بررسی معماری سرویس گرا

در چهار دهه اخیر , پیچیدگی نرم افزارها روز بروز بیشتر شده و تقاضا برای نرم افزارهای قدرتمندتر افزایش یافته است در این میان , به نظر می رسد که روشهای قدیمی جوابگوی نیازهای در حال رشد کنونی نیستند و نیاز به ایجاد و بکارگیری روشهایی است که بوسیله آنها بتوان بر این پیچیدگیها در زمانهایی کوتاهتر غلبه کرد از طرفی امكان كنار گذاشتن سیستمهای نرم افزاری موجود که تا به حال مشغول سرویس دهی به مشتریان بوده اند , وجود ندارد و می بایست سیستمهای جدید را بصورت یکپارچه و در کنار همین سیستمها بوجود آورد

معماری سرویس گرا ، با تکیه بر محاسبات توزیع شده و بر پایه شبکه ها و لایه های میانی و همچنین زبانهایی که تولید نرم افزارهای توزیع شده را فراهم می كنند ، بعنوان راه حلی مناسب جهت از میان برداشتن مشکلات و مسائل مذكور مطرح گردیده است. در این مقاله ضمن معرفی این معماری به محاسبات سرویس گرا و نیازهای آن پرداخته و معماری سرویس گرای توسعه یافته به عنوان راه حلی برای رفع این نیازها ارائه می شود.

معرفی

تعاریف گوناگونی از معماری سرویس گرا ارائه شده است كه از جمله آنها می توان به تعاریف زیر اشاره كرد:

مجموعه قوانین ، سیاستها و چهارچوبهایی كه نرم افزارها را قادر می سازد تا عملكرد خود را از طریق مجموعه سرویسهای مجزا و در عین حال مربوط به هم در اختیار سایر درخواست كنندگان قرار دهند تا بتوانند بدون اطلاع از نحوه پیاده سازی و تنها از طریق رابطهای استاندارد و تعریف شده ، این سرویسها را پیدا كرده و فراخوانی نمایند.و یا معماری سرویس گرا روشی برای ساخت سیستمهای توزیع شده ای است که در آنها عملکرد سیستم بصورت سرویس در اختیار کاربران و یا سایر سرویسها قرار می گیرد.

از دیگرتعاریف ارائه شده می توان به "واحدهای نرم افزاری آماده در شبكه (Network-available Software Unit) " یا "سرویسهای سطح حرفه (Business-level services) " اشاره كرد.در حال حاضر ، تکنولوژی سرویسهای وب(Web Services) و پیاده سازی نمونه های موفق از آن، نشان داده است که SOA می تواند به عنوان راه حلی عملی و دست یافتنی در طراحی سیستمهای جدید و یکپارچه-سازی سیستمهای بزرگ موجود ، مطرح گردد. البته ذکر تفاوت سرویسهای وب و SOA در اینجا لازم به نظر می رسد.سرویسهای وب مجموعه ای از تکنولوژیهایی همچون XML,SOAP,WSDL و UDDI می باشد که امکان ارائه راه حل و برنامه نویسی جهت رفع مشکلی خاص را فراهم می نماید.در حالی که SOA یک معماریست و از مجموعه مشخصی از تکنولوژیها فراتر می باشد. اگرچه SOA بر اساس این تکنولوژیها راه حل ارائه می نماید ، اما در عین حال مستقل از هر یک از آنها است.آنچه اهمیت دارد تعریف سرویس به عنوان مهمترین عنصر این معماری می باشد. سرویس ، رفتار قرادادی تعریف شده ایست که هر قطعه ای می تواند آنرا جهت استفاده سایر قطعات در سیستم تهیه و پیاده سازی نماید.در این معماری ، همه توابع به عنوان سرویس تعریف می گردند. این توابع شامل توابع حرفه (Business functions) و تراكنشهای حرفه‌ای (Business transactions)می باشند كه تراكنشهای حرفه خود شامل توابع سطح پایین (Low-level functions) و توابع سیستمی سرویسها(System service functions) هستند.سرویسها بصورت مستقل طراحی و پیاده سازی شده و به عنوان جعبه سیاه عمل می نمایند. قطعات دیگر در خارج از این قطعه نیازی به دانستن نحوه انجام کار در این سرویس را ندارند و تنها به نتیجه آن نیازمندند.قطعات، سرویسهای خود را از طریق رابطها (interface) در اختیار قطعات دیگر قرار میدهند که این رابطها قابل دستیابی و فراخوانی هستند، بدون اینکه محل قرار گیری آنها اهمیت داشته باشد (رابطهای محلی یا دور ) . در ضمن این رابطها می توانند به همان نرم افزار كاربردی یا به آدرسی در محل دیگری از شبکه مرتبط باشند .رابطها به عنوان کلیدی در برقراری این ارتباطها هستند و از طریق آنها نوع پارامترهای ورودی و نتایج (خروجی) مشخص می گردد.بعلاوه ، با ایجاد قابلیت توزیع شدگی به شكلی مناسب و بدون وابستگی زیاد ، می توان سرویسها را در قسمتهای مختلف شبکه و بصورت بعضا تکراری ( مخصوصا برای سرویسهای مهم ) قرار داد تا این سرویسها همیشه در دسترس بوده و در صورت زیاد شدن درخواستها بتوان با استفاده از تکنیکهای Load Balancing به تمامی آنها به‌خوبی پاسخ داد.

ویژگیهای سرویس و محاسبات سرویس گرا

محاسبات سرویس گرا (SOC) ، نمونه ای از محاسبات است که در آن طراحی و توسعه سیستم های کاربردی بر پایه سرویس به عنوان عنصر اساسی ، انجام می گیرد. سرویس ها عناصری هستند که مستقل از پلتفرم بوده و در ساخت سیستمهای توزیع شده سریع و ارزان قیمت کمک می نمایند. همچنین سازمانها را قادر می- سازند تا توابع خود را از طریق زبانها و پروتکلهای بر پایه XML پیاده سازی و بر روی اینترنت یا اینترانت ارائه نمایند.از آنجا که سرویسها از طریق سازمانها و شرکتهای گوناگون تهیه می شوند و جهت دسترسی كاربران مختلف می بایست همواره در دسترس باشند ، رعایت ویژگیهای زیر ضروری می باشد:

- مستقل از تکنولوژی باشند؛ به این معنا که بکارگیری و مکانیزم فراخوانی و پیدا کردن سرویسها به راحتی و از تمام محیطها ( سیستمهای عامل مختلف و زبانهای برنامه سازی گوناگون ) میسر بوده و وابسته به پلتفرم خاصی نباشد.

- وابستگی بسیار پایینی بین درخواست کننده و ارائه دهنده سرویس وجود داشته باشد و یا بعبارتی Loosly Coupled باشد. به این معنا که درخواست کننده نباید هیچ نیازی به دانستن ساختار داخلی و نحوه پیاده سازی سرویس داشته باشد. برای این منظور ، فراخوانی سرویس از طریق بکار گیری مکانیزم پیغام (Message) بجای فراخوانی API انجام می گردد.

- درخواست کننده نباید نیازی به دانستن محل قرارگیری سرویس داشته باشد و بعبارتی معماری سرویس گرا می بایست Location Transparency را پشتیبانی نماید. به این ترتیب که محل قرارگیری سرویس و مشخصات آن در مخزنی (Repository) قرار می گیرد و درخواست کننده ، محل و اطلاعات لازم را از طریق بازیابی آن از این مخزن بدست می آورد.سرویس ها می توانند به دو شکل ساده و ترکیبی ارائه شوند. سرویسهای ترکیبی ، سرویسهایی هستند که بر اساس بکارگیری چند سرویس ساده ( یا ترکیبی) ایجاد می شوند. برای مثال ، ممکن است سیستم توزیع شده ای بر اساس چند سرویس ساده صدور صورتحساب ، ثبت سفارش ، مدیریت روابط مشتری و ... سرویسهای ترکیبی گسترده تری در ارتباط با حرفه ای خاص ایجاد نماید.سیستمهای ساخته شده بر اساس سرویس ، ترکیبی از سرویسهای مستقل هستند که عملکردهای خود را از طریق رابطهای تعریف شده ای در اختیار کاربران (بالقوه ) خود قرار میدهند. (Web Service Description Language)WSDL از جمله راههایی است که بطور گسترده برای تعریف این رابطها بکار می رود تا بوسیله آن جزئیات لازم برای اتصال درخواست کننده به ارائه دهنده سرویس تعریف شود.

نرم افزار به‌عنوان سرویس

اصل ارائه شده " نرم افزار- بعنوان- سرویس" از محاسبات سرویس گرا ، بر اساس مدل ASP مطرح گشته است. ASP هویت سوم شخصیست که بكارگیری سرویسهای نرم افزاری و دسترسی مشتری را به بسته نرم افزاری از طریق شبكه، مدیریت و میزبانی می نماید.به‌عبارتی ASP ها راهی برای رفع نیازهای IT شرکتها از طریق واگذاری بخشی از این نیازها یا تمامی آنها به بیرون از سازمان می باشند.برای این منظور ASP با استفاده از زیر ساختهای خود ، ارتباط بین مشتری و نرم افزار ارائه شده را برقرار کرده و دسترسی وی به داده ها و توابع موجود را بصورت در دسترس (online)، مدیریت می نماید.اگرچه نظریه "نرم افزار بعنوان سرویس" اولین بار توسط ASP ارائه شد ، اما مشكلات این روش باعث ایجاد کدهایی می شد که معمولا قابل استفاده مجدد نبوده و محدود به مشتری خاص می بود ، بعبارتی وابستگی زیادی بین سرویس ارائه شده و سیستم استفاده کننده بوجود می آمد.معماری سرویس گرا اجازه میدهد تا نظریه "نرم افزار بعنوان سرویس"، گسترش یافته تا از طریق آن بتوان پردازشها و تراکنشهای پیچیده را بعنوان سرویسهایی با قابلیت استفاده مجدد ارائه کرد و به این ترتیب سیستمها را مستقل از سرویسها طراحی و تولید نمود.

معماری سرویس گرای مقدماتی

SOA شیوه ای منطقی برای طراحی سیستمهای نرم افزاری است که از طریق آن سرویسهایی جهت ارائه به کاربران یا سایر سرویسهای توزیع شده بر روی شبکه ایجاد می شود و این سرویسها از طریق رابطهای تعریف شده در دسترس می باشند.معماری سرویس گرای مقدماتی ، راهی برای تبادل اطلاعات بین عاملهای نرم افزاری بوسیله پیغام تعریف می نماید. این عاملها ، درخواست کننده سرویس (مشتری) و یا تهیه کننده سرویس می باشند. علاوه بر این دو، عامل دیگری بعنوان عامل کشف سرویس نیز وجود دارد. در معماری سرویس گرا معرفی سرویسها و همچنین نحوه ارتباط این سه شرکت کننده نیز اهمیت دارد. این ارتباطات عبارتند از : منتشر کردن سرویس ، پیدا کردن سرویس و متصل شدن به سرویس.در یک سناریو بر پایه سرویس ، تهیه کننده ، سرویس را پیاده سازی کرده و از طریق شبکه به ارائه توضیحات آن سرویس برای درخواست کننده یا عامل کشف سرویس می پردازد. در خواست کننده معمولا درخواست پیدا کردن سرویس را به عامل کشف سرویس میدهد تا از طریق آن به توضیحات ارائه شده سرویس و محل آن دسترسی پیدا کند. سپس با بکارگیری این اطلاعات به تهیه کننده سرویس متصل شده و از سرویس ارائه شده استفاده می نماید.بدین ترتیب ، سرویس بعنوان قطعه نرم افزاری پیاده سازی شده ای که توسط یک رابط تعریف شده مستند گردیده است و نه تنها بوسیله خود تهیه کننده بلکه توسط سایر عواملی که از نحوه پیاده سازی آن خبر ندارند ، نیز قابل استفاده و فراخوانی است. این ویژگی جعبه سیاه بودن سرویس از اصل ماژولاریتی در مهندسی نرم افزار به ارث رسیده است. البته سرویس با تعاریفی مانند ماژول ، قطعه نرم افزاری یا شی تفاوت دارد ، زیرا نه تنها در سطح برنامه ها و نرم افزارهای کاربردی ، بلکه در سطح حرفه و حتی مابین سازمانها نیز قابل بكارگیری و استفاده مجدد می باشد.در واقع سرویسها، نمایش عملکرد معنی داری از حرفه هستند که می توانند بنا به نیاز مشتری در سرویسها و توابع بزرگتر یا جدید بکار گرفته شوند.رابطها به سادگی مکانیزمی جهت برقراری ارتباط بین سرویس و نرم افزارها یا سایر سرویسها ایجاد می نمایند. از لحاظ تکنیکی، رابط سرویسها ، توضیحاتی در مورد نام و امضاء متدهای یک سرویس هستند که توسط درخواست کننده ، قابل فراخوانی می باشند.

---