Паттерны и классификации ИТ-архитектуры

Типы ИТ-архитектуры

Основные типы ИТ-архитектуры, которые сложились в результате «исторического развития», и связанные с ними технологии приведены на рис 3.68. Далее каждый тип будет рассмотрен подробнее.

Рис. 3.68. Основные этапы развития технологий:

Enterprise Service Bus (ESB) — сервисная шина предприятия Исторически первый тип ИТ-архитектуры как архитектуры централизованных ИС сформировался в 1960;е гг. и связан с появлением мейнфреймов. Мейнфрейм (Mainframe) — это большая универсальная производительная ЭВМ с большими ресурсами ввода-вывода и большим объемом памяти с интенсивной пакетной и транзакционной обработкой.

Первой компьютерной системой класса мейнфреймов стал IBM System/360, разработанная еще в далеком 1964 г. Это был серьезный прорыв в возможностях использования ЭВМ при обработке данных, но с появлением персональных компьютеров исследователям показалось, что технологии мейнфрейма стали технологией прошлого. Так, по прогнозам Gartner, последний мейнфрейм должен был быть выведен из эксплуатации еще в 1993 г. Однако даже сейчас мейнфреймы активно используются различными организациями в качестве производительных серверов, причем продажи новых мейнфреймов продолжают расти.

На рис. 3.69 отражена архитектура централизованных систем. Терминалы не имеют собственных вычислительных мощностей (или имеют их минимальный объем), тогда как основные вычисления производят вычислительные машины (хост-ЭВМ).

Для архитектуры централизованных систем характерны следующие преимущества и недостатки, приведенные в табл. 3.6.

Рис. 3.69. Архитектура централизованных систем (вычислительные центры)

Преимущества и недостатки архитектуры централизованных систем

Таблица 3.6

В 1970;е гг. сформировался следующий тип архитектуры ИС, связанный с появлением миникомпьютеров. Миникомпьютеры стали организовываться в локальные сети и для создания общего доступа к данным была разработана файл-серверная архитектура. На рис. 3.70 отражен данный тип архитектуры. На компьютеры пользователей устанавливается клиентское ПО, которое осуществляет взаимодействие с файлсервером, где находятся общедоступные данные.

Для файл-серверной архитектуры характерны следующие преимущества и недостатки, приведенные в табл. 3.7.

Преимуществе и недостатки файл-серверной архитектуры

Таблица 3.7

Рис. 3.70. Архитектура «файл — сервер»

Для преодоления серьезных проблем файл-серверных технологий в 1980;е гг. на рынке разработки информационных систем была представлена сначала двухуровневая, а затем и многоуровневая архитектура «клиент — сервер». Для двухуровневой архитектуры «клиент — сервер» характерны следующим преимущества и недостатки, приведенные в табл. 3.8.

Преимущества и недостатки архитектуры «клиент — сервер»

Таблица 3.8

На рис. 3.71 отражены двухуровневая и многоуровневая клиент-серверные архитектуры. В обоих случаях на компьютеры пользователей устанавливается полноценное клиентское приложение, которое обеспечивает взаимодействие с соответствующими серверами.

Рис. 3.71. Двухуровневая архитектура «клиент — сервер» и многоуровневая архитектура «клиент — сервер»

Для многоуровневой архитектуры «клиент — сервер» характерны следующие преимущества и недостатки, приведенные в табл. 3.9.

Таблица 3.9

Преимущества и недостатки многоуровневой архитектуры «клиент-сервер»

С развитием Интернета появилась необходимость в технологиях с веб-сервером, чтобы можно было разворачивать информационные системы во всемирной сети. Основные вычисления выполняются вебсервером, а для доступа к нему достаточно браузера (рис. 3.72). Вебсервер имеет связь с сервером баз данных, который может располагаться также в сети Интернет. По мере распространения архитектуры веб-приложений в 1990;е гг. данные, приложения и вычислительные ресурсы ИС стали еще более децентрализованными.

Рис. 3.72. Архитектура веб-приложений

Тем не менее канал передачи информации был слабо защищен от сетевых атак. А в случае неработоспособности сервера или каналов связи сервис становился недоступным. Также следует отметить, что работа приложений очень сильно зависима от скорости работы вебсервисов и каналов передачи данных.

Для архитектуры веб-приложений характерны следующие преимущества и недостатки, приведенные в табл. 3.10.

Таблица 3.10

Преимущества и недостатки архитектуры веб-приложений

В 2000;е гг. наметилась тенденция активного использования режима виртуализации при построении распределенных информационных систем. Понятие виртуализация было известно давно, но в эти годы было создано несколько успешных коммерческих платформ для реализации режима виртуализации в распределенных системах и на отдельных компьютерах. Виртуализация — это предоставление вычислительных ресурсов или их логическое объединение, абстрагированное от аппаратной реализации, однако обеспечивающее логическую изоляцию вычислительных процессов. Истинный вид объекта скрывается для конечного пользователя с тем, чтобы объект стал простым, понятным, удобным и привычным.

Данный тип ИТ-архитектуры ИС включает не только физические, но и виртуальные объекты. Виртуализация подразумевает создание основанного на ПО представления различных физических аппаратных устройств. Виртуализация может применяться для приложений, серверов, хранилищ данных и сетей с целью снижения затрат на ИТ, повышения эффективности и адаптивности.

Созданный при помощи ПО изолированный контейнер, содержащий операционную систему и приложение, называется виртуальной машиной (Virtual Machine — VM). Каждая виртуальная машина полностью независима. Она имитирует соответствующее аппаратное обеспечение. При этом для конечного пользователя виртуальной машины не будет фактической разницы между виртуальной машиной или аппаратным обеспечением. Специальное программное обеспечение — гипервизор — динамично распределяет реальные вычислительные ресурсы для каждой виртуальной машины по мере необходимости. На рис. 3.73 представлен принцип виртуализации.

Рис. 3.73. Принцип виртуализации

Основные свойства виртуальной машины таковы.

• • Разделение:
  • — на одной физической машине может быть запущено множество ОС;
  • — системные ресурсы отделены от виртуальной машины.
• • Изоляция:
• — отказы и угрозы безопасности изолируются на аппаратном уровне;
• — расширенное управление ресурсами позволяет сохранять производительность.
• • Инкапсуляция:
  • — сохранение всех состояний виртуальной машины;
  • — простое перемещение виртуальных машин по тому же принципу, по которому перемещаются обыкновенные файлы.
• • Независимость от аппаратного обеспечения:
• — виртуальная машина может быть представлена или перенесена на любой физический сервер.

Для централизации ресурсов на основе виртуализации характерны следующие преимущества и недостатки, приведенные в табл. 3.11.

Таблица 3.71

Преимущества и недостатки централизации ресурсов на основе виртуализации

Со второй половины 2000;х гг. широкое распространение получили облачные технологии. Технологии облачных вычислений — это информационно-технологическая концепция, которая подразумевает удобный сетевой доступ по требованию к общему пулу конфигурируемых вычислительных ресурсов, причем ресурсы могут оперативно предоставляться и освобождаться с минимальными затратами.

Выделяются четыре основные модели развертывания:

• • частное облако — инфраструктура для одной организации, включая внутренних потребителей; может находиться в собственности, управлении и эксплуатации организации или третьей стороны;
• • публичное облако — инфраструктура для использования широкой группой пользователей; принадлежит поставщику услуг;
• • общественное облако — облако для конкретной группы потребителей из организаций с общими задачами; может находиться в кооперативной собственности внутри и вне юрисдикции владельца;
• • гибридное облако — комбинация двух и более облачных инфраструктур, которые связаны технологиями передачи данных и приложений.

Существуют три основные сервисные модели облачных технологий: инфраструктура как сервис (IaaS), платформа как сервис (PaaS) и программное обеспечение как сервис (SaaS), рассмотренные в табл. 3.12.

Таблица 3.12

Сравнение сервисных моделей облачных технологий

Кроме традиционных моделей, в последнее время получили распространение узкоспециализированные модели предоставления облачных услуг:

• 1) BPaaS (Business Platform as a Service), или бизнес-платформа как услуга. Данная услуга включает предоставление набора всех компонентов, необходимых бизнесу (почта, CRM-системы, бухгалтерия, набор приложений и т. д.) для разного типа компаний;
• 2) DaaS (Desktop as a Service), или рабочий стол как услуга. При использовании данной услуги пользователь получает заранее настроенное и готовое к работе виртуальное рабочее место;
• 3) SecaaS (Security as a Service), или безопасность как услуга. Особенностью данной услуги является передача провайдеру управления всеми системами обеспечения информационной безопасности компании (межсетевой экран, антивирусная защита, системы обнаружения и предотвращения вторжений и т. д.);
• 4) BaaS (Backup as a Service), или резервное копирование как услуга. Провайдер предоставляет пользователю услугу по резервированию наиболее важных сервисов или данных;
• 5) DRaaS (Disaster Recovery as a Service), или катастрофоустойчивость как услуга. Данная услуга предоставляет возможность экстренного восстановления сервисов пользователя после возможных аварий и катастроф.

Для облачных технологий характерны следующие преимущества и недостатки, приведенные в табл. 3.13.

Преимущества и недостатки облачных технологий

Таблица 3.13

В настоящий момент на практике встречаются все рассмотренные типы ИТ-архитектур, а также их различные комбинации.