Архитектура ИТ решений. Часть 1. Архитектура предприятия

I. Вступление

Архитектура распределяет массы и объемы.
Вдохновение превращает инертный камень в драму.
Ле Корбюзье.

Недавно столкнулся со следующей ситуацией, одна крупная ИТ компания подбирала для себя архитектора, с целью доработки компьютерной платформы «собственного исполнения». Такая работа, естественно, требовала привлечения специалиста высокой квалификации. А как это сделать дешево и сердито, чтобы призванный варяг был «и чтец и жнец и на дуде игрец»? Решили без всяких излишеств разработчика ПО, поименовать архитектором, и заполучить помимо кодировщика, еще и профессионала, способного разобраться с чужими решениями, до проектировать их на свое усмотрение, принимать самостоятельные решения и т.п…

Когда стали выяснять, а как же в организации вообще обстоит дело с архитектурой, обозначились следующие тенденции. Есть ряд высококвалифицированных разработчиков, позиционируемых как архитекторы. Помимо непосредственно создания кода, они выполняют достаточно низкоуровневое проектирование различных технологических систем и задают вектор и горизонт их развития. Решения представлены ими в основном в виде текстовых описаний, разбавленных небольшим количеством схем, в основном производных от диаграмм компонентов. Каждый из архитекторов представляется уникальным и эксклюзивным носителем знаний, а по сути — является узким местом в процессе производства программных продуктов. Ведь на практике без его постоянных уточняющих консультаций, воспользоваться результатом евонной деятельности практически невозможно. Полная, логически выстроенная, структурированная картинка сложного решения есть лишь в его голове.

И документации вроде бы много, но она разрознена по репозиториям проектов, Вики системам и т.п. Найти логически целостное описание решения и рекомендации по его использованию крайне сложно, а уж проследить ответвляющиеся частные технические решения по цепочке: от потребностей пользователя, до конечной поставки заказчику, вообще не реально, И это несмотря на то, что для заказчика обычно готовится некая версия на базе типового продукта, доработанного в соответствии с его специфическими потребностями. А ведь иногда бывает так необходимо отследить, например, с кем связан компонент, который предполагается использовать при проектировании нового модуля. С кем он, так сказать, разделен шестью рукопожатиями, и какое пагубное влияние могут оказать все эти неучтенные связи на стабильность его поведения.

Подобная ситуация царит во многих крупных ИТ компаниях. Вроде есть архитекторы и архитектурные советы и прочие атрибуты «высокой» архитектуры, а порядка в этом царстве не наблюдается. По вышеперечисленным симптомам, выходит, что на предприятии свирепствует – «острая архитектурная недостаточность».

Мне стало интересно разобраться со всеми аспектами архитектуры, собрав в данной статье структурированно и последовательно информацию о том, что же такое ИТ архитектура, кто такие ИТ архитекторы, и «с чем их едят».

II. Определение понятия «архитектура»

А что можно думать об архитектуре?
Она, как солнце: большая, блестящая и она рядом.
Роджер Желязны. (Мастер сновидений)

Давайте для начала пройдемся по определениям.

Архитектура системы — принципиальная организация системы, воплощенная в её элементах, их взаимоотношениях друг с другом и со средой, а также принципы, направляющие её проектирование и эволюцию.

Очень скупая формулировка и развернуть ее, проиллюстрировав в полной мере смысл, сложно. Поэтому постараемся сузить проблематику и оттолкнемся от чего-то меньшего, например, составной части этой системы:

Архитектура программного обеспечения (англ. software architecture) — совокупность важнейших решений об организации программной системы. Архитектура включает:

• выбор структурных элементов и их интерфейсов, с помощью которых составлена система, а также их поведения в рамках сотрудничества структурных элементов;
• соединение выбранных элементов структуры и поведения, во всё более крупные системы;
• архитектурный стиль, который направляет всю организацию — все элементы, их интерфейсы, их сотрудничество и их соединение (1)

Довольно лаконичное определение, дополнив которое можно приблизится к пониманию, что же принято ассоциировать с явлением — ИТ Архитектура.

Во-первых, это специально подобранный, набор структурных элементов, организованных определенными способами для взаимодействия друг с другом, складывающихся в единый программно-аппаратный комплекс. Я бы еще добавил: выстроенный в угоду достижения определенных бизнес целей.

Во-вторых, место «совокупности этих элементов», как части, в более крупных системах, включая поведение, точки взаимодействия и т.п. То есть возможность абстрагирования рассматриваемой архитектуры на более высокий уровень, и соответственно детализация архитектуры в наборы составных архитектур нижнего уровня.

В-третьих, использование всеми участниками — единого подхода для организации решений в процессе производства информационных систем.

Раз уж речь зашла о едином подходе, давайте внесем ясность и в этот вопрос:

Архитектурный подход (англ. architectural framework) — соглашения, принципы и практики для описания архитектуры, установленные для конкретной области применения и/или конкретным сообществом заинтересованных лиц (2).

Ведь в ходе проектирования, разработки, развития и модернизации программной системы, «совокупность решений о ее организации» (Архитектура), требует постоянного обсуждения со всеми заинтересованными лицами проекта, включая бизнес. Опять же принципиально, чтобы все при этом выстраивали перед собой одну и туже картинку, в том числе учитывающую текущее актуальное состояние архитектуры.



Итак, размявшись на общих положениях и задав направление для исследования понятия Архитектура, продолжим углубляться в суть этого явления.

1. Разделы ИТ Архитекторы

Поскольку понятие ИТ архитектуры охватывает целый букет аспектов производства программных продуктов, начиная еще от определения целей автоматизации и заканчивая аж утилизацией устаревшего в какой-то момент ПО, принято делить его на несколько частей:

1) Информационная архитектура (Enterprise Information Architecture, сокр. EIA), набор методик и инструментов, описывающий информационную модель предприятия. Включает:

• базы данных и хранилища данных;
• информационные потоки (как внутри организации, так и связи с внешним миром).

2) Архитектура прикладных решений (Enterprise Solution Architecture сокр. ESA) – представляет архитектуру приложений, включающую в себя совокупность программных продуктов и интерфейсов между ними. Делится на два направления:

• область разработки прикладных систем;
• портфель прикладных систем.

3) Техническая архитектура (Enterprise Technical Architecture сокр. ETA) — совокупность программно-аппаратных средств, методов и стандартов, обеспечивающих эффективное функционирование приложений. Описывает полное представление инфраструктуры предприятия, включая:

• информацию об инфраструктуре предприятия;
• системное программное обеспечение (СУБД, системы интеграции);
• стандарты на программно-аппаратные средства;
• средства обеспечения безопасности (программно-аппаратные);
• системы управления инфраструктурой.

Плюс к этому добавляется и архитектура самого предмета автоматизации:

4) Бизнес-архитектура предприятия (Enterprise Business Architecture, ЕВА) — целевое построение организационной структуры предприятия, увязанное с его миссией, стратегией, бизнес-целями. В ходе построения бизнес-архитектуры определяются необходимые бизнес-процессы, информационные и материальные потоки, а также организационно-штатная структура.

Соответственно для работы с каждым из вышеперечисленных разделов, требуется своя группа заинтересованных лиц, имеющих различную квалификацию и предпочтения, а возможно и цели. Поэтому многочисленные этапы ведения проекта порождают артефакты, описывающие аспекты архитектуры в разных стилях и жанрах. В добавок, они создаются чаще всего разнородными инструментами, используя разнообразные нотации, приемы, представления и т.п.

Стало быть, каждому разделу архитектуры соответствует как минимум одна группа стейкхолдеров, имеющая свои взгляды на представления и методы описания архитектуры. Подыщем определение для этой реалии.

Архитектурная группа описаний (англ. architectural view) — представление системы в целом с точки зрения связанного набора интересов. Каждая группа описаний относится к одному или более стейкхолдеру. Термин «группа описаний» употребляется для выражения архитектуры системы при некотором методе описания (2).

Разобравшись вкратце с концепцией, направлениями и разделами архитектуры, а также выявив несовпадения в представлениях архитектуры разными группами заинтересованных лиц, перейдем к разбору непосредственно самих этих представлений (артефактов), отражающих архитектуру.

2. Представления ИТ Архитекторы

Нередко наблюдаю ситуации, когда очень интересные и перспективные замыслы гинут в болоте непонимания, только лишь из-за оторванности генератора идеи от общего уровня сознания профсообщества. Иными словами, он пытается донести концепцию, которая в его мыслях сложена в цельную и стройную идею, выдавая окружающим лишь ее “огрызки”: «ну ведь остальное и так понятно». А это «остальное» действительно не всегда понятно для электората, и он голосует против бредовой и непонятной с его точки зрения идеи, своим равнодушием и игнорированием. Автор же задумки зачастую просто не смекает, почему же все пошло не так, и отчего никто не проникся чудо решением.

По всей вероятности нужна была какая-то подводка. А очень может быть, сначала надо было открыть людям целый новый мир, и только потом, в его свете, доносить эту свою идею. Это сродни тому, как иностранцу, не владеющему твоим родным языком, объяснять на нем теорию относительности Эйнштейна. Особенно если ты ее сам как-то не очень…

Очевидно, что и для эффективного представления архитектурных решений всем заинтересованным лицам, требуется некий способ, позволяющий доступно, но достаточно развернуто донести их суть до максимально широкого круга лиц. Таким способом может служить принятый в организации стандарт — Архитектурное описание и соответствующие методы их поддержания. Для более точного осмысления этого явления, пустим в ход и их определение:

Архитектурное описание (англ. architectural description) — рабочий продукт, использующийся для выражения архитектуры (2).

Архитектурный метод описания (англ. architectural viewpoint) — спецификация соглашений для конструирования и применения группы описаний. Шаблон или образец, по которому разрабатываются отдельные группы описаний посредством установления назначений и аудитории для группы описаний, а также приемы их создания и анализа. Метод описания устанавливает соглашения, по которым группа описаний создается, отображается и анализируется. Тем самым метод описания определяет языки (включая нотации, описания или типы продуктов), применяемые для определения группы описаний, а также все связанные методы моделирования или приемы анализа, применяемые к данным представлениям группы описаний. Данные языки и приемы применяются для получения результатов, имеющих отношение к адресуемым интересам (2).

Тем самым, выделенные архитектурные группы, используя единые архитектурные методы описания, значительно повышают эффективность своей работы, достигая максимально согласованного и целостного восприятия обсуждаемых проблем.

Но можно ли загнать специалистов разных направлений, имеющих разную квалификацию, а возможно и образ мышления, в единые рамки, и действительно ли это так необходимо?

Например, диаграмма, описывающая формирование целей и показателей на основании выявления стекхолдеров, вызовов и их проблематики см. рис.1, по своей природе очень сильно отличается от диаграмм со схемой прокладки сети, а также диаграмм в нотации UML и прочих.


Рисунок 1. Модель выработки целей и показателей

На практике использование разнородных артефактов является большой проблемой, поскольку теряется возможность сквозной трассировки архитектурных решений от целей и стратегий к потребностям, далее к описанию бизнес-процессов и функций системы, от них к структуре данных и поведенческим моделям, от моделей к макетам экранов и т.д. по цепочке. Ведь создают все эти артефакты специалисты разных архитектурных групп, которые формировались сами по себе, подбирая годами под себя оптимальные инструменты и методики.

Фиксируя все эти разнообразные описания и представления, возникает резонный вопрос: Как же их объединить в некий всеобъемлющий контекст?

Например, для разработки больших информационных систем еще в конце прошлого века использовали модель Закмана (3), в качестве схемы организации архитектурных артефактов.
Модель Закмана основана на дисциплине классической архитектуры и призвана обеспечить общее толкование архитектурных аспектов и предоставить набор перспектив, или структур (framework), для описания сложных корпоративных систем.

Сама модель представляется в виде матрицы — таблицы, имеющей пять строк и шесть столбцов, см. рис. 2. Каждая ячейка таблицы – презентует набор артефактов, раскрывающих один из насущных аспектов архитектуры.


Рисунок 2. Представление модели Закмана

Примечательно, что основная идея матрицы помимо того, чтобы вынудить заполнить все ячейки, не пропустив важные характеристики системы, состоит и в определении последовательности заполнения. Ведь только заполнив одни ячейки, открывается возможность на основании их заполнить следующие, пока пазлы не сложатся в цельную картинку. Таким образом, различные по своему представлению архитектурные описания ложатся в разные ячейки матрицы и ею же увязываются в единое архитектурное полотно.

Стоит отметить, что на рисунке шестая строка соответствует уже не уровню описания архитектуры, а уровню работающей системы или предприятия в целом.

Модель Закмана со временем дорабатывалась и послужила прародителем для многих архитектурных каркасов и спецификаций.

Одной из таких актуальных спецификаций является например, графический язык ArchiMate, содержащий набор понятий для описания архитектуры предприятия и фреймворк, представляющий логическую структуру для классификации этой информации Последняя версия стандарта 3.0 вышла в июне 2016 года.

В ArchiMate, при создании моделей, используются базовые понятия «элемент» и «отношение» см. рис.3. На основе элементов и отношений строятся модели предприятия или его отдельных частей.


Рисунок 3. Основные понятия ArchiMate 3.0

Вся прелесть подхода состоит в том, что элементами могут быть проекции самых разнообразных реальных сущностей и явлений, встречающихся в жизни. Например, мотивационные элементы (стейкхолдеры, драйвер мотивации, цель, результат, ценность и т.д.), элементы организации и поведения (исполнители, роли, процессы, функции, события, взаимодействие и т.д.), бизнес элементы (информационный актив, соглашение, продукт/услуга, компонент приложения, интерфейс приложения, автоматизируемая функция и т.д.), технологические элементы (узел/ресурс, устройство, коммуникационная сеть, технологический процесс и т.д.). Каждый вид элемента представлен на диаграммах своим уникальным обозначением. Таким образом в одном информационном пространстве могут сочетаться столь разные отражения сущностей, явлений, событий, действий и т.д., образующих архитектуру предприятия.

Сами модели располагают в одной из ячеек каркаса на пересечении Слоя (уровень представления) и Аспекта. Схематично структура фреймворка представлена на рис. 4.


Рисунок 4. Слои фреймворка ArchiMate 3.0

В качестве Слоев рассматриваются конструктивные субсистемы предприятия, образующие некое самодостаточное представление (срез) организации. А Аспекты в свою очередь относят элементы, к одному из трех основных типов:

1) Активный структурный элемент (active structure element) позиционирует его, как некую сущность, которая способна выполнять определенные действия

2) Пассивный структурный элемент (passive structure element) позиционирует его, как некоторый объект, над котором выполняются действия.

3) Элемент поведения (behavior element) определяется как некоторая единица действия, выполняемая одним или несколькими активными структурными элементами.

Более подробно ознакомится со спецификацией можно в обзоре ArchiMate (4).

Такого рода инструменты позволяют объединить в единое информационное пространство разнородные аспекты архитектуры, используя унифицированное архитектурное описание и методы, обеспечивая трассировку между диаграммами и элементами.

Погрузившись во все эту «карусель» сложностей и разнообразия возникает один немаловажный вопрос: А всегда ли необходимо выполнять такой сложный и ресурсоемкий процесс описания архитектуры? На самом деле существует несколько подходов к ее построению, например:

1) Стандартный подход, заключается в разработке или выборе на начальном этапе общей схемы и правил для описания архитектуры. На основании выработанных стандартов, описывается базовая (текущая) архитектура, и отталкиваясь от нее, проектируется целевая (новая). Определив разницу, формируют мероприятия по переходу от базовой архитектуры к целевой. Только после этого начинается конструирование, приобретение и разработка компонентов системы. В качестве недостатков, можно выделить: существенные начальные инвестиций, как финансовые, так и временные. Также этот подход может привести к тому, что называется «паралич из-за анализа».

2) Подход «статус-кво». Разработка рассматривается как реакция на те или иные возникающие затруднения или воздействия.

3) Сегментный подход, опирается на модель разработки сегментов архитектуры в рамках общей структурированной схемы. Он сосредотачивается на главных областях бизнеса. Позволяет сократить возможные риски, обеспечить снижение начальных затрат и добиться быстрой отдачи от проекта. Могут возникнуть проблемы на этапе интеграции сегментов.

3. Резюме раздела

Итак сделаем краткую выжимку из рассмотренного нами материала:

1. Архитектура предприятия связывает бизнес-потребности предприятия, информационные технологии, процессы стратегического бизнес-планирования, прикладные информационные системы и процессы их сопровождения.
2. В процессе разработки и поддержания архитектуры предприятия участвуют разные группы заинтересованных лиц, имеющие различные требования к ее представлениям (архитектурный подход);
3. Для удобства, архитектуру принято делить на разделы, соответствующие разным архитектурным зонам и подходам;
4. Для разных архитектурных групп и подходов существуют различные группы описания (визуализации) архитектуры.
5. Для удобства организации работы с разнородными артефактами используют архитектурные методы описания, представляющие собой специальные фреймворки и спецификации, и позволяющие работать со всеми артефактами в едином визуальном пространстве. Использование подобных конструкций помогает с одной стороны, логически разбить все представления архитектуры на отдельные разделы для упрощения их формирования и восприятия, а с другой – обеспечить возможность рассмотрения целостной архитектуры с изолированных точек зрения или соответствующих уровней абстракции.
6. В зависимости от потребностей и возможностей предприятия, можно выбрать один из нескольких архитектурных подходов, различающихся по объему и составу выполняемых работ, что в свою очередь определяет уровень затрат и качество проектирования.

Более подробно ознакомиться с материалом можно на: моем Youtub канале, посвященном вопросам: проектирования программных продуктов, ИТ архитектуре и социальной инженерии.

Со следующей частью статьи можно ознакомиться, перейдя по ссылке

Список литературы

1. Википедия. Архитектура программного обеспечения. [электронный ресурс] — Режим доступа: ru.wikipedia.org/wiki/Архитектура_программного_обеспечения, свободный. — Загл. с экрана.

2. Свободная энциклопедия Википедия. Архитектура системы. Режим доступа: ru.wikipedia.org/wiki/Архитектура_системы, свободный. — Загл. с экрана.

3. Ю.М, Мадорская. Схема Захмана при разработке требований к ИС. б.м.: Практика проектирования систем.-2015. [электронный ресурс]. Режим доступа: reqcenter.pro/zachman-framework, свободный. — Загл. с экрана.

4. Рубенчик, Андрей. Моделирование архитектуры предприятия. Обзор языка ArchiMate. Корпоративный менеджмент. [электронный ресурс]. Режим доступа: www.cfin.ru/itm/standards/ArchiMate.shtml, свободный. — Загл. с экрана…

5. БудуГуру, Сайт. ИТ-архитектор. Режим доступа buduguru.org/profession/2, свободный. — Загл. с экрана.