浅析IT技术架构演变

IT技术架构演变之路1技术架构演变31.1技术架构特点51.2 C/S演变61.3 C/S向B/S的演变71.4 B/S向SOA的演变81.5 SOA向云计算的演变131技术架构演变随着计算机硬件的性能高速发展、互联网的普及和大规模应用， 计算资源呈现出从集中到分散再到集中的过程，从大服务器时代到个 人PC时代，又到云时代，计算资源的能力越来越强，使用成本越来越 低，如图所示。计算资源为信息化应用服务，各行各业已经离不开IT信息化技术， 技术架构是信息化技术的实现手段，技术架构与业务的发展相辅相成， IT技术支撑业务的发展和推进，业务的发展又带来IT技术的升级与创 新。升级复杂统、紧耦合封闭式系统三层结构，展现+逻辑+数据部门级应用节能减排泛在接入互联网级应用物联网应用封装变化C/SB/SSOAC/SB/SSOACLOUDCLOUDNext.Next.解决特定功能问开发复杂，部署展现和逻辑未分紧耦合数据库个人级或小团队资源池化（虚拟化），按需使孤立的应用系展现与逻辑分离应用系统服务用，屏蔽运维化，松耦合自动化快速部署基于ESB，面向接动态伸缩，分布口的服务标准化服务可编排，快速适应业务流程递增的开发和部互连的解决方案集团级应用移动计算随着计算资源的发展和使用，互联网的应用，业务规模扩张、全 球化，数据的爆发式等因素的推动和发展，IT技术实现的技术架构在 IT资源的不同层面和不同角度，经历了以数据计算为核心的C/S架构， 到以聚焦业务功能实现的B/S架构，面向服务化构建应用的SOA架构， 整合IT资源和按需使用云计算架构等的阶段，并且一直在不断的演变 和进化。技术架构的演变是一个由细节到抽象，由封闭到开放，由散 乱到统一，由局部到全面，由下向上的递进演变一个过程。部署运维自动化流程化标准扩展性应用设计开发设备构建管理分布互联 全球大型机/pc桌面，个人Pc/互联网部门 集团1.1技术架构特点技术架构的演变经历了C/S、B/S、SOA、云计算，它们从应用、构建、开发等具有不同的特点，如下表所示。维度分类C/SB/SSOACloud开发构 建开发技术二层结构， 程序+数据， 面向数据三层结构，展 现+业务逻辑 +数据，面向 业务功能基于企业服 务总线结构， 工作流程，面 向服务和流 程基于虚拟化+分 布式+负载均衡，面向IT资 源的整合和应 用开发环境离线、语言相关的开发环境离线、语言相关的集成开发工具混合（离线+ 在线）、语言 的开发环境在线，语言相关 的开发环境开发方式独立、个人开发团队协作开 发团队协同开 发anywhere 开发， 个人，团队协同 开发运行运 维部署维护购买服务器，人工维护购买服务器， 人工维护购买服务器， 人工维护按需使用的服 务器，自动化维 护运行效率升级复杂，服务器负载能力有限服务器负载 能力有限，人 工服务器负载 能力有限，人 工按需使用，动态 伸缩，自动化标准化标准体系无或局部有有有标准范围程序级系统级平台级（系统工业标准级（行间）业或领域内）业务变化扩展弱，一般需重新开发弱，重新开发强，服务替换 或流程调整强，按需使用支撑能力扩展弱，需另行购买设备弱，需另行购 买设备弱，需另行购 买设备强，按需使用扩展性1.2 C/S演变早起的计算机设备以大型机为主，随着pc机的发展，C/S（Client/Server,客户端/服务器）技术从上世纪90年代初出现至今 已经相当成熟，并得到了非常广泛的应用，C/S架构是由客户端程序 和服务器（数据库）两部分组成，客户端程序包含了显示和业务逻辑 代码，运行在客户端机器上，客户端实现与服务器的直接相连，系统 运行速度快。随着业务的规模的增长，互联需求的增强，C/S架构的 程序有许多弱点，C/S架构的应用程序通常需要专门的客户端安装程 序，分布功能弱，针对点多面广且不具备网络条件的用户群体，不能 够实现快速部署安装和配置；兼容性差，对于不同的开发工具，具有 较大的局限性。若采用不同工具，需要重新改写程序。随着Internet的高速发展和普及，B/S架构的模式更适用于网络环 境下。这种技术架构，其实是一种简单的分布式计算。B/S架构模式 具有分布性特点，可以随时随地进行查询、浏览等业务处理。业务扩 展简单方便，通过增加网页即可增加服务器功能。维护简单方便，只 需要改变网页，即可实现所有用户的同步更新。开发简单，共享性强。 可以支持大用户量使用。由此，很多C/S架构的应用采用B/S架构替换， 技术架构由C/S架构向B/S架构演变。1.3 C/S向B/S的演变B/S将应用系统分为浏览器和服务器端，用户使用浏览器访问服务 器，服务器接收请求处理后，将响应数据返回给浏览器，浏览器处理 响应数据，展现在界面供用户查看。B/S结构软件一般只有初期一次 性投入成本。对于应用范围扩大，系统负载上升时，随着服务器负载 的增加，可以平滑地增加服务器的个数并建立集群服务器系统，然后 在各个服务器之间做负载均衡。有效地保护了原有硬件投资，方便进 行扩展。当企业快速扩张时，B/S结构软件，只需一次安装，以后只 需设立账号、培训即可。这些特点使得B/S架构的软件是商业投入 上很受欢迎。B/S架构在实现层面通常分为三层：展现层、逻辑层和数据层，如 下图所示。B/S架构聚焦在业务系统功能的实现上，通常考虑的是如何使用合 适的业务逻辑层以及数据层，合理的支撑业务的实际需求。在这个层 面上，B/S架构关心的范围是一个封闭的体系，自有一套技术实现标 准，侧重于使用成熟的、易用的软件技术实现业务功能，在网络环境 下通过浏览器使用系统。1.4 B/S向SOA的演变以B/S架构构建的应用系统，大大提高了应用系统数据的使用性， 通过internet网络，用户可以在任何一个地方使用一个可以连接网络 的计算机设备，通过浏览器就可以访问和使用应用系统。B/S架构的 应用系统，虽然在广域网环境下信息的访问和获取变得更加便捷和灵 活，但随着业务规模的不断扩大，但也有几个方面的局限性：第一，B/S架构的应用系统从从计算资源使用角度，各个应用系统 的后台硬件设备到应用程序和数据库，是独立的、单独部署的；第二，从业务问题层面，应用系统通常是部门级的应用，一个应 用系统解决的是一类业务问题，应用系统有清晰的边界，业务关联性 相对比较封闭，导致产生信息孤岛，复用效率低下；第三，从应用灵活性层面，由于应用系统的封闭性，当业务发生 变化话，往往需要重新构建系统，对业务变化的支撑就会出现不及时， 不敏捷的问题。第四，从技术标准层面，应用系统的设计理念上，实际上是一种紧耦合的、自成体系的，每个系统所使用的实现技术，服务器，通信 协议标准等等，从更高一个层面上，每个应用系统都是异构的。这四个问题，随着业务规模的发展，B/S这种封闭式构建技术架构 对规模不断扩大和业务灵活多变的业务不能提供敏捷，快速的响应和 支撑。尤其是对于大型的集团式的企业，在不同的领域，不同的部门， 不同的合作伙伴都有自己的系统，传统企业（数据库）应用软件产品， 如ERP、OA系统等，在设计或架构上都是紧偶合、封闭式、自成体 系，属于一次性投入一次性完结的产品，是独立的、“烟囱”式的应 用，很难适应或快速响应市场或客户灵活多变的需求。如下图所示：B/S架构的应用系统最大的问题在于是封闭的，自成体系，那 么将其封闭性壁垒打破，从一体的、全局的、从业务出发的视角来看 待应用系统的构建，把每一个单一业务功能看做服务或组件，通过服 务化，将服务进行组织，编排和调度，按照抽象接口和独立协议，像组装流水线一样组织服务完成业务流程，既完成业务功能，也能通过组织服务流程快速响应业务流程的变化。这种架构就是SOA架构。SOA架构是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元（称为服 务）通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。接口是采用 中立的方式进行定义的，它独立于实现服务的硬件平台、操作系统 和编程语言。这使得构建在各种这样的系统中的服务可以以一种统一 和通用的方式进行交互。SOA架构实际上一种集成架构，它不是推翻原有系统，而是对原 有系统的一种组合和改进，打破了原有系统的封闭性和耦合性，跨越 了不同应用系统、不同技术的整合，从业务支撑上实现了更广泛的互 联互通，解决业务上的敏捷性SOA架构实际上从业务视角出发，采 用整合资源角度来整合应用资源，将应用资源服务化，通过一系列链 接起来的服务来完成业务功能和支撑业务的灵活多变。SOA架构的关键特征是服务化，对应用资源的整合或标准化。从 开发、建模、运行、管理、监控方面统一规范，制定标准，SOA实现 参考模型如下图所示：SOA参考模型接入服丹（TOG国际标准）基础设施服务提仰孔虬找构仲 隽以及心；顷 烦z-）流柑服务企业应用服务交，.服务信息服务企业服务总线耶咨I财，明用.如II、小啊槊I Ji ui咔务组装SOA架构由服务化的开发工具、管理工具以及以企业服务总线技 术为核心构建的服务运行环境组成，通过开发工具对应用系统功能进 行统一的标准的服务化开发，企业服务总线技术标准化服务间的通讯 方式，集成各种基础和企业服务，并且有一套完整的管理和监控工具， 保证SOA架构平台的运行质量。传统的B/S架构和SOA架构变化如图所示：从图中可以看出，SOA架构以关注业务变化出发，通过服务化的 方式打破了原有系统的封闭性，解除了原有系统间的紧耦合，更大范 围内将应用系统作为统一的服务资源来构建上层应用，提高应用的复 用性和灵活性，是从上而下的架构方法。SOA相对于B/S架构的部门级 应用来说，SOA架构构建的是一个更大应用范围的体系系统，是一个 集团级的应用。总的来说，SOA是面向服务体系结构是开发分布式应用软件的新 型体系结构，它将应用程序的不同功能单元描述为服务，通过这些服 务之间定义良好的接口和契约联系起来。服务所具有的接口是采用中 立的方式进行定义的，它应该独立于实现服务的硬件平台、操作系统 和编程语言，这使得构建在各种这样的系统中的服务可以以一种统一 和通用的方式进行交互。同传统的面向对象的模型相比较，面向服务 的模型是松耦合、粗粒度和无状态的模型。1.5 SOA向云计算的演变通过SOA架构，整合应用资源，提供灵活的业务支撑架构。但SOA 也具有一定的局限性。从计算资源使用角度来说，SOA架构不关心计算资源的整合，用 户（企业）随着自身业务的发展，需要购买大量服务器、人工的管理 和运维应用系统，同时在业务量不是很大的时候，会造成计算资源的 浪费，业务量突然出现增长时，计算资源不够影响业务服务。因此， 从计算资源的使用上，用户（企业）仍然需要花费大量精力、财力、 物力，组建专业的团队管理和维护计算资源，成本很高。计算资源通 常是静态分配给不同的应用系统，动态扩展性差。那么对于计算资源， 如何才能更加高效和便捷的使用？从应用的构建上来说，SOA架构以服务化的方式解决应用的构建， 面向范围通常是集团级的，随着互联网的高速发展，SOA架构如何在 广域网环境下更大范围构建服务，SOA架构如何发展是一个问题；另外，随着互联网技术的快速发展，网络的带宽不再是传输瓶颈、 网络的普及和成本的低廉能够让更多的人参与到互联网上，互联网上 的用户和数据规模高速增长，互联网既是一个数据生产的源泉也是数 据消费的渠道，互联网技术的发展使通过网络消费各种服务成为可能。如果通过互联网络，利用非本地或远程服务器（集群）的分布式 计算机、存储设备进行整合，为互联网用户提供各种计算服务(计算、 存储、软硬件等服务)。通过这种架构方式，这使得用户可以将资源 切换到需要的应用上，根据需求访问计算服务。由此，出现了云计算 架构。云计算以虚拟化技术为基础，以网络为载体提供基础架构、平台、 软件等服务为形式，整合大规模可扩展的计算、存储、数据、应用等 分布式计算资源进行协同工作的超级计算机模式。在云计算模式下， 用户不再需要购买复杂的硬件和软件，而只需要支付相应的费用给 “云计算”服务提供商，通过网络就可以方便地获取所需要的计算、 存储等资源。云计算通过各种技术的融合，整合了各种计算机资源，并通过高 速互联网向用户传递服务，从服务的思想和提供内容的角度出发，云 计算有三个层次的服务，基础设施作为服务(Infrastructure as a Service)平台即服务(Platform-as-a-Service)和软件即服务(Software-as-a-Service)，如下图所示。混合云 （亦我和私看）公共云W麟商-私有云 虬据中心-内部网）提供的是服务威础迷和作豹服务JaaS 成张的服务舄、存储、网谿）云计算的三层服务形式实际上也是资源整合层次的划分：软件平台作为服务PaaS（优牝的中同件-应用服券嚣.理振坪厦香暮、门户服务嚣等）应用、流程和信息作为服务S卵SIaaS层解决的是计算资源的整合，通过分布式计算和虚拟化技术， 将CPU、内存、I/O设备、存储和计算能力整合成一个虚拟的资源池为 整个业界提供所需要的存储资源和虚拟化服务器等服务，用户按需使 用，从用户的角度来说，使用更加便捷，成本更低廉，不需要维护硬 件资源，大大降低了使用成本，从服务提供商的角度来说，只需要 低成本硬件，通过分布式技术和虚拟化技术，就可以构建具备超级计 算机能力的计算服务。无论从使用效率还是环保，节能等方面，Iaas 层具有巨大优势。平台即服务PaaS （Platform as a service）层整合的是应用构建资源。PaaS层通过在线提供应用软件开发、数据库、应用服务器、试验、托 管及应用服务等服务给用户，用户可以在服务提供商的基础架构基础 上开发开发程序并通过互联网供其他用户使用。它实际上是原来的SOA的一套整个技术环境，进一步广域网化后，应用范围能支撑的更 广泛，面向互联网，面向全球的，将应用开发的基础资源服务化，如 数据库，存储，文件系统，开发环境，统一规范的开发模式，构建应 用从开发、测试、部署、运行、管理、监控、计费全生命周期支撑平 台，并且通过与I aaS结合，以I aaS层作为底层计算资源服务提供，可 以实现应用的自动化部署、负载和动态扩展等功能。SaaS层解决的是软件资源，软件厂商将应用软件统一部署在服务 器或服务器集群上，或构建在PaaS层上，通过互联网在线提供软件给 用户，用户也可以根据自己实际需要向软件厂商定制或租用适合自己 的应用软件，通过租用方式使用基于Web的软件来管理企业经营活动。 软件厂商负责管理和维护软件，SaaS消除了企业购买、构建和维护基 础设施和应用程序的需要。这种模式下，客户不再像传统模式那样花 费大量投资用于硬件、软件、人员，而只需要支出一定的租赁服务费 用，通过互联网便可以享受到相应的硬件、软件和维护服务，享有软 件使用权和不断升级。云计算架构将整个IT资源从各方面最大化的整合并提供服务，使 得IT资源像普通商品一样使用。但同时，云计算架构也是一种架构整 合，在云计算架构下，各种资源、软件的整合实现用到了传统的B/S 架构、SOA面向服务的架构等。