مقاله کاربرد معماری سرویس گرا در رایانش ابری

بخشی از مقاله

چکیده

معماریهای سرویس گرا به عنوان سبک معماری که از سرویس گرایی پشتیبانی مینمایند، تعریف میگردد و سرویس گرایی نیز شیوهی تفکری مبتنی بر سرویس و توسعهی سرویس گرا و برآیند آنهاست. ازآنجاکه معماریهای رایانش ابری مبتنی بر معماریهای سرویس گرا بوده و متناسب با سبک معماریهایی میباشند که از سرویس گرایی پشتیبانی مینمایند و راهکارهای ابری نیز همان راهکارهای معماری سرویس گراست؛ لذا جهت درک بهتر معماریهای مرجع در رایانش ابری، باید در ابتدا رابطهی میان معماری سرویس گرا و مفهوم رایانش ابری را درک نمود که این مسئله تنها محدود به سطح معماری نمیگردد بلکه در سطوح راهحل و سرویس نیز حائز اهمیت است.

در این مقاله سعی شده است تا با مروری بر مفاهیم اولیه در رایانش ابری و مفاهیم سرویس گرایی، به برقراری ارتباط بین این دو مفهوم و سپس برقراری ارتباط بین مؤلفهها در سطوح معماری پرداخته شود و در انتها نیز معماری مرجع ارائهشده توسط شرکت IBM در رایانش ابری، با مدل معماری مرجع سرویس گرا که توسط Open Groupاستانداردسازی شده، تلفیق گردیده و به عنوان مدلی بنیادین جهت ارائهی معماری مرجع در رایانش ابری ارائه گردد.

مقدمه

بسیاری بر این باور هستند که رایانش ابری انقلابی است که آینده فناوری اطلاعات را متحول خواهد ساخت. حضور موفق رایانش ابری در زمینه ارائه نرمافزارها و سرویسهای قدرتمند پردازشی غیر محلی و ذخیرهسازی از طریق اینترنت، موجب شده است که دیدگاه سنتی مبتنی بر سرورها و پردازشهای محلی را از جنبههای مختلف دچار چالش نماید؛ اما آنچه مشخص است بدون معماری سرویس گرا رسیدن به ابر، امری غیرممکن به نظر میرسد. انعطافپذیری و ماژولار بودن روشهای مبتنی بر سرویس موجب شده است سرویس گرایی به عنوان پایه اساسی برای فنآوریهای در حال ظهور نظیر ابر در نظر گرفته شود.

مفاهیم عمومی موضوع معماری

معماری یک طراحی سطح بالا از کلیه عناصر یک سیستم است.

معماری نشاندهنده مجموعه عناصر سیستم و نحوه ارتباط آنها با یکدیگر است.

ویژگیهای یک معماری خوب عبارتاند از : قابلفهم بودن، دربرگیرنده موارد اصلی کاربری سیستم، قابلیت استفاده مجدد، انعطافپذیری نسبت به تغییرات و تعریف واسطها به طوری که وابستگی میان زیر سیستمها کم باشد.

سرویس

سرویس واحدی از کار است که توسط ارائهدهنده سرویس انجام میشود تا نتیجه مطلوب برای درخواستکننده سرویس را مهیا نماید. هردوی ارائهدهنده و درخواستکننده سرویس، نقش هائی هستند که بوسیله عوامل نرمافزاری به جای عوامل انسانی انجام میشوند.

وب سرویس

وب سرویس طبق تعریف ارائهشده از طرف W3C عبارت است از "یک سیستم نرمافزاری که برای پشتیبانی از تعامل سازگار ماشین به ماشین بر روی شبکه طراحیشده است.".[1] این تعریف، سیستمهای متفاوت زیادی را در برمیگیرد ولی در عمل معمولاً اشاره به میزبان و مشتریهایی دارد که تبادل داده در آنها از طریق پروتکل انتقال ابر متن 1 انجام میشود.

وب سرویسها راهی برای دسترسی به یک واسط استاندارد بین برنامهها ی کاربردی متفاوت میباشد و به کمک آنها دسترسی مشتری به برنامههای میزبان تحت شبکه راحتتر میشود.

معماری سرویس گرا

سبکی از معماری که هدف آن دستیابی به اتصال سست در ارتباطات بین مؤلفههای نرمافزاری است.

رایانش ابری

رایانش ابری مدلی است برای فراهم آوردن دسترسی فراگیر، آسان و بر اساس تقاضای کاربر از طریق شبکه، مجموعهای از منابع رایانشی قابل پیکربندی - همچون: شبکهها، سرورها، فضای ذخیره سازی، برنامههای کاربردی و سرویسها - است که بتوانند با کمترین کار و زحمت و یا نیاز به دخالت فراهمکننده سرویس به سرعت فراهمشده یا آزاد - رها - گردند

معماری سرویس گرا تعریف معماری سرویس گرا

معماری سرویس گرا سبکی از معماری است که هدف آن دستیابی به اتصال سست2 در ارتباطات بین مؤلفههای نرمافزاری است.[3] معماری سرویس گرا راهی برای توسعهی سیستمهای توزیعشده است که در آن، مؤلفههای سیستم سرویسهای مستقلی هستند و در کامپیوترهایی که در مناطق جغرافیایی مختلف پراکندهاند، اجرا میشوند. پروتکل استاندارد مبتنی بر XML همچون WSDL3 و SOAP4 برای پشتیبانی از ارتباطات سرویس و مبادلهی اطلاعات طراحی شدند. درنتیجه، سرویسها مستقل از سکو و زبان پیادهسازی هستند. [4] سیستمهای نرمافزاری میتوانند با ترکیب سرویسهای محلی و سرویسهای خارجی مربوط به تأمینکنندگان مختلف ساخته شوند، به طوری که بین سرویسهای سیستم تعامل پیوستهای وجود داشته باشد

ایده کلی SOA در شکل 1 نشان دادهشده است. تأمینکنندگان سرویس، سرویسها را طراحی و پیاده سازی کرده و واسط این سرویسها را مشخص میکنند و در گام بعدی اطلاعاتی راجع به این سرویسها را در یک بایگانی قابلدسترسی منتشر مینمایند.

شکل :1 ایده کلی SOA

متقاضی / درخواست کننده سرویس که قصد استفاده از سرویس را دارد ، با استفاده از بایگانی سرویس مشخصات سرویس موردنظر را کشف و مکان تأمینکنندهی سرویس را پیداکرده و برنامه کاربردی خود را به آن سرویس پیوندمی دهد و با استفاده از پروتکلهای سرویس استاندارد، با آن ارتباط برقرار کنند

از دیدگاه معماری ، SOA یک شیوه معماری است که سرویس گرایی را پشتیبانی میکند.

معماری سرویس گرا رهیافتی برای ساخت سیستمهای توزیعشده است که کارکردهای نرمافزاری را در قالب سرویس ارائه میکند. این سرویسها هم توسط دیگر نرمافزارها قابل فراخوانی هستند و هم برای ساخت سرویسهای جدید مورداستفاده قرار میگیرند، این رهیافت برای یکپارچهسازی فناوریها در محیطی که انواع مختلفی از سکوهای نرمافزاری و سختافزاری وجود دارد ایده آل است.

: WSDL استانداردی برای تعریف واسط سرویس است. این استاندارد مشخص می کند که عملیات های سرویس و انقیاد سرویس ها چگونه باید تعریف شود.

4  Simple Object Access Protocol

: SOAP یک استاندارد مبادله ی پیام است که از ارتباطات بین سرویس ها پشتیبانی می کند. این استاندارد مولفه های اساسی و اختیاری پیامهای مبادله شده بین سرویس ها را تعریف می کند.

لایه های معماری سرویس گرا

معماری سرویس گرا راهکار مناسبی برای ارائه سیستمهای اطلاعاتی توزیعشده بر اساس ساختار سرویس میباشد . سرویسها درواقع به یک سیستم یا کاربر نهایی خدمات خاصی را عرضه می کنند . این معماری از عناصری تشکیلشده است که به دو رده عملکردی و کیفی قابلتقسیم است. پشته معماری سرویس گرا در شکل 2 نشان دادهشده است.

شکل :2 لایههای معماری سرویس گرا

معماری مرجع مدل سرویس گرایی

این معماری که توسط Open Group استانداردسازی شده است شامل لایههای عملیاتی - زیرساخت - ، لایه مؤلفههای سرویس ، لایه سرویس ، لایه فرآیندهای تجاری و لایه ارتباط با مصرفکننده است.

در لایه مؤلفههای سرویس و لایه سرویس انواع سرویسهای متعارف و موردنیاز ارائه میشود.

شکل :3 معماری مرجع SOA ارائهشده توسط [6] OPENGroup

رایانش ابری

رایانش ابری مدلی است برای فراهم آوردن دسترسی فراگیر، آسان و بر اساس تقاضای کاربر از طریق شبکه، به مجموعهای از منابع رایانشی قابل پیکربندی - همچون: شبکهها، سرورها، فضای ذخیرهسازی،برنامههای کاربردی و سرویسها - که بتوانند با کمترین کار و زحمت و یا نیاز به دخالت فراهمکننده سرویس به سرعت فراهمشده یا آزاد - رها - گردند

مشخصات کلی مدل رایانش ابری

رایانش ابری دارای 5 ویژگی اساسی، سه شکل سرویسدهی و چهار شکل پیادهسازی میباشد که در ادامه به بررسی آنها میپردازیم.

ویژگیهای اساسی رایانش ابری

رایانش ابری دارای 5 ویژگی اساسی میباشد که عبارتاند از:

1.    سرویسهای مبتنی بر تقاضا
2.    دسترسی گسترده به شبکه
3.    یکپارچهسازی منابع
4.    انعطافپذیری سریع
5.    یکپارچهسازی منابع

سرویسهای مبتنی بر تقاضا

مشتری میتواند یکجانبه امکانات رایانشی همچون زمان استفاده از سرور و فضای ذخیرهسازی در شبکه را در موقع نیاز به صورت خودکار و بدون نیاز به دخالت انسان بدست آورد

دسترسی گسترده به شبکه

قابلیتهای موجود روی شبکه در دسترس هستند و با مکانیزم های استاندارد که برای ارتقای استفاده بسترهای ناهمگون کلاینت های ضعیف و قوی - همچون گوشیهای موبایل، تبلت ها، لپتاپها و ایستگاههای کاری - میباشد قابلدسترسی میباشد. 

یکپارچهسازی منابع

منابع رایانشیِ فراهمکننده سرویس تجمیع شدهاند تا با بهکارگیری مدل چند مشتریه و تخصیص و بازپسگیری پویای منابع فیزیکی، به چندین مشتری خدمترسانی کنند، این ویژگی باعث میشود تا حالتی از عدم وابستگی به مکان وجود داشته باشد که در آن مشتری عموماً کنترل یا دانشی درباره محل دقیق منابع فراهمشده ندارد ولی ممکن است در سطوح بالاتر انتزاعی قادر به تعیین محل منابع - مثل: کشور، استان یا مرکز داده - باشد. نمونههایی از منابع عبارتاند از: فضای ذخیرهسازی، قدرت پردازشی، حافظه و پهنای باند شبکه

انعطاف پذیری سریع

برای دسترسی سریع به مقیاس موردنظر ، امکانات و قابلیتها میتوانند به سرعت و به شکل انعطافپذیر، در بعضی موارد به صورت خودکار، در اختیار قرار گیرند و یا رها شوند. از دید مشتری امکاناتی قابلدسترسی موجود در ابر اغلب نامحدود به نظر میآیند و میتوانند به هر مقدار و در هر زمان تخصیص داده شوند

اندازهگیری سرویسدهی

سیستمهای ابری استفاده از منابع را به شکل خودکار کنترل و بهینه میکنند،این کار با بکارگیری توانایی اندازهگیری در سطحی از تجرید که مناسب نوع سرویس مورداستفاده - همچون فضای ذخیره سازی، قدرت پردازشی، پهنای باند و حساب کاربران فعال - است انجام میشود . میزان استفاده از منابع میتواند به شکلی شفاف هم برای مشتری و هم برای فراهمکننده نظارت، کنترل و گزارش داده شود.

روشهای سرویسدهی در رایانش ابری

سرویسدهی در ابر به 3 شکل انجام میشود:

1.    زیرساخت به عنوان سرویس

2.    بستر به عنوان سرویس

3.    نرمافزار به عنوان سرویس

شکل :4 روش های سرویس دهی در ابر

روشهای پیادهسازی رایانش ابری

ابرها به 4 شکل ممکن پیادهسازی میشوند که عبارتاند از:

1.    ابر خصوصی
2.    ابر گروهی
3.    ابر عمومی
4.    ابر ترکیبی

شکل :5 انواع ابر در رایانش ابری

معماری رایانش ابری هدف از ایجاد معماری رایانش ابری

بیشک اولین گام در ارائهی یک فناوری، ایجاد چارچوب و ساختار برای آن فناوری میباشد که با ارائهی این چارچوب در قالب معماری، میتوان جایگاه و عملکرد کلیهی مؤلفههای معماری را ارائه مینماید.