Лекция
Привет, Вы узнаете о том , что такое 10 Архитектура клиент-сервер: складской учет 10.1. Анализ, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое 10 Архитектура клиент-сервер: складской учет 10.1. Анализ , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Объектно-ориентированный анализ и проектирование.
Создание большинства бизнес-приложений требует решения целого комплекса задач по хранению данных, обеспечению параллельного доступа к ним, их целостности и защиты. Для этой цели обычно используются готовые системы управления базами данных (СУБД).
Конечно, любая СУБД требует адаптации к условиям конкретного предприятия, которую организации часто разбивают на две задачи: проектирование данных поручается специалистам по базам данных, а программная поддержка выполнения транзакций - программистам. Реализация такого подхода, имеющего, конечно, свои преимущества, сопряжена с решением ряда серьезных проблем. Надо откровенно признать, что в деятельности разработчиков баз данных и программистов существуют серьезные различия, которые определяются различиями в технологии и в навыках разработки. Проектировщики баз данных обычно описывают проблемную область в терминах "долгоживущих" монолитных таблиц с информацией, в то время как программисты привыкли воспринимать мир в терминах потоков управления.
Если эти два подхода не удастся совместить в рамках одного проекта, то добиться целостности проектного решения для более или менее сложной системы будет практически невозможно. Для системы, в которой главное -данные, мы должны добиться равновесия между базой данных и приложением. База данных, разработанная без учета того, как она в дальнейшем будет использоваться, оказывается, как правило, неуклюжей и неэффективной. В свою очередь изолированное приложение может предъявить невыполнимые требования к базе данных, что приведет к серьезным проблемам с обеспечением целостности информации.
Еще в недалеком прошлом бизнес-приложения выполнялись на больших ЭВМ, что воздвигало для обычного служащего почти непреодолимые барьеры на пути к нужной ему информации. Однако с пришествием персонального компьютера ситуация резко переменилась: доступные инструменты обработки и хранения данных вкупе с компьютерными сетями позволили соединить компьютеры не только внутри офиса, но и между предприятиями, отделенными друг от друга тысячами километров. Одним из основных факторов, способствовавших такому изменению, было внедрение архитектуры клиент-сервер. Как отмечает Мимно, "Резкий переход к архитектурам клиент-сервер на базе персональных компьютеров был вызван прежде всего требованиями бизнеса. Перед лицом возросшей конкуренции и ускорившегося цикла выпуска новой продукции, возникла потребность в более быстром продвижении товаров на рынок, увеличении объема услуг, предоставляемых клиентам, более оперативном отслеживании тенденций развития рынка, общем уменьшении расходов" . В этой главе мы рассмотрим пример информационно-управляющей системы (MIS, management information system) и покажем, как объектно-ориентированная технология предлагает единую концепцию организации базы данных и разработки соответствующего приложения для архитектуры клиент-сервер.
10.1. Анализ
Определение границ задачи
Требования к системе складского учета показаны на врезке. Это достаточно сложная программная система, затрагивающая все аспекты, связанные с движением товара на склад и со склада. Для хранения продукции служит, естественно, реальный склад, однако именно программа является его душой, без которой он потеряет свою функцию эффективного центра распределения.
При разработке такой системы заказчикам необходимо частично переосмыслить весь бизнес-процесс и учесть уже имеющиеся программы, чтобы не потерять вложенные средства (см. главу 7). И хотя некоторое улучшение производительности ведения дел в компании может быть достигнуто просто за счет автоматизации уже существующей системы учета товаров "вручную", радикального улучшения можно добиться только при кардинальном пересмотре ведения бизнеса. Вопросы реинжениринга связаны с системным планированием и выходят за рамки нашей книги. Однако, так же как архитектура системы определяет ее реализацию, общее видение бизнеса определяет всю систему. Исходя из данной предпосылки, начинать следует с рассмотрения общего плана ведения складского учета. По результатам системного анализа можно выделить семь основных функций системы:
| ® Учет заказов | Прием заказов от клиентов и ответы на запросы клиентов о состоянии заказов. |
| ® Ведение счетов | Направление счетов клиентам и отслеживание платежей. Прием счетов от поставщиков и отслеживание платежей поставщикам. |
| ® Отгрузка со склада | Составление спецификаций на комплектацию товаров, отправляемых со склада клиентам. |
| ® Складской учет | Постановка прибывающих товаров на учет и снятие товаров с учета при отправке заказов. |
| ® Закупки | Заказ товаров поставщикам и отслеживание поставок. |
| ® Получение | Принятие на склад товаров от поставщиков. |
| ® Планирование | Выпуск отчетов, в том числе отражающих тенденции спроса на отдельные виды товаров и активность поставщиков. |
| Требования к системе складского учета
В качестве части стратегии по проникновению компании, занимающейся торговлей по каталогам, на новые участки рынка, было решено создать ряд относительно автономных региональных складов продукции. Каждый такой склад несет ответственность за учет товаров и выполнение заказов. В целях повышения эффективности своей работы склад обязан сам поддерживать ту номенклатуру товаров, которая в наилучшей степени соответствует потребностям местного рынка. Номенклатура, таким образом, может быть разной для каждого региона. Кроме того, номенклатура должна оперативно меняться в соответствии с изменяющимися потребностями клиентов. Головная компания хотела бы иметь на всех складах одинаковые системы учета.
|
Не удивительно, что системная архитектура будет отражать перечисленные функциональные свойства. На рис.10-1 приведена диаграмма, иллюстрирующая состав вычислительных элементов сети. Эта структура является типичной для большинства информационных управляющих систем: группы персональных компьютеров передают информацию на центральный сервер баз данных, который служит центральным хранилищем всех существенных для предприятия данных.
Рассмотрим некоторые детали структуры сети. Во-первых, хотя на рисунке мы видим, что каждый компьютер принадлежит только одной функциональной группе, это не означает, что на нем нельзя выполнять другие операции: отдел бухгалтерского учета должен, например, иметь возможность осуществлять общие запросы к базе данных, а отдел закупок, в свою очередь, просматривать бухгалтерскую информацию, касающуюся платежей поставщикам. Кроме того, руководство компании может в соответствии со своими соображениями перераспределять компьютерные ресурсы между отделами фирмы. Требования по защите информации накладывают, однако, некоторые ограничения на доступ к ней: кладовщик, например, не должен иметь возможность отсылать платежные документы. Контроль за доступом к данным обычно осуществляется с помощью общих для всей системы механизмов защиты данных.
Рис. 10-1. Сеть системы складского учета.
Мы предполагаем существование компьютерной сети (LAN), связывающей все компьютеры и обеспечивающей работу общих механизмов взаимодействия пользователей: электронной почты, разделенного доступа к каталогам, вывода информации на сетевой принтер, коммуникаций. Для нашей системы складского учета выбор сетевой операционной среды не так уж и важен, лишь бы она надежно и эффективно обеспечивала взаимодействие пользователей.
Присутствие в нашей схеме переносных персональных компьютеров отражает возможности передовых коммуникационных технологий беспроводной связи. Такой техникой планируется оснастить кладовщиков. По мере поступления новых товаров на склад они будут оперативно заносить в компьютер информацию о его количестве и местоположении на складе, и передавать ее непосредственно на сервер. При необходимости отгрузки товара со склада информация о его количестве и расположении будет сообщаться кладовщику, который передаст ее грузчикам.
Упомянутые технологические средства не сравнимы с космическими станциями, - вся аппаратная часть является стандартной. Что касается программной части, то мы надеемся, что значительная ее часть также будет составлена из стандартных компонентов. Для решения многих локальных подзадач выгодно приобрести готовые электронные таблицы, бухгалтерские пакеты и средства групповой работы. Однако основной движущей силой системы должна стать программа складского учета, связывающая в единое целое все ее составные части.
В подобных приложениях собственно вычисления занимают очень мало места. Основная задача состоит в обеспечении хранения, доступа и пересылки больших объемов данных. Таким образом, большинство архитектурных решений будет нацелено на работу с декларативной информацией (какие товары присутствуют на складе, что скрывается под их обозначением, где они расположены), а не с процедурными вопросами (каким образом идет перемещение товара). Разработка проекта будет основываться на основном принципе объектно-ориентированного подхода: выявление ключевых абстракций, формирующих словарь предметной области, и механизмов, оперирующих данными абстракциями.
Бизнес-процесс ставит перед нашей системой важное условие: она должна быть открытой для дальнейших модификаций. В ходе анализа нам необходимо выделить ключевые абстракции, играющие в данный момент важную роль в деятельности фирмы: определить типы хранимых в базе данных; перечислить отчеты, которые должны генерироваться; научиться обрабатывать запросы и проводить все остальные транзакции, необходимые в деятельности компании. Именно в данный момент, так как бизнес подвержен постоянным изменениям, фирма все время ищет новые области вложения капитала, и информационная система должна легко перестраиваться в соответствии с модернизацией стратегии фирмы и/или с ее выходом на новые рынки. Устаревшая программная система может стать причиной неудач в бизнесе и вызвать непроизводительную трату людских ресурсов. Таким образом, при проектировании системы складского учета необходимо предусмотреть возможность внесения в нее последующих изменений. Опыт показывает, что наиболее подвержены изменениям следующие элементы программы:
Каждый из складов с течением времени меняет ассортимент хранимых товаров, начинает работать с новыми клиентами и поставщиками, иногда теряя при этом старых. Может неожиданно оказаться, что о клиентах необходимо хранить дополнительную, не предусмотренную системой информацию [Рассмотрим, например, последствия внедрения новых технологий, которые предоставляют услуги интерактивного телевидения каждой домохозяйке. Можно предположить, что в будущем покупатели смогут делать заказы в электронном виде и оплачивать их также по сети. Так как стандарты в этих областях меняются почти ежедневно, в зависимости от того, какие компании занимают ведущие позиции, разработчику приложений для конечного пользователя невозможно точно предугадать протокол взаимодействия с такой системой. Лучшее, что мы можем предпринять как архитекторы системы, - это сделать осмысленные предположения и инкапсулировать их в нашей системе, чтобы можно было приспособиться, когда уляжется пыль битвы за доминирование на дорогах информации - битвы, в которой разработчик отдельного приложения значит не больше, чем пешка. Это обстоятельство приводит нас к главному доводу в пользу объектно-ориентированной технологии: как мы уже убедились, объектно-ориентированный подход позволяет создавать гибко приспосабливающиеся архитектуры, что очень существенно для выживания на рынке]. Кроме того, аппаратные технологии все еще развиваются быстрее программных, и компьютеры за несколько лет морально устаревают. Никто, однако, не в состоянии часто менять большие и сложные программные комплексы, это не рационально и непозволительно потому, что время и затраты на создание новой системы часто превосходят время и затраты на покупку и установку новых компьютеров. Внедряя новую систему только по той причине, что старая выглядит устаревшей, вы рискуете своим бизнесом: стабильность и надежность работы являются необходимым свойством программного обеспечения, которое должно обслуживать повседневную деятельность фирмы.
Один из выводов, таким образом, заключается в том, что с течением времени можно ожидать смены интерфейса пользователя. В прошлом бизнес-приложения имели обычный текстовый интерфейс, и это считалось нормальным. Однако общее снижение цен на компьютеры и широкое распространение графических интерфейсов пользователя обуславливают необходимость внедрения графических приложений. Надо помнить, что для системы складского учета интерфейс пользователя является всего лишь небольшой (хотя и важной) частью. Ядром системы является база данных; пользовательский интерфейс можно рассматривать как оболочку вокруг этого ядра. Для данной системы можно (и даже желательно) создать несколько интерфейсов. Простой, базирующийся на меню, - для клиентов, заполняющих заявки на товар. Современный, типа Windows, - для решения бухгалтерских задач, а также планирования и закупок. Отчеты могут печататься в пакетном режиме, однако некоторым менеджерам могут понадобиться средства для просмотра графиков на экране. Кладовщику нужен простой интерфейс: окна и мышь не подходят для работы в заводских условиях. Мы не будем подробно останавливаться на вопросах, связанных с интерфейсом пользователя; в системе складского учета может быть реализован практически любой из существующих интерфейсов, и это не скажется на ее архитектуре.
Перед дальнейшим обсуждением задачи отметим две важные вещи. Во-первых, при разработке будет использоваться стандартная реляционная база данных (СУРБД), вокруг которой строится программное приложение. Заниматься созданием своей СУБД в данной ситуации просто бессмысленно; нам придется реализовать большинство основных свойств стандартной базы данных, что резко увеличит расходы, а полученный в результате продукт окажется функционально куда менее гибким. Преимущество стандартной реляционной СУБД заключается также в ее относительной переносимости. Большинство распространенных баз данных адаптировано к различным платформам, от персональных компьютеров до мэйнфреймов. Во-вторых, как видно из рис. 10-1, мы хотим, чтобы система складского учета функционировала в распределенной компьютерной сети. Мы планируем разместить всю базу данных на одном компьютере, к которому будут иметь доступ все компьютеры сети. Такая схема и реализует архитектуру клиент-сервер; компьютер, на котором установлена база, является сервером. К нему подключаются несколько клиентов. Конкретный компьютер, на котором работает пользователь, не имеет для сервера никакого значения. Таким образом, наше приложение должно работать на любом компьютере сети, и внедрение новых аппаратных технологий будет оказывать минимальное влияние на функционирование системы.
Архитектура клиент-сервер
Хотя данный раздел и не является подробным обзором архитектуры клиент-сервер, некоторые замечания по этой теме необходимо сделать, так как они напрямую относятся к выбору архитектурных решений для нашей системы.
Что можно отнести к категории клиент-сервер, а что нет, до сих пор является предметом жарких дискуссий [Также как и вопрос о том, что можно считать объектно-ориентированным, а что - нет]. В нашем случае будет достаточно определения решений на базе клиент-сервер как "децентрализованной архитектуры, позволяющей конечным пользователям получать гарантированный доступ к информации в разнородной аппаратной и программной среде. Приложения клиент-сервер сочетают пользовательский графический интерфейс клиента с реляционной базой данных, расположенной на сервере" . Структура таких приложений подразумевает возможность совместной работы пользователей; при этом ответственность за выполнение тех или иных функций ложится на различные, независимые друг от друга элементы открытой распределенной среды. Берсон далее утверждает, что приложение клиент-сервер обычно можно разделить на четыре компонента:
| ® Логика представления | Часть приложения, обеспечивающая связь с инструментами конечного пользователя. Таким инструментом может быть терминал, считыватель штрих-кодов или переносной компьютер. Включает функции: формирование изображения, ввод и вывод информации, управление окнами, поддержка клавиатуры и мыши. |
| ® Бизнес-логика | Часть приложения, использующая информацию, вводимую пользователем, и информацию, содержащуюся в базе данных, для выполнения транзакций, удовлетворяющих бизнес-правилам. |
| ® Логика базы данных | Часть приложения, "манипулирующая данными приложения". Об этом говорит сайт https://intellect.icu . В реляционной базе данных подобные действия обеспечиваются с помощью языка SQL" (SQL, Structured Query Language, язык структурированных запросов). |
| ® Механизмы обращения | "Непосредственная работа с базой данных, к базе данных выполняемая СУБД... В идеальном случае механизмы СУБД прозрачны для бизнес-логики приложения" . |
Один из основных вопросов при проектировании архитектуры системы состоит в оптимальном распределении узлов обработки в сети. Принятие решений здесь усложняется тем, что инструменты и стандарты для архитектур клиент-сервер обновляются с ошеломляющей быстротой. Архитектор должен разобраться, например, с POSIX (Portable Operating System Interface, интерфейс переносимых операционных систем), OSI (Open Systems Interconnection, связь открытых систем), CORBA (Common Object Request Broker, единый брокер объектных запросов), объектно-ориентированным расширением языка SQL (SQL3), и рядом специальных решений фирм-поставщиков типа OLE (Object Linking and Embedding, связывание и внедрение объектов) фирмы Microsoft [Именно по этой причине хорошие архитекторы информационных систем получают либо громадные деньги за свое мастерство, либо - массу удовольствия от самого процесса сборки многих разрозненных технологий в одно согласованное целое].
Но на архитектурные решения оказывает влияние не только обилие стандартов. Имеют значение и такие вопросы, как защита данных, производительность системы и ее объем. Берсон предлагает архитектору несколько основных правил проектирования приложении клиент-сервер:
Если нам удастся выбрать верные архитектурные решения и успешно реализовать их тактические детали, модель клиент-сервер даст системе целый ряд преимуществ. Берсон особо выделяет, что архитектура клиент-сервер:
Мы уменьшим этот риск, используя объектно-ориентированный подход к разработке.
Сценарии работы
Сейчас, когда мы представили себе систему в целом, продолжим наш анализ и изучим несколько сценариев ее работы. Сначала перечислим ряд основных режимов использования:
Каждый из основных сценариев может включать в себя ряд вторичных:
Для системы такой сложности, наверно, будут выявлены десятки основных сценариев и еще большее количество вторичных. Этот этап анализа может занять несколько недель, пока не удастся добиться более или менее подробного уровня детализации [Но помните о параличе анализа: если фаза анализа не укладывается в сроки, диктуемые бизнесом, то "оставь надежду всяк сюда входящий", - этот бизнес не для вас]. Поэтому мы настоятельно советуем применять правило восьмидесяти процентов: не ждите, пока сформируется полный список всех сценариев (никакого времени на это не хватит), изучите около 80% наиболее интересных из них и, если возможно, попытайтесь хотя бы оценочно проверить правильность общей концепции. В этой главе мы подробно остановимся на двух основных сценариях.
На рис. 10-2 представлен сценарий, в котором покупатель размещает свой заказ в телемаркетинговой фирме. В выполнении этой системной функции задействовано несколько различных объектов. И хотя управление осуществляется взаимодействием клиента (aCustomer) с агентом (anAgent), есть и другие ключевые объекты, а именно: сведения о клиенте (aCustomerRecord), база данных о товарах (inventoryDatabase) и заявка на комплектование (aPackingOrder), являющиеся абстракциями системы складского учета. Этот список абстракций формируется как раз на этапе рассмотрения сценариев работы.
Рис. 10-2. Сценарий заказа.
Рис. 10-3. Сценарий выполнения заказа.
Рис. 10-3 отражает продолжение данного сценария. На нем представлена схема взаимодействия кладовщика и расходной накладной. Мы видим, что здесь кладовщик является главной фигурой. Он взаимодействует с другими объектами, например с отгрузкой (shipping), которой не было в предыдущем сценарии. Однако большинство объектов, фигурирующих на рис. 10-3, присутствуют также и на рис. 10-2, хотя они играют в этих сценариях различные роли. Например, в сценарии взаимодействия с клиентом мы создаем заказ (anOrder) как документ, в котором отражены требования клиента. В складском сценарии тот же самый заказ исполняется.
При составлении каждого из таких сценариев мы должны постоянно задавать себе ряд вопросов. Какой объект будет нести ответственность за выполнение того или иного действия? Как объект будет проводить ту или иную операцию: самостоятельно или используя свойства другого объекта? Не слишком ли много операций вменяется в круг обязанностей данного объекта? Что произойдет при ошибке в ходе выполнения сценария (какие постусловия могут нарушиться)? Что случится, если будут нарушены некоторые предусловия?
Занимаясь подобным антропоморфизмом для каждого функционального свойства системы, мы откроем в системе целый ряд интересных объектов высокого уровня. Сначала перечислим лиц, взаимодействующих с системой:
Для нас очень важно выявить эти категории лиц: каждой из них соответствует своя отдельная роль в сценариях. Если мы хотим отслеживать, когда и почему произошли определенные события внутри системы и кто стал их причиной, то необходимо формализовать роли всех пользователей. Например, при рассмотрении жалобы нам возможно придется выяснить, кто вел переговоры с недовольным клиентом. Кроме того, нам понадобится эта классификация при разработке механизма ограничения доступа к различным частям системы для различных групп пользователей. В открытой системе централизованный контроль вполне эффективен и неизбежен: он уменьшает риск случайного или целенаправленного неправильного использования.
В результате анализа был выделен ряд ключевых абстракций, каждая из которых представляет собой определенный тип информации в системе:
Классы CustomerRecord, ProductRecord и SupplierRecord связаны соответственно с абстракциями Customer, Product и Supplier. Мы, однако разделили эти два типа абстракций, так как они будут играть несколько разные роли.
Заметим, что существуют два вида счетов: те, которые посылаются компанией клиентам для оплаты заказанного товара, и те, которые компания получает от поставщиков товаров. Не отличаясь ничем по своей структуре, они, тем не менее, играют совершенно разные роли в системе.
По классам PackingOrder и StockingOrder потребуются некоторые дополнительные разъяснения. В соответствии с первыми двумя сценариями, после того, как сотрудник отдела продаж (OrderAgent) принимает заказ (order) от клиента (Customer), он должен дать указание кладовщику (StockPerson) на выдачу заказанного товара. В нашей системе соответствующая транзакция связана с объектом класса PackingOrder (расходная накладная). Этот класс ответственен за сбор всей информации, касающейся выписки расходной накладной по данному заказу. На операционном уровне это означает, что наша система формирует, а затем передает заказ на переносной компьютер одного из свободных в данный момент кладовщиков. Такая информация должна, как минимум, включать в себя идентификационный номер заказа, наименование и количество каждого из товаров. Нетрудно догадаться, как можно намного улучшить данный сценарий: наша система в состоянии передать кладовщику местоположение товаров, и, возможно, даже примерную последовательность вывоза их со склада, обеспечивающую максимальную эффективность этой операции [Конечно, в общем случае это известная задача о бродячем торговце, которая как известно, NP-полная. Однако, можно существенно ограничить задачу так, чтобы получались приемлемые решения. На самом деле, правила перевозки могут предписывать некое частичное упорядочение: сначала класть тяжелые грузы, потом легкие. Желательно также группировать грузы по типу: штаны с рубашками, молотки с гвоздями, колеса с шинами (мы предупредили, что речь идет об общецелевой системе учета!)]. В нашей системе достаточно информации, чтобы обеспечить помощь недавно принятому на работу кладовщику - например, дать ему возможность вывести на экран своего переносного компьютера изображение внешнего вида того или иного товара. Такая поддержка может пригодиться и опытному кладовщику на период смены ассортимента товаров.
Рис. 10-4. Ключевые классы при приеме и выполнении заказа.
Рис. 10-4 содержит диаграмму классов, которая отражает наше понимание процесса взаимодействия некоторых из перечисленных абстракций в сценарии приема и выполнения заказа. Мы дополнили эту диаграмму некоторыми украшениями атрибутов, играющих важную роль в функционировании каждого из классов.
Основные мотивы введения именно такой структуры классов связаны с учетом перехода между экземплярами классов. Получив заказ, мы бы хотели, в частности, сформировать маркер, обозначающий клиента, сделавшего заказ; для этого необходимо перейти от экземпляра класса заказа (order) обратно к клиенту (customer). Получив расходную накладную, надо возвратиться к клиенту и к сотруднику отдела продаж для передачи информации об отгрузке; это означает, что нам потребуется
продолжение следует...
Часть 1 10 Архитектура клиент-сервер: складской учет 10.1. Анализ
Часть 2 - 10 Архитектура клиент-сервер: складской учет 10.1. Анализ
Ответы на вопросы для самопроверки пишите в комментариях, мы проверим, или же задавайте свой вопрос по данной теме.
Комментарии
Оставить комментарий
Объектно-ориентированный анализ и проектирование
Термины: Объектно-ориентированный анализ и проектирование