面向服务架构

同义词 SOA架构一般指面向服务架构

面向服务的体系结构，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。

中文名: SOA架构

外文名: SOA framework
应用学科: 通信

面向服务架构简介

这种具有中立的接口定义（没有强制绑定到特定的实现上）的特征称为服务之间的松耦合。松耦合系统的好处有两点，一点是它的灵活性，另一点是，当组成整个应用程序的每个服务的内部结构和实现逐渐地发生改变时，它能够继续存在。而另一方面，紧耦合意味着应用程序的不同组件之间的接口与其功能和结构是紧密相连的，因而当需要对部分或整个应用程序进行某种形式的更改时，它们就显得非常脆弱。

对松耦合的系统的需要来源于业务，应用程序需要根据业务的需要变得更加灵活，以适应不断变化的环境，比如经常改变的政策、业务级别、业务重点、合作伙伴关系、行业地位以及其他与业务有关的因素，这些因素甚至会影响业务的性质。我们称能够灵活地适应环境变化的业务为按需（On demand）业务，在按需业务中，一旦需要，就可以对完成或执行任务的方式进行必要的更改。

虽然面向服务的体系结构不是一个新鲜事物，但它却是更传统的面向对象的模型的替代模型，面向对象的模型是紧耦合的，已经存在二十多年了。虽然基于 SOA 的系统并不排除使用面向对象的设计来构建单个服务，但是其整体设计却是面向服务的。由于它考虑到了系统内的对象，所以虽然 SOA 是基于对象的，但是作为一个整体，它却不是面向对象的。不同之处在于接口本身。SOA 系统原型的一个典型例子是通用对象请求代理体系结构（Common Object Request Broker Architecture，CORBA），它已经出现很长时间了，其定义的概念与 SOA 相似。

然而，现在的 SOA 已经有所不同了，因为它依赖于一些更新的进展，这些进展是以可扩展标记语言（标准通用标记语言的子集）为基础的。通过使用基于 XML 的语言（称为Web 服务描述语言（Web Services Description Language，WSDL））来描述接口，服务已经转到更动态且更灵活的接口系统中，非以前 CORBA 中的接口描述语言（Interface Description Language，IDL）可比了。

SOA开发运行平台的Web 服务并不是实现 SOA 的惟一方式。前面刚讲的 CORBA 是另一种方式，这样就有了面向消息的中间件（Message-Oriented Middleware）系统，比如 IBM 的 MQseries。但是为了建立体系结构模型，您所需要的并不只是服务描述。您需要定义整个应用程序如何在服务之间执行其工作流。您尤其需要找到业务的操作和业务中所使用的软件的操作之间的转换点。因此，SOA 应该能够将业务的商业流程与它们的技术流程联系起来，并且映射这两者之间的关系。例如，给供应商付款的操作是商业流程，而更新您的零件数据库，以包括进新供应的货物却是技术流程。因而，工作流还可以在 SOA 的设计中扮演重要的角色。

此外，动态业务的工作流不仅可以包括部门之间的操作，甚至还可以包括与不为您控制的外部合作伙伴进行的操作。因此，为了提高效率，您需要定义应该如何得知服务之间的关系的策略，这种策略常常采用服务级协定和操作策略的形式。

最后，所有这些都必须处于一个信任和可靠的环境之中，以同预期的一样根据约定的条款来执行流程。因此，安全、信任和可靠的消息传递应该在任何 SOA 中都起着重要的作用。

面向服务架构特征

SOA的服务级别抽象图，如下图1所示：

SOA的服务级别抽象图

图1SOA的服务级别抽象图

基于以上图示．SOA具有以下五个特征：

1、可重用

一个服务创建后能用于多个应用和业务流程。

2、松耦合

服务请求者到服务提供者的绑定与服务之间应该是松耦合的。因此，服务请求者不需要知道服务提供者实现的技术细节，例如程序语言、底层平台等等。

3、明确定义的接口

服务交互必须是明确定义的。Web服务描述语言（Web Services Description Language，WSDL）是用于描述服务请求者所要求的绑定到服务提供者的细节。WSDL不包括服务实现的任何技术细节。服务请求者不知道也不关心服务究竟是由哪种程序设计语言编写的。

4、无状态的服务设计

服务应该是独立的、自包含的请求，在实现时它不需要获取从一个请求到另一个请求的信息或状态。服务不应该依赖于其他服务的上下文和状态。当产生依赖时，它们可以定义成通用业务流程、函数和数据模型。

5、基于开放标准

当前SOA的实现形式是Web服务，基于的是公开的W3C及其他公认标准．采用第一代Web服务定义的SOAP、WSDL和UDDI以及第二代Web服务定义的WS-*来实现SOA。

面向服务架构基本特点

SOA的目标在于让IT系统变得更有弹性，以便更灵活、更快地响应不断改变的企业业务需求，解决软件领域一直以来存在的“如何重用软件功能”问题。采用SOA来构建信息平台，无疑是未来的发展方向。

SOA的5大基本特征为软件功能重用提供了解决的办法。

①服务之间通过简单、精确定义的接口进行通信，不涉及底层编程接口和通信模型。

②粗粒度性：粗粒度服务提供一项特定的业务功能，采用粗粒度服务接口的优点在于使用者和服务层之间不必再进行多次的往复，一次往复就足够了。

③松耦合性：松耦合性要求SOA架构中的不同服务之间应该保持一种松耦合的关系，也就是应该保持一种相对独立无依赖的关系。这样的好处有两点，首先是具有灵活性，其次当组成整个应用程序的服务内部结构和实现逐步地发生变化时，系统可以继续地独立存在。而紧耦合意味着应用程序的不同组件之间的接口与其功能和结构是紧密相连的，因而当需要对部分或整个应用程序进行某种形式的更改时这种结构就显得非常脆弱。

④位置透明性：位置透明性要求SOA系统中的所有服务对于其调用者来说都是位置透明的，也就是说，每个服务的调用者只需要知道想要调用的是哪一个服务，但并不需要知道所调用服务的物理位置在哪。

⑤协议无关性：协议无关性要求每一个服务都可以通过不同的协议来调用。

另外，在许多传统的IT系统的内在部分采用的是硬连接，这种结构很难让企业快速响应市场的变化，而SOA能够重复利用企业现有的资源，可以减轻企业运营成本，提升资源的使用效率，并且减轻企业维护人员的工作量，减少潜在的风险以及管理费用。在业务方面和IT方面带来许多优势：

①服务给精确的业务流程带来灵活性；

②使用服务来改善客户服务，而不必担心底层复杂的IT基础架构；

③可以迅速创建新的业务流程和复杂的应用程序，以适应市场变化；

④借助安全、易管理的集成环境，成为响应能力更强的IT组织；

⑤通过使用预装的、可重复使用的服务构建模块，缩短开发和部署周期；

⑥通过使用服务来降低复杂性和维护成本；

⑦是增强而不是替换现有的IT系统。

面向服务架构元素

面向服务的体系结构中的角色包括：如下图所示：

面向服务的体系结构中的角色

1、服务请求者：服务请求者是一个应用程序、一个软件模块或需要一个服务的另一个服务。它发起对注册中心中的服务的查询，通过传输绑定服务，并且执行服务功能。服务请求者根据接口契约来执行服务。

2、服务提供者：服务提供者是一个可通过网络寻址的实体，它接受和执行来自请求者的请求。它将自己的服务和接口契约发布到服务注册中心，以便服务请求者可以发现和访问该服务。

图2面向服务的体系结构中的角色

3、服务注册中心：服务注册中心是服务发现的支持者。它包含一个可用服务的存储库，并允许感兴趣的服务请求者查找服务提供者接口。

面向服务的体系结构中的每个实体都扮演着服务提供者、请求者和注册中心这三种角色中的某一种（或多种）。面向服务的体系结构中的操作包括：

发布：为了使服务可访问．需要发布服务描述以使服务请求者可以发现和调用它。

查询：服务请求者定位服务．方法是查询服务注册中心来找到满足其标准的服务。

绑定和调用：在检索完服务描述之后，服务请求者继续根据服务描述中的信息来调用服务。

面向服务的体系结构中的构件包括：

（1）服务：可以通过已发布接口使用服务，并且允许服务使用者调用服务。

（2）服务描述：服务描述指定服务使用者与服务提供者交互的方式。它指定来自服务的请求和响应的格式。服务描述可以指定一组前提条件、后置条件和/或服务质量（Q0S）级别。

面向服务架构利用价值

对 SOA 的需要来源于需要使业务 IT 系统变得更加灵活，以适应业务中的改变。通过允许强定义的关系和依然灵活的特定实现，IT 系统既可以利用现有系统的功能，又可以准备在以后做一些改变来满足它们之间交互的需要。

下面举一个具体的例子。一个服装零售组织拥有 500 家国际连锁店，它们常常需要更改设计来赶上时尚的潮流。这可能意味着不仅需要更改样式和颜色，甚至还可能需要更换布料、制造商和可交付的产品。如果零售商和制造商之间的系统不兼容，那么从一个供应商到另一个供应商的更换可能就是一个非常复杂的软件流程。通过利用 WSDL 接口在操作方面的灵活性，每个公司都可以将它们的现有系统保持现状，而仅仅匹配 WSDL 接口并制订新的服务级协定，这样就不必完全重构它们的软件系统了。这是业务的水平改变，也就是说，它们改变的是合作伙伴，而所有的业务操作基本上都保持不变。这里，业务接口可以作少许改变，而内部操作却不需要改变，之所以这样做，仅仅是为了能够与外部合作伙伴一起工作。

另一种形式是内部改变，在这种改变中，零售组织现在决定它还将把连锁零售商店内的一些地方出租给专卖流行衣服的小商店，这可以看作是采用店中店（store-in-store）的业务模型。这里，虽然公司的大多数业务操作都保持不变，但是它们现在需要新的内部软件来处理这样的出租安排。尽管在内部软件系统可以承受全面的检修，但是它们需要在这样做的同时不会对与现有的供应商系统的交互产生大的影响。在这种情况下，SOA 模型保持原封不动，而内部实现却发生了变化。虽然可以将新的方面添加到 SOA 模型中来加入新的出租安排的职责，但是正常的零售管理系统继续如往常一样。

为了延续内部改变的观念，IT 经理可能会发现，软件的新配置还可以以另外的一种方式加以使用，比如出租粘贴海报的地方以供广告之用。这里，新的业务提议是通过在新的设计中重用灵活的 SOA 模型得出的。这是来自 SOA 模型的新成果，并且还是一个新的机会，而这样的新机会在以前可能是不会有的。

垂直改变也是可能的，在这种改变中，零售商从销售他们自己的服装完全转变到专门通过店中店模型出租地方。如果垂直改变完全从最底层开始的话，就会带来 SOA 模型结构的显著改变，与之一起改变的还可能有新的系统、软件、流程以及关系。在这种情况下，SOA 模型的好处是它从业务操作和流程的角度考虑问题而不是从应用程序和程序的角度考虑问题，这使得业务管理可以根据业务的操作清楚地确定什么需要添加、修改或删除。然后可以将软件系统构造为适合业务处理的方式，而不是在许多现有的软件平台上常常看到的其他方式。

正如您可以看到的，在这里，改变和 SOA 系统适应改变的能力是最重要的部分。对于开发人员来说，这样的改变无论是在他们工作的范围之内还是在他们工作的范围之外都有可能发生，这取决于是否有改变需要知道接口是如何定义的以及它们相互之间如何进行交互。与开发人员不同的是，架构师的作用就是引起对 SOA 模型大的改变。这种分工，就是让开发人员集中精力于创建作为服务定义的功能单元，而让架构师和建模人员集中精力于如何将这些单元适当地组织在一起，它已经有十多年的历史了，通常用统一建模语言（Universal Modeling Language，UML），并且描述成模型驱动的体系结构（Model-Driven Architecture，MDA）。

对于面向同步和异步应用的，基于请求/响应模式的分布式计算来说，SOA是一场革命。一个应用程序的业务逻辑（business logic）或某些单独的功能被模块化并作为服务呈现给消费者或客户端。这些服务的关键是他们的松耦合特性。例如，服务的接口和实现相独立。应用开发人员或者系统集成者可以通过组合一个或多个服务来构建应用，而无须理解服务的底层实现。举例来说，一个服务可以用.NET或J2EE来实现，而使用该服务的应用程序可以在不同的平台之上，使用的语言也可以不同。

面向服务架构SOA特性

面向服务架构6.1概述

SOA服务具有平台独立的自我描述XML（标准通用标记语言的子集）文档。Web服务描述语言（WSDL，WebServicesDescriptionLanguage）是用于描述服务的标准语言。

SOA服务用消息进行通信，该消息通常使用XMLSchema来定义（也叫做XSD，XMLSchemaDefinition）。消费者和提供者或消费者和服务之间的通信多见于不知道提供者的环境中。服务间的通讯也可以看作企业内部处理的关键商业文档。

在一个企业内部，SOA服务通过一个扮演目录列表（directorylisting）角色的登记处（Registry）来进行维护。应用程序在登记处（Registry）寻找并调用某项服务。统一描述，定义和集成（UDDI，UniversalDescription，Definition，andIntegration）是服务登记的标准。

每项SOA服务都有一个与之相关的服务品质（QoS，qualityofservice）。QoS的一些关键元素有安全需求（例如认证和授权），可靠通信（译注：可靠消息是指，确保消息“仅且仅仅”发送一次，从而过滤重复信息。），以及谁能调用服务的策略。

为什么选择SOA？

不同种类的操作系统，应用软件，系统软件和应用基础结构（applicationinfrastructure）相互交织，这便是IT企业的现状。一些现存的应用程序被用来处理当前的业务流程（businessprocesses），因此从头建立一个新的基础环境是不可能的。企业应该能对业务的变化做出快速的反应，利用对现有的应用程序和应用基础结构（applicationinfrastructure）的投资来解决新的业务需求，为客户，商业伙伴以及供应商提供新的互动渠道，并呈现一个可以支持有机业务（organicbusiness）的构架。SOA凭借其松耦合的特性，使得企业可以按照模块化的方式来添加新服务或更新现有服务，以解决新的业务需要，提供选择从而可以通过不同的渠道提供服务，并可以把企业现有的或已有的应用作为服务，从而保护了现有的IT基础建设投资。

如图1的例子所示，一个使用SOA的企业，可以使用一组现有的应用来创建一个供应链复合应用（supplychaincompositeapplication），这些现有的应用通过标准接口来提供功能。

面向服务架构6.2服务架构

为了实现SOA，企业需要一个服务架构，服务消费者（serviceconsumer）可以通过发送消息来调用服务。这些消息由一个服务总线（servicebus）转换后发送给适当的服务实现。这种服务架构可以提供一个业务规则引擎（businessrulesengine），该引擎容许业务规则被合并在一个服务里或多个服务里。这种架构也提供了一个服务管理基础（servicemanagementinfrastructure），用来管理服务，类似审核，列表（billing），日志等功能。此外，该架构给企业提供了灵活的业务流程，更好地处理控制请求（regulatoryrequirement），例如SarbanesOxley（SOX），并且可以在不影响其他服务的情况下更改某项服务。

面向服务架构6.3SOA基础结构

要运行，管理SOA应用程序，企业需要SOA基础，这是SOA平台的一个部分。SOA基础必须支持所有的相关标准，和需要的运行时容器。图3所示的是一个典型的SOA基础结构。

SOAP，WSDL，UDDI

WSDL，UDDI和SOAP是SOA基础的基础部件。WSDL用来描述服务；UDDI用来注册和查找服务；而SOAP，作为传输层，用来在消费者和服务提供者之间传送消息。SOAP是Web服务的默认机制，其他的技术为可以服务实现其他类型的绑定。一个消费者可以在UDDI注册表（registry）查找服务，取得服务的WSDL描述，然后通过SOAP来调用服务。

WS-IBasicProfile

WS-IBasicProfile，由Web服务互用性组织（WebServicesInteroperabilityOrganization）提供，是SOA服务测试与互用性所需要的核心构件。服务提供者可以使用BasicProfile测试程序来测试服务在不同平台和技术上的互用性。

J2EE和.Net

尽管J2EE和.NET平台是开发SOA应用程序常用的平台，但SOA不仅限于此。像J2EE这类平台，不仅为开发者自然而然地参与到SOA中来提供了一个平台，还通过他们内在的特性，将可扩展性，可靠性，可用性以及性能引入了SOA世界。新的规范，例如JAXB（JavaAPIforXMLBinding），用于将XML文档定位到Java类；JAXR（JavaAPIforXMLRegistry）用来规范对UDDI注册表（registry）的操作；XML-RPC（JavaAPIforXML-basedRemoteProcedureCall）在J2EE1.4中用来调用远程服务，这使得开发和部署可移植于标准J2EE容器的Web服务变得容易，与此同时，实现了跨平台（如.NET）的服务互用。

面向服务架构6.4服务品质

在企业中，关键任务系统（mission-criticalsystem，译注：关键任务系统是指如果一个系统的可靠性对于一个组织是至关重要的，那么该系统就是该企业的关键任务系统。比如，电话系统对于一个电话促销企业来说就是关键任务系统，而文字处理系统就不那么关键了。）用来解决高级需求，例如安全性，可靠性，事物。当一个企业开始采用服务架构作为工具来进行开发和部署应用的时候，基本的Web服务规范，像WSDL，SOAP，以及UDDI就不能满足这些高级需求。正如前面所提到的，这些需求也称作服务品质（QoS，qualityofservices）。与QoS相关的众多规范已经由一些标准化组织（standardsbodies）提出，像W3C（WorldWideWebConsortium）和OASIS（theOrganizationfortheAdvancementofStructuredInformationStandards）。下面的部分将会讨论一些QoS服务和相关标准。

安全

Web服务安全规范用来保证消息的安全性。该规范主要包括认证交换，消息完整性和消息保密。该规范吸引人的地方在于它借助现有的安全标准，例如，SAML（asSecurityAssertionMarkupLanguage）来实现web服务消息的安全。OASIS正致力于Web服务安全规范的制定。

可靠

在典型的SOA环境中，服务消费者和服务提供者之间会有几种不同的文档在进行交换。具有诸如“仅且仅仅传送一次”（once-and-only-oncedelivery），“最多传送一次”（at-most-oncedelivery），“重复消息过滤”（duplicatemessageelimination），“保证消息传送”（guaranteedmessagedelivery）等特性消息的发送和确认，在关键任务系统（mission-criticalsystems）中变得十分重要。WS-Reliability和WS-ReliableMessaging是两个用来解决此类问题的标准。这些标准现在都由OASIS负责。

策略

服务提供者有时候会要求服务消费者与某种策略通信。比如，服务提供商可能会要求消费者提供Kerberos安全标示，才能取得某项服务。这些要求被定义为策略断言（policyassertions）。一项策略可能会包含多个断言。WS-Policy用来标准化服务消费者和服务提供者之间的策略通信。

控制

当企业着手于服务架构时，服务可以用来整合数据仓库（silosofdata），应用程序，以及组件。整合应用意味着例如异步通信，并行处理，数据转换，以及校正等进程请求必须被标准化。在SOA中，进程是使用一组离散的服务创建的。BPEL4WS或者WSBPEL（WebServiceBusinessProcessExecutionLanguage）是用来控制这些服务的语言。WSBPEL目前也由OASIS负责。

管理

随着企业服务的增长，所使用的服务和业务进程的数量也随之增加，一个用来让系统管理员管理所有运行在多相环境下的服务的管理系统就显得尤为重要。WSDM（WebServicesforDistributedManagement）规定了任何根据WSDM实现的服务都可以由一个WSDM适应（WSDM-compliant）的管理方案来管理。

其它的qos特性，比如合作方之间的沟通和通讯，多个服务之间的事务处理，都在WS-Coordination和WS-Transaction标准中描述，这些都是OASIS的工作。

面向服务架构6.5SOA不是Web服务

在理解SOA和Web服务的关系上，经常发生混淆。根据2003年4月的Gartner报道，YefimV.Natis就这个问题是这样解释的：“Web服务是技术规范，而SOA是设计原则。特别是Web服务中的WSDL，是一个SOA配套的接口定义标准：这是Web服务和SOA的根本联系。”从本质上来说，SOA是一种架构模式，而Web服务是利用一组标准实现的服务。Web服务是实现SOA的方式之一。用Web服务来实现SOA的好处是你可以实现一个中立平台，来获得服务，而且随着越来越多的软件商支持越来越多的Web服务规范，你会取得更好的通用性。

面向服务架构6.6SOA的优势

SOA的概念并非什么新东西，SOA不同于现有的分布式技术之处在于大多数软件商接受它并有可以实现SOA的平台或应用程序。SOA伴随着无处不在的标准，为企业的现有资产或投资带来了更好的重用性。SOA能够在最新的和现有的应用之上创建应用；SOA能够使客户或服务消费者免予服务实现的改变所带来的影响；SOA能够升级单个服务或服务消费者而无需重写整个应用，也无需保留已经不再适用于新需求的现有系统。总而言之，SOA以借助现有的应用来组合产生新服务的敏捷方式，提供给企业更好的灵活性来构建应用程序和业务流程。

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