信息系统架构设计
理论与实践
1.1 信息系统架构的定义
- 架构是系统的结构，由软件元素、元素外部可见属性和元素间关系组成。
- 架构是软件系统结构、行为和属性的高级抽象，由系统元素描述、元素间相互作用、元素集成模式及模式约束组成。
- 架构是系统的基础组织，体现为构件、构件间关系、构件与环境间关系、构件设计和演进的原则。
对架构定义的 6 点理解
- 架构是系统的抽象：元素、元素外部可见属性和元素间关系反映系统的抽象。
- 架构是结构的组合：结构从功能角度描述元素间关系。
- 系统必然存在架构：无论是否存在抽象、模型和具体的描述文档。
- 架构是元素的集合：元素组成系统，元素外部可见属性表现系统功能，元素间关系表现系统对外部刺激的响应。
- 静态角度：关注系统的总体结构（模式）
- 动态角度：关注系统行为的共同特征
- 架构具有基础特性：对重复性问题提供通用解决方案的复用性；通过设计决策对系统造成深远影响，这种影响反映架构敏感。
- 架构隐含设计决策：架构是对关键功能和非功能性需求进行设计与决策的最终设计结果。
抽象 · 组合 · 必然 · 集合 · 基础 · 决策 —— 「抽组必集础策」
1.2 信息系统架构的影响
内部干系人：知识结构、素质、经验、技术环境影响需求和设计
影响内部干系人：架构具有示范性、复用性，提供商机
2.1 信息系统架构风格
| 风格类别 | 代表形式 |
|---|---|
| 数据流体系结构风格 | 批处理、管道-过滤器 |
| 调用 / 返回体系结构风格 | 主程序/子程序、面向对象、层次结构 |
| 独立构件体系结构风格 | 进程通信、事件系统 |
| 虚拟机体系结构风格 | 解释器、规则系统 |
| 仓库体系结构风格 | 数据库、超文本、黑板 |
「数 · 调 · 独 · 虚 · 仓」——「数调独虚仓」
（数据流、调用返回、独立构件、虚拟机、仓库）
2.2 信息系统架构分类
物理结构
- 单体应用
- 分布式结构
逻辑结构
3.1 单体应用
单体应用是指运行在单台物理机器上的独立应用程序。应用领域就是信息系统领域，即以数据处理为核心的系统。
3.2 客户机 / 服务器
客户机/服务器是信息系统中最常见的模式，客户端和服务器间通过 TCP/UDP 进行请求和应答。
二层 C/S（Client/Server）
胖客户端：前台客户端 + 后台数据库
三层 C/S 与 三层 B/S
瘦客户端：前台界面和业务逻辑处理分离，前台客户端仅含前台界面。
多层 C/S 与 多层 B/S（三层以上）
- 提高并发性能和可伸缩性
- 请求转发，业务逻辑处理
- 增加数据安全性
MVC（Model-View-Controller）
Web 浏览器（View）+ Web 服务器（Controller，也可加上中间件/应用层）+ 数据库
关于模型层（Model）可根据实际情况与 View 一起置于 Web 服务器，或单独置于应用层。
3.3 面向服务架构 SOA
服务是指能提供一组整体功能的独立应用系统。这个应用系统被去掉任何一层服务，都将不能正常工作。
SOA 的实现
实践中可借助消息中间件、交易中间件等中间件来实现。最典型、最流行的应用模式是 Web Service：
- 两个互联网应用可互相向对方开放一些功能模块、函数、过程等"服务"
- 通过消息机制或远程过程调用（RPC, Remote Procedure Call）这样的中间件去调用对方的服务
SOA 的主要实践
3.4 企业服务总线 ESB / 企业数据总线 EDB
- 连接软件系统，主要提供服务代理功能和服务注册表
- 按照协议消息头进行数据、请求、回复的接收和分发
- 可以基于消息中间件、事务中间件、CORBA/IIOP 协议开发构建
4.1 基本概念
信息系统的架构（ISA）是多维度、分层次、高度集成化的模型。
4.2 ISA 的四方面内容
要在企业中建立一个有效集成的 ISA，必须考虑企业中的 4 个方面：
① 战略系统
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：企业战略规划体系 + 以计算机为基础的高层决策支持系统
含义：
- 信息系统对企业高层管理者决策支持的能力
- 企业战略规划对信息系统建设的影响和要求
战略分类：
- 长期规划：较为稳定，如调整产品结构
- 短期规划：如决定新产品的类型
② 业务系统
指企业中完成一定业务功能的各个部分组成的系统，功能通过业务过程来完成。
业务过程组成：一系列相互依赖的业务活动、活动先后次序、执行角色、处理相关数据
业务系统的 5 大作用：
- 对企业现有业务系统、过程、活动建模
- 在企业战略指导下，采用业务过程重组优化业务过程
- 对企业优化后业务系统、过程、活动建模
- 确定相对稳定数据
- 以稳定数据为基础，进行应用系统开发和信息基础设施建设
③ 应用系统
指信息系统中的应用软件部分，包括内部功能和外部界面两个部分。
④ 企业信息基础设施（EII）
根据企业当前业务和可预见的发展趋势，以及对信息采集、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。
「战 · 业 · 应 · 基」——「战业应基」（战略 → 业务 → 应用 → 基础设施）
5.1 TOGAF 架构框架
TOGAF 是国际权威组织 The Open Group (TOG) 制订的企业架构标准框架。
TOGAF 的 4 个目标
- 节省时间和成本，更有效、合理地利用资源
- 实现可观的投资回报率
- 确保从关键利益相关方到团队成员的所有用户都使用相同的语言
- 避免被"锁定"到企业架构的专有解决方案
TOGAF 核心思想
模块化架构 —— 为架构产品提供内容框架，为大型组织开发提供扩展指南，适用于不同架构风格。
TOGAF 的 6 大组件
5.2 架构开发方法 ADM
由一组按照架构领域的架构开发顺序而排列成一个环的多个阶段所构成。
ADM 的 10 个阶段
5.3 信息化内容与模式
信息化的 4 个内容
信息化的 6 大要素
- 开发利用信息资源
- 建设国家信息网络
- 推进信息技术应用
- 发展信息技术和产业
- 培育信息化人才
- 制订和完善信息化政策
信息化的 7 个平台
信息化的 9 大特征
易用性 · 健壮性 · 平台化 · 灵活性 · 扩展性 · 安全性 · 门户化 · 整合性 · 移动性
信息化架构的 2 种模式
「4 内容 · 6 要素 · 7 平台 · 9 特征 · 2 模式」
（数字越来越大，再回到 2 模式收尾）
5.4 信息化建设生命周期
5.5 信息化工程总体规划方法
Critical Success Factors
关键成功因素指对企业的成功起关键作用的因素。CSF 通过分析找出使企业成功的关键因素，然后围绕这些关键因素来确定系统的需求，并进行规划。
Strategy Set Transformation
SST 反映了各种人的要求，而且给出了按这种要求的分层，然后转化为信息系统目标的结构化方法。
Business System Planning
BSP 通过自上而下地识别系统目标、企业过程和数据，然后对数据进行分析，自下而上地设计信息系统。
CSF：抓关键（找成功因素）
SST：转目标（人的要求 → 信息系统目标）
BSP：上下结合（识别自上而下，设计自下而上）