法來完成某些功能；但是在Internet環(huán)境下，不同語言，不同平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)、甚至是一些基本數(shù)據(jù)類型定義不同，給不同的服務(wù)之間傳遞對(duì)象帶來的很大困難。由于基于文本的消息本身是不包含任何處理邏輯和數(shù)據(jù)類型的，因此服務(wù)間只傳遞文本，對(duì)數(shù)據(jù)的處理依賴于接收端的方式可以幫忙繞過兼容性這個(gè)的大泥坑。此外，對(duì)于一個(gè)服務(wù)來說，Internet與局域網(wǎng)最大的一個(gè)區(qū)別就是在Internet上的版本管理極其困難，傳統(tǒng)軟件采用的升級(jí)方式在這種松散的分布式環(huán)境中幾乎無法進(jìn)行。采用基于文本的消息傳遞方式，數(shù)據(jù)處理端可以只選擇性的處理自己理解的那部分?jǐn)?shù)據(jù)，而忽略其它的數(shù)據(jù)，從而得到的非常理想的兼容性。HTTP協(xié)議：一個(gè)典型的SOA實(shí)現(xiàn)每一項(xiàng)新技術(shù)都是在一些舊的技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展出來的。正如XML根本思想來自于在60年代就已經(jīng)出現(xiàn)的早期標(biāo)記性語言一樣，SOA雖然這兩年才出現(xiàn)，但是它所表達(dá)的觀念應(yīng)該說在網(wǎng)絡(luò)這種分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不久就已經(jīng)廣泛應(yīng)用了。例如我們最熟悉的HTTP協(xié)議就是一個(gè)非常典型的SOA架構(gòu)設(shè)計(jì)。HTTP協(xié)議的工作過程簡單敘述如下：客戶端，通常是通過瀏覽器，向服務(wù)器端以文本的方式發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求，索取一個(gè)Web頁面；服務(wù)器端接收到這個(gè)請(qǐng)求之后，根據(jù)請(qǐng)求的內(nèi)容進(jìn)行處理并且返回一個(gè)符合HTML語法的文本；客戶端接收到服務(wù)器端的響應(yīng)文本后調(diào)用本地的程序，通常還是瀏覽器，把返回的HTML文本的內(nèi)容展現(xiàn)出來。下面來看一下HTTP協(xié)議如何滿足了SOA的特點(diǎn)：*獨(dú)立的功能實(shí)體：作為服務(wù)器端的Web服務(wù)器是絕對(duì)不會(huì)因?yàn)榭蛻舳说臓顩r變化而改變的，它總是非常穩(wěn)定地按照自己的內(nèi)在邏輯運(yùn)行，響應(yīng)外部的請(qǐng)求，管理自己的資源和數(shù)據(jù)。這里一個(gè)非常好的例子就是Web服務(wù)器對(duì)緩存(Cache)的處理，很多Web服務(wù)器為了提高性能都或多或少的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，但是緩存數(shù)據(jù)、刷新數(shù)據(jù)這些于客戶端完全無關(guān)的操作完全由服務(wù)器端獨(dú)立完成，完全不受客戶端的影響。*大數(shù)據(jù)量低頻率訪問：對(duì)于一個(gè)HTTP請(qǐng)求來說，客戶端與服務(wù)器之間訪問的邊界非常簡單：就是一個(gè)請(qǐng)求，一個(gè)響應(yīng)，沒有任何其它的信息往返。無論客戶端申請(qǐng)的網(wǎng)頁上除了文字之外還有什么信息，對(duì)于客戶端來說，它發(fā)出的請(qǐng)求只是簡單的告訴Web服務(wù)器它所需要的網(wǎng)頁的位置；至于為了生成這個(gè)網(wǎng)頁，服務(wù)器端是否需要訪問數(shù)據(jù)庫，執(zhí)行Servlet或者其它的CGI程序?qū)蛻舳硕裕际峭耆该鞯摹?基于文本的消息傳遞：迄今為止兼容性最好的系統(tǒng)可能就是HTTP協(xié)議支撐的大部分的web應(yīng)用了，我們可以在Windows平臺(tái)下用IE查看互聯(lián)網(wǎng)上一個(gè)Linux+Apache服務(wù)器上的由Perl腳本自動(dòng)生成的網(wǎng)頁。這里的關(guān)鍵就是所有內(nèi)容都是以格式化的文本方式傳遞的，不管Perl腳本如何執(zhí)行，只要它的輸出是符合HTML規(guī)范的網(wǎng)頁，就可以被客戶端的瀏覽器解釋。而由于不同的操作系統(tǒng)上對(duì)于相同的HTML的解釋遵循相同的規(guī)范，因此不同操作系統(tǒng)下仍然能夠看到一致的用戶界面。我們上面基本描述了SOA作為一種軟件架構(gòu)有哪些特點(diǎn)，下面讓我們一起看看WebService與SOA的關(guān)系。SOA與WebServiceWebService是就現(xiàn)在而言最適合實(shí)現(xiàn)SOA的一些技術(shù)的集合，事實(shí)上最近SOA的火爆在很大程度上歸功于WebService標(biāo)準(zhǔn)的成熟和應(yīng)用的普及為廣泛的實(shí)現(xiàn)SOA架構(gòu)提供了基礎(chǔ)。下面讓我們看看WebService中的各種協(xié)議是如何互相工作來滿足SOA所需的特點(diǎn)的：*獨(dú)立的功能實(shí)體：通過UDDI的目錄查找，我們可以動(dòng)態(tài)改變一個(gè)服務(wù)的提供方而無需影響客戶端的應(yīng)用程序配置。所有的訪問都通過SOAP訪問進(jìn)行，只要WSDL接口封裝良好，外界客戶端是根本沒有辦法直接訪問服務(wù)器端的數(shù)據(jù)的。*大數(shù)據(jù)量低頻率訪問：通過使用WSDL和基于文本(Literal)的SOAP請(qǐng)求，我們可以實(shí)現(xiàn)能一次性接收大量數(shù)據(jù)的接口。這里需要著重指出的是SOAP請(qǐng)求分文本方式和遠(yuǎn)程調(diào)用(RPC)兩種方式，正如上文已經(jīng)提到的，采用遠(yuǎn)程調(diào)用方式的SOAP請(qǐng)求并不符合這點(diǎn)要求。但是令人遺憾的是現(xiàn)有的大多數(shù)SOAP請(qǐng)求采用的仍然是遠(yuǎn)程調(diào)用(RPC)方式，在某些平臺(tái)上，例如IBMWebSphere的早期版本，甚至沒有提供文本方式的SOAP支持。*基于文本的消息傳遞：WebService所有的通訊是通過SOAP進(jìn)行的，而SOAP是基于XML的，不同版本之間可以使用不同的DTD或者XMLSchema加以辨別和區(qū)分。因此只需要我們?yōu)椴煌陌姹咎峁┎煌奶幚砭涂梢暂p松實(shí)現(xiàn)版本控制的目標(biāo)。SOA對(duì)于軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)的影響無論您現(xiàn)在的系統(tǒng)是否牽涉到基于Internet的業(yè)務(wù)集成，采用SOA推薦的架構(gòu)都對(duì)提高您系統(tǒng)的擴(kuò)展性有很大幫助，下面是在系統(tǒng)中引入SOA后需要在軟件架構(gòu)方面做出的改變：*使用基于文本方式的SOAP調(diào)用，擺脫遠(yuǎn)程調(diào)用中出現(xiàn)的函數(shù)參數(shù)類型等與數(shù)據(jù)無關(guān)的信息，保證所有SOAP傳遞的都是有意義的商業(yè)數(shù)據(jù)。依賴于Schema，而不是類定義對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋。*傳統(tǒng)的三層Web應(yīng)用將可能變成四層結(jié)構(gòu)：傳統(tǒng)意義上的商業(yè)邏輯層將被進(jìn)一步劃分為存放每個(gè)會(huì)話(Session)信息的客戶邏輯層和與狀態(tài)無關(guān)Sateless的SOA層。SOA的前景現(xiàn)在的Web服務(wù)實(shí)現(xiàn)往往是簡單的，通常類似于客戶端-服務(wù)器模型。然而，平臺(tái)中立的交換是受支持的，這就使一系列不同的客戶端實(shí)現(xiàn)可以與作為服務(wù)器函數(shù)的新代碼或遺留代碼進(jìn)行交互。許多文章都介紹了使這樣的應(yīng)用程序直接實(shí)現(xiàn)的技術(shù)?，F(xiàn)在是看一看我們能夠如何使用它們的更大圖景的時(shí)候了。公元前221年，秦始皇將以前交戰(zhàn)的幾個(gè)國家統(tǒng)一為一個(gè)新的國家，我們現(xiàn)在稱之為中國。中國作為一個(gè)國家存在下來的一個(gè)可能的原因就是秦朝引入了標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)鞏固了文化，促進(jìn)了貿(mào)易：標(biāo)準(zhǔn)的輪距使得馬車可以有效地行使在任何的道路，共同的書面語言使得每個(gè)人都可以交換信息(即使他們說的并不是相同的語言)，而堅(jiān)固的工事(比如中國的長城)使得人們可以防御外敵入侵。您可以說，他為標(biāo)準(zhǔn)化傳輸、消息交換和防火墻開發(fā)了一些模型。同樣地，現(xiàn)代的業(yè)務(wù)集成同樣也受益于標(biāo)準(zhǔn)，它使異構(gòu)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠有效地互操作。這些技術(shù)合在一起稱作Web服務(wù)。Web服務(wù)的出現(xiàn)是以SOAP1.1的引入為標(biāo)志的，