Архитектурные спецификации (эталонные модели)

Архитектура информационной технологии или системы (АИТС) – это комплекс взаимоувязанных решений на базе основополагающих принципов выбора стандартов и технологий для создания взаимодействующих программ в ИС, а также для формирования требований к необходимым для разработки и функционирования этих программ технологическим, техническим и телекоммуникационным средствам и иным видам обеспечения.

Можно выделить три основные задачи создания АИТС:

1) описать в общем виде структуру требований к программным и информационным системам, используя некоторые стандартизированные подходы описания, формализации и реализации информационных технологий и систем;

2) выделить на основании сделанного описания функциональные области, в которых необходимо применение унифицированных, единых для всех программных и информационных решений; 3

3) произвести отбор спецификаций и стандартов, описывающих обязательные и рекомендуемые решения для тех или иных функций, в соответствии с некоторыми общими принципами стандартизации в области ИТ/ИС.

Таким образом, суть деятельности по созданию архитектуры программного обеспечения – концептуальная и функциональная стандартизация (профилирование стандартов), т.е. определение архитектурных и базовых спецификаций в области ИТ и условий их использования с привязкой к конкретным функциям АИТС. Общими подходами в области АИТС являются:

• ориентация на открытые системы и международные стандарты, вплоть до декларирования полного отказа от использования решений, имеющих статус стандартов "де-факто";

• активное использование международного опыта, глобализация решений, приоритет международных стандартов над национальными;

• наличие сводного каталога базовых спецификаций, использующего систему статусов для жизненного цикла стандартов и определения условий их использования;

• публичный характер документов в области разработки и использования архитектур, в большом числе случаев – публичные процедуры их подготовки и верификации;

• использование XML в качестве метаязыка для моделирования информационных структур и обмена данными;

• ориентация на взаимодействие и использование internet-технологий и Web-сервисов при межсистемном взаимодействии;

• приоритетное внимание, уделяемое проблемам обеспечения совместимости с унаследованными системами, выбывающим стандартам и процедурам миграции программного обеспечения.

Задача построения целостной, непротиворечивой и системно развивающейся модели построения архитектурных спецификаций в полной мере до сих пор не решена. Американский Офис управления программой архитектуры федерального предприятия (FEA-PMO) признает проблемы с внедрением компонентной архитектуры в федеральных агентствах и "коллекционирует" скептическое отношение к возможности получения обещаемых выгод и преимуществ со стороны различных правительственных агентств. Немецкий документ SAGA устанавливает "модель распределенной обработки ODP-PMI" в качестве приоритетной модели описания систем, но на практике в текущей версии SAGA освоено менее четверти всех идей и подходов, предложенных в референтной модели Open Distributed Processing (ODP). Великобритания одной из первых стран в мире приступила к проекту построения стандартизированной среды взаимодействия ИТ/ИС путем составления каталога обязательных к применению стандартов, опираясь на использование эталонных моделей и используя свою, построенную в значительной степени эмпирическим путем, таксономию архитектурных спецификаций. В настоящее время наиболее прогрессивными разработками в рамках деятельности международных стандартизующих организаций являются разработки Совета по стандартизации в области информационных и коммуникационных технологий (Information and Communications Technologies Standards Board – ICTSB), который реализует наиболее комплексный подход к проблематике в области архитектурных спецификаций и объединяет опыт многих международных и национальных стандартизирующих организаций.

Метод архитектурных спецификаций применяется для формирования концептуального базиса и определения семантической структуры важнейших разделов ИТ. Как правило, базис реализуется посредством разработки эталонных моделей, образующих методологическое ядро ИТ. Эти модели определяют структуризацию конкретных разделов ИТ, задавая тем самым контекст разработки соответствующих этим разделам стандартов. Эталонные модели могут рассматриваться в качестве фундаментальных моделей (законов) в пространстве ИТ (информационно-технологической "материи").

Наиболее известны следующие эталонные модели (в квадратных скобках приведена ссылка на соответствующий стандарт, описывающий эталонную модель) [20]:

• базовая эталонная модель взаимосвязи открытых систем (Basic Reference Model for Open Systems Interconnection RM-OSI) [ISO 7498:1984, Information processing systems – Open Systems Interconnection, Basic Reference Model, ITU-T Rec. X.200 (1994)];

• руководство по окружению открытых систем POSIX (Portable Operating System Interface for Computer Environments – RM API) [ISO/IEC DTR 14252, Portable Operating System Interface for Computer Environments – POSIX-IEEE, P1003.0, Draft Guide to the POSIX OSE, February 1995];

• эталонная модель для открытой распределенной обработки (Reference Model for Open Distributed Processing – RM ODP) [ITU-T Rec. 902 | ISO/IEC 10746-2:1995, Reference Model for Open Distributed Processing];

• эталонная модель управления данными (Reference Model for Data Management – RM DM) [DIS 9075:1992, Information technology. Reference Model for Data Management];

• эталонная модель компьютерной графики (Reference Model of Computer Graphics – RMCG) [ISO/IEC 11072:1992, Information Technology. Computer Graphics – Computer Graphics Reference Model];

• эталонная модель текстовых и офисных систем (Text and Office Systems Reference Model) [ISO/IEC TRTOSM-1, Information technology. Text and office systems reference model. Part 1. Basic reference model].

• Общая модель распределенных офисных приложений [ISO/IEC 10031/1:1991, Information technology – Text communication – Distributed-office-applications model. Part 1. General model].

Указанные эталонные модели определяют архитектуру наиболее важных и достаточно независимых разделов ИТ. Таким образом, каждая эталонная модель представляет собой концептуальный и методологический базис конкретного раздела ИТ, определяя структуру множества базовых спецификаций, соответствующих данному разделу.

Рассмотрим подробнее в качестве примера эталонную модель открытой распределенной обработки [3].

Эталонная модель открытой распределенной обработки RM ODP определена в комплексе международных стандартов ITU-T Rec. 902 I ISO/IEC 10746. Information Technology – Open Distributed Processing – Reference Model и базируется на концепциях, установленных в соответствии с современными достижениями в области систем распределенной обработки, а также на формальном описании способов спецификации архитектур. Основная цель комплекса стандартов состоит в определении коммуникационной архитектуры уровня приложений эталонной модели взаимодействия открытых систем OSI RM. Благодаря этому становится возможным создание распределенных систем, способных к использованию средств от различных поставщиков, в контексте среды, удовлетворяющей требованиям OSI. Комплекс стандартов состоит из четырех частей.

1. ITU-T Rec. Х.901 | ISO/IEC 10746-1:1998. Обзор. Эта часть содержит мотивационный обзор ODP, в рамках которого рассматриваются, определяются и развиваются ключевые концепции и дается представление об архитектуре ODP Здесь содержатся рекомендации пользователям по способам интерпретации и применения эталонной модели при создании систем распределенной обработки, а также описание областей стандартизации, выраженное на языке эталонных точек в соответствии с рекомендациями ITU-T.

2. ITU-T Rec. Х.902 | ISO/IEC 10746-2:1998. Основы. В этой части определяются концепция и аналитические границы для формализованного описания систем распределенной обработки.

3. ITU-T Rec. Х.903 | ISO/IEC 10746-3. Архитектура. Эта часть содержит спецификации характеристик, которые необходимы для придания распределенной обработке свойства открытости.

4. ITU-T Rec. Х.904 | ISO/IEC 10746-4. Архитектурная семантика. Эта часть включает в себя правила использования концепций моделирования, характерных для ODP и определенных в рекомендациях ITU-T серии Х.900.

Использование концепций, установленных в эталонной модели ODP RM, позволяет объективно строить системы, обладающие следующими качествами:

• открытость – обеспечивается как переносимость компонентов системы, так и возможность совместного функционирования компонентов, в том числе функционирующих в составе различных систем;

• интегрируемость – обеспечивается возможность интеграции различных систем и ресурсов в состав целого без необходимости дорогостоящих разработок. Это предполагает возможность объединения систем с различными архитектурами, ресурсами и поведением. Такая интеграция помогает добиться функционирования распределенной системы в гетерогенной среде;

• гибкость – обеспечивается способность систем как к развитию, так и к приспособлению к имеющимся и предполагаемым действиям способностям наследуемых систем;

• модульность – обеспечивается возможность автономной работы для отдельных частей системы, остающихся взаимосвязанными. Это качество является базовым для обеспечения гибкости;

• управляемость – обеспечивается возможность для управления, контроля и наблюдения за поведением ресурсов, входящих в состав системы;

• прозрачность – для приложений обеспечивается маскирование деталей и особенностей механизмов, используемых для решения проблем, обусловленных распределенностью системы;

• федеративность – обеспечивается возможность комбинирования системы с системами, принадлежащими другим административным или техническим доменам в целях обеспечения работы;

• безопасность – обеспечивается гарантия того, что система и данные защищены от несанкционированного проникновения и воздействия.

Модель ODP RM строится: на использовании подхода объектного моделирования к спецификации систем; при специфицировании систем различных взаимоувязанных точек зрения; при определении инфраструктуры системы представления об обеспечении прозрачности в распределенной системе для системных приложений; рамочных соглашений для поддержания системного соответствия.

Модель ODP RM определяет пять точек зрения на систему:

1) организационная – описывает постановку цели, области применения, способы и правила применения;

2) информационная – описывает выражение (проявление) и семантику обрабатываемых системой данных, форматы и модели данных;

3) вычислительная – описывает разделение приложения на функциональные модули и определяет их интерфейсы;

4) инженерная – представляет распределение отдельных элементов системы по физическим ресурсам, а также их связи;

5) технологическая – описывает технологии, используемые при реализации системы.

С целью широкого использования и развития принципа открытой распределенной обработки под эгидой группы управления объектами (Object Management Group – OMG) разрабатывается большое количество спецификаций с использованием международных стандартов "де-юре": стандарт для доступа к сервисам брокера объектных запросов в архитектуре CORBA (OMG Document Number 91.12.1), стандарт языка спецификации интерфейсов объектов IDLISO/IEC 14750:1998, стандарт архитектуры открытого распределенного управления (ODMA) ISO/IEC 13244:1998.

В процессе разработки находятся следующие эталонные модели: конформности (подобия – Conformality) и методы тестирования конформности, называемые также методами аттестационного тестирования; основ общей безопасности (Generic Security Frameworks); качества OSI-сервиса (Quality of Service for OSI).

Анализ архитектурных спецификаций ИТ показывает, что современная методологическая база открытых систем представляет собой сложную систему концептуальных, структурных, функциональных, поведенческих и лингвистических моделей, взаимосвязанных между собой, а также вспомогательных процедур и средств. При этом следует отметить динамичность развития всей этой системы, поддерживаемого целенаправленной деятельностью развитой инфраструктуры специализированных международных институтов.