Một thành phần quan trọng của thiết kế hệ thống thông tin là thiết kế của kiến trúc lớp vật lý, lớp này mô tả phần cứng, phần mềm và môi trường mạng của hệ thống. Thiết kế kiến trúc lớp vật lý chủ yếu xuất phát từ các yêu cầu phi chức năng, chẳng hạn như các yêu cầu về vận hành, hiệu suất, bảo mật, văn hóa và chính trị. Có thể phân phối từ thiết kế kiến trúc lớp vật lý bao gồm kiến trúc và đặc tả phần cứng và phần mềm. Trong môi trường ngày nay, hầu hết các hệ thống thông tin được trải dài trên hai hoặc nhiều máy tính. Ví dụ, một hệ thống dựa trên Web sẽ chạy trong trình duyệt trên máy tính để bàn nhưng sẽ tương tác với máy chủ Web (và có thể cả các máy tính khác) qua Internet. Hệ thống hoạt động hoàn toàn bên trong mạng của công ty có thể có chương trình Visual Basic (1) được cài đặt trên một máy tính nhưng tương tác với máy chủ cơ sở dữ liệu ở nơi khác trên mạng. Do đó, một bước quan trọng của thiết kế là tạo thiết kế lớp kiến trúc vật lý, kế hoạch về cách hệ thống sẽ được phân phối trên các máy tính và phần cứng và phần mềm nào sẽ được sử dụng cho mỗi máy tính (ví dụ: Windows, Linux). Nhìn chung các hệ thống được xây dựng để sử dụng phần cứng và phần mềm hiện có trong tổ chức, vì vậy kiến trúc hiện tại và cơ sở hạ tầng phần cứng và phần mềm thường hạn chế sự lựa chọn. Các yếu tố khác như tiêu chuẩn công ty, các thỏa thuận cấp phép trang web và mối quan hệ giữa sản phẩm và nhà cung cấp cũng có thể yêu cầu nhóm dự án thiết kế kiến trúc, phần cứng và phần mềm. Tuy nhiên, nhiều tổ chức có sẵn nhiều loại cơ sở hạ tầng khác nhau hoặc đang tìm kiếm các dự án thí điểm để thử nghiệm cho các kiến trúc, phần cứng và phần mềm mới. Chính điều này cho phép nhóm dự án chọn một kiến trúc trên cơ sở các yếu tố quan trọng khác.
ĐỀ TÀI THIẾT KẾ KIẾN TRÚC LỚP VẬT LÍ (PHYSICAL ARCHITECTURE LAYER DESIGN) THIẾT KẾ KIẾN TRÚC LỚP VẬT LÝ MỤC LỤC TỔNG QUAN Một thành phần quan trọng thiết kế hệ thống thông tin thiết kế kiến trúc lớp vật lý, lớp mô tả phần cứng, phần mềm môi trường mạng hệ thống Thiết kế kiến trúc lớp vật lý chủ yếu xuất phát từ yêu cầu phi chức năng, chẳng hạn yêu cầu vận hành, hiệu suất, bảo mật, văn hóa trị Có thể phân phối từ thiết kế kiến trúc lớp vật lý bao gồm kiến trúc đặc tả phần cứng phần mềm Trong môi trường ngày nay, hầu hết hệ thống thông tin trải dài hai nhiều máy tính Ví dụ, hệ thống dựa Web chạy trình duyệt máy tính để bàn tương tác với máy chủ Web (và máy tính khác) qua Internet Hệ thống hoạt động hồn tồn bên mạng cơng ty có chương trình Visual Basic (1) cài đặt máy tính tương tác với máy chủ sở liệu nơi khác mạng Do đó, bước quan trọng thiết kế tạo thiết kế lớp kiến trúc vật lý, kế hoạch cách hệ thống phân phối máy tính phần cứng phần mềm sử dụng cho máy tính (ví dụ: Windows, Linux) Nhìn chung hệ thống xây dựng để sử dụng phần cứng phần mềm có tổ chức, kiến trúc sở hạ tầng phần cứng phần mềm thường hạn chế lựa chọn Các yếu tố khác tiêu chuẩn công ty, thỏa thuận cấp phép trang web mối quan hệ sản phẩm nhà cung cấp yêu cầu nhóm dự án thiết kế kiến trúc, phần cứng phần mềm Tuy nhiên, nhiều tổ chức có sẵn nhiều loại sở hạ tầng khác tìm kiếm dự án thí điểm để thử nghiệm cho kiến trúc, phần cứng phần mềm Chính điều cho phép nhóm dự án chọn kiến trúc sở yếu tố quan trọng khác CÁC THÀNH PHẦN CỦA KIẾN TRÚC LỚP VẬT LÝ Mục tiêu hướng tới Mục tiêu việc thiết kế kiến trúc lớp vật lý xác định phần phần mềm ứng dụng gán cho phần cứng Trong phần trước tiên thảo luận yếu tố kiến trúc để hiểu cách phần mềm chia thành phần khác Sau đó, thảo luận ngắn gọn loại phần cứng mà phần mềm đặt vào Mặc dù có nhiều cách mà thành phần phần mềm đặt thành phần phần cứng, có ba kiến trúc ứng dụng sử dụng ngày nay: kiến trúc dựa máy chủ, kiến trúc dựa máy khách kiến trúc máy khách-máy chủ Kiến trúc phổ biến kiến trúc máy khách-máy chủ 3 THIẾT KẾ KIẾN TRÚC LỚP VẬT LÝ Các thành phần 2.1 Thành phần kiến trúc (Architectural Components) Các thành phần kiến trúc hệ thống phần mềm phần cứng Các thành phần phần mềm hệ thống phát triển phải xác định sau phân bổ cho thành phần phần cứng khác mà hệ thống hoạt động Mỗi thành phần kết hợp theo nhiều cách khác Tất hệ thống phần mềm chia thành bốn chức Chức lưu trữ liệu (được liên kết với tồn đối tượng nằm lớp quản lý liệu) (2) Hầu hết chương trình ứng dụng yêu cầu liệu lưu trữ truy xuất, cho dù thông tin tệp nhỏ, chẳng hạn ghi nhớ trình xử lý văn tạo hay sở liệu lớn lưu trữ hồ sơ kế toán tổ chức Đây liệu ghi lại mơ hình cấu trúc (thẻ CRC (3) sơ đồ lớp) Chức thứ hai logic truy cập liệu (liên kết với lớp thao tác truy cập liệu nằm lớp quản lý liệu) (4), trình xử lý cần thiết để truy cập liệu, thường có nghĩa truy vấn sở liệu SQL Chức thứ ba logic ứng dụng (nằm vấn đề lớp miền) (5), đơn giản phức tạp, tùy thuộc vào ứng dụng Đây logic ghi lại mơ hình chức (sơ đồ hoạt động trường hợp sử dụng) hành vi (trình tự, giao tiếp máy trạng thái hành vi) Chức thứ tư logic trình bày (nằm lớp tương tác người với máy tính) (6) , trình bày thơng tin cho người dùng chấp nhận lệnh người dùng (giao diện người dùng) Bốn chức khối xây dựng ứng dụng Ba thành phần phần cứng hệ thống máy khách, máy chủ mạng kết nối máy tính Máy tính khách thiết bị đầu vào đầu sử dụng người dùng thường máy tính để bàn máy tính xách tay, chúng thiết bị cầm tay, điện thoại di động, thiết bị đầu cuối chuyên dụng, …Máy chủ thường máy tính lớn sử dụng để lưu trữ phần mềm phần cứng mà có quyền truy cập Máy chủ có nhiều loại: máy tính lớn (máy tính lớn, mạnh thường có giá hàng triệu la), máy tính mini (máy tính lớn có giá hàng trăm nghìn la) máy tính siêu nhỏ (máy tính để bàn nhỏ thường sử dụng giá 50.000 đô la trở lên) Mạng kết nối máy tính khác tốc độ từ kết nối điện thoại di động modem chậm phải quay số, đến mạng chuyển tiếp khung ln bật tốc độ trung bình, đến kết nối băng thông rộng bật nhanh modem cáp, DSL mạch T1 (7) 2.2 Kiến trúc dựa máy chủ (Server-Based Architectures) Các kiến trúc máy tính kiến trúc dựa máy chủ, với máy chủ (thường máy tính lớn trung tâm) thực tất bốn chức ứng dụng Máy khách (thường thiết bị đầu cuối) cho phép người dùng gửi nhận tin nhắn đến từ máy tính chủ Các máy khách bắt tổ hợp phím gửi chúng đến máy chủ để xử lý chấp nhận THIẾT KẾ KIẾN TRÚC LỚP VẬT LÝ hướng dẫn từ máy chủ hiển thị Được mơ tả hình bên dưới: Kiến trúc đơn giản thường hoạt động tốt Phần mềm ứng dụng Máy khách / (thiết bị đầu cuối) Máy chủ lưu trữ (máy tính lớn) Hình Logic trình bày Logic ứng dụng Logic truy cập liệu Lưu trữ liệu phát triển lưu trữ máy tính, tất liệu máy tính Bởi tất thư qua máy chủ trung tâm nên có điểm kiểm sốt Vấn đề với mạng dựa máy chủ máy chủ phải xử lý tất thông báo Khi nhu cầu ngày nhiều ứng dụng phát triển, nhiều máy chủ trở nên tải nhanh chóng xử lý tất yêu cầu người dùng Thời gian phản hồi trở nên chậm nhà quản lý mạng buộc ngày nhiều tiền để nâng cấp máy chủ Thật khơng may, nâng cấp có giá trị lớn đắt tiền; khó để nâng cấp nhiều mà bỏ tiền 2.3 Kiến trúc dựa máy khách (Client-Based Architectures) Với kiến trúc dựa máy khách, máy khách máy tính cá nhân mạng cục (LAN) máy chủ máy chủ mạng Phần mềm ứng dụng máy khách chịu trách nhiệm logic trình bày, logic ứng dụng logic truy cập liệu; máy chủ lưu trữ liệu Kiến trúc đơn giản thường hoạt động tốt Tuy nhiên, nhu cầu ứng dụng mạng ngày nhiều, mạch mạng trở nên tải Vấn đề mạng dựa máy khách tất liệu máy chủ phải chuyển đến máy khách để xử lý Ví dụ: Giả sử người dùng muốn hiển thị danh sách tất nhân viên có bảo hiểm nhân thọ công ty Tất liệu sở liệu phải từ máy chủ nơi sở liệu lưu trữ qua mạng cho máy khách, sau kiểm tra ghi để xem có khớp với liệu mà người dùng yêu cầu hay khơng Điều làm q tải mạng nguồn máy khách THIẾT KẾ KIẾN TRÚC LỚP VẬT LÝ Máy khách Máy chủ (máy vi tính) Hình Logic trình bày Logic ứng dụng Logic truy cập liệu Lưu trữ liệu 2.4 Kiến trúc Máy khách – Máy chủ (Client–Server Architectures) Hầu hết tổ chức ngày chuyển sang kiến trúc máy khách-máy chủ, cố gắng cân việc xử lý máy khách máy chủ cách hai thực số chức ứng dụng Trong kiến trúc này, máy khách chịu trách nhiệm logic trình bày, máy chủ chịu trách nhiệm logic truy cập liệu lưu trữ liệu Logic ứng dụng nằm máy khách máy chủ phân chia hai Máy khách hiển thị hình mơ tả bên gọi máy khách dày, béo chứa phần lớn logic ứng dụng Thực tiễn tạo kiến trúc máy khách-máy chủ Máy khách Máy chủ (máy tính siêu nhỏ, máy tính mini máy tính lớn) Hình Logic trình bày Logic ứng dụng Logic truy cập liệu Lưu trữ liệu cách sử dụng máy khách mỏng hỗ trợ ứng dụng máy khách mỏng tốn chi phí bảo trì Ví dụ, nhiều hệ thống dựa Web thiết kế với trình duyệt Web thực trình bày, với logic ứng dụng tối thiểu sử dụng ngôn ngữ lập trình Java máy chủ Web có logic ứng dụng, logic truy cập liệu lưu trữ liệu 6 THIẾT KẾ KIẾN TRÚC LỚP VẬT LÝ Kiến trúc máy khách-máy chủ có bốn lợi ích quan trọng Đầu tiên quan trọng chúng mở rộng Điều có nghĩa dễ dàng tăng giảm khả lưu trữ xử lý máy chủ Nếu máy chủ trở nên tải, cần thêm máy chủ khác để nhiều máy chủ sử dụng để thực logic ứng dụng, logic truy cập liệu lưu trữ liệu Chi phí để nâng cấp nâng cấp theo bước nhỏ thay chi hàng trăm nghìn để nâng cấp máy chủ lớn Thứ hai, kiến trúc máy khách-máy chủ hỗ trợ nhiều loại máy khách máy chủ khác Có thể kết nối máy tính sử dụng hệ điều hành khác để người dùng chọn loại máy tính họ thích (ví dụ: kết hợp máy tính Windows Apple Macintoshes mạng) Phần mềm trung gian loại phần mềm hệ thống thiết kế để dịch phần mềm nhà cung cấp khác Phần mềm trung gian cài đặt máy khách máy chủ Phần mềm máy khách giao tiếp với phần mềm trung gian, phần mềm định dạng lại thông báo thành ngôn ngữ tiêu chuẩn mà phần mềm trung gian hỗ trợ phần mềm máy chủ hiểu Thứ ba, kiến trúc máy chủ thin-client (8) sử dụng tiêu chuẩn Internet, thật dễ dàng để tách biệt rõ ràng logic trình bày, logic ứng dụng logic truy cập liệu thiết kế nên thứ độc lập Ví dụ: logic trình bày thiết kế HTML XML để định cách trang xuất hình (ví dụ: màu sắc, phông chữ, thứ tự mục, từ cụ thể sử dụng, nút lệnh, loại danh sách lựa chọ, …) (9) Các câu lệnh chương trình đơn giản sử dụng để liên kết phần giao diện với mô-đun logic ứng dụng cụ thể thực chức khác Các tệp HTML XML (10) xác định giao diện thay đổi mà không ảnh hưởng đến logic ứng dụng Cuối cùng, khơng có máy chủ hỗ trợ tất ứng dụng, mạng nói chung đáng tin cậy Khơng có điểm lỗi trung tâm tạm dừng toàn mạng bị lỗi, máy tính dựa máy chủ Nếu máy chủ bị lỗi mơi trường máy kháchmáy chủ, mạng tiếp tục hoạt động cách sử dụng tất máy chủ khác Kiến trúc máy khách-máy chủ có số hạn chế quan trọng, quan trọng độ phức tạp Tất ứng dụng tính tốn máy khách-máy chủ có hai phần, phần mềm máy khách phần mềm máy chủ Viết phần mềm phức tạp viết phần mềm truyền thống sử dụng kiến trúc dựa máy chủ Việc cập nhật mạng phiên phần mềm phức tạp Trong kiến trúc dựa máy chủ, có nơi mà phần mềm ứng dụng lưu trữ; để cập nhật phần mềm, cần thay Với kiến trúc máy khách-máy chủ, phải cập nhật tất máy khách tất máy chủ 2.5 Tầng Máy khách – Máy chủ (Client–Server Tiers) Có nhiều cách mà logic ứng dụng phân vùng máy khách máy chủ Ví dụ Hình ví dụ phổ biến Trong trường hợp này, máy chủ chịu trách nhiệm liệu máy khách THIẾT KẾ KIẾN TRÚC LỚP VẬT LÝ chịu trách nhiệm ứng dụng trình bày Đây gọi kiến trúc hai tầng sử dụng hai máy tính, máy khách máy chủ Hình Máy chủ ứng dụng (máy vi tính) Máy khách Máy khách (máy vi tính) Logic trình bày Logic ứng dụng Lơgic trình bày Máy chủ ứng dụng (máy vi tính) Logic ứng dụng Máy chủ sở liệu (máy vi tính, máy tính mini, máy tính lớn) Máy chủ ứng dụng (máy vi tính) Hình Logic truy cập liệu Lưu trữ liệu Logic ứng dụng Máy chủ sở liệu (máy vi tính, máy tính mini, máy tính lớn) Logic truy cập liệu Lưu trữ liệu Kiến trúc ba tầng sử dụng ba máy tính (xem Hình 4) Trong trường hợp này, phần mềm máy khách chịu trách nhiệm logic trình bày, máy chủ ứng dụng (hoặc máy chủ) chịu trách nhiệm logic ứng dụng máy chủ sở liệu riêng biệt (hoặc máy chủ) chịu trách nhiệm logic truy cập liệu lưu trữ liệu Một kiến trúc tầng n sử dụng nhiều ba máy tính Trong trường hợp này, máy khách chịu trách nhiệm trình bày, máy chủ sở liệu chịu trách nhiệm logic truy cập liệu lưu trữ liệu, logic ứng dụng trải rộng hai nhiều máy chủ khác Hình cho thấy ví dụ kiến trúc bậc n sản phẩm phần mềm gọi Consensus @nyWARE® Consensus @nyWARE® có bốn thành phần Thành phần thứ trình duyệt Web máy khách người dùng sử dụng để truy cập hệ thống nhập lệnh (logic trình bày) Thành phần thứ hai máy chủ Web đáp ứng yêu cầu người dùng, cách cung cấp trang (HTML) đồ họa (logic ứng dụng) cách gửi yêu cầu đến thành phần thứ ba (một tập hợp hai mươi tám chương trình viết ngơn ngữ lập trình C) máy chủ ứng dụng khác thực chức khác (logic THIẾT KẾ KIẾN TRÚC LỚP VẬT LÝ ứng dụng) Thành phần thứ tư máy chủ sở liệu lưu trữ tất liệu (logic truy cập liệu lưu trữ liệu) Mỗi thành phần số bốn thành phần riêng biệt, giúp dễ dàng phân tán thành phần khác máy chủ khác phân vùng logic ứng dụng hai máy chủ khác Ưu điểm kiến trúc máy khách - máy chủ n tầng so với kiến trúc hai tầng (hoặc ba tầng với hai tầng) tách biệt trình xử lý xảy để cân tải tốt máy chủ khác nhau; có khả mở rộng Trong Hình 5, có ba máy chủ riêng biệt, cấu hình cung cấp nhiều lượng so với việc sử dụng kiến trúc hai tầng với máy chủ Nếu phát máy chủ ứng dụng tải nặng, cần thay máy chủ mạnh cần đặt thêm số máy chủ ứng dụng Ngược lại, phát máy chủ sở liệu không sử dụng, lưu trữ liệu từ ứng dụng khác Có hai nhược điểm kiến trúc n tầng so với kiến trúc hai tầng (hoặc ba tầng với hai tầng) Đầu tiên, cấu hình đặt tải lớn mạng Nếu so sánh Hình 3, Hình Hình 5, thấy mơ hình cấp n u cầu nhiều giao tiếp máy chủ; tạo nhiều lưu lượng mạng hơn, cần mạng có dung lượng cao Thứ hai, việc lập trình kiểm tra phần mềm kiến trúc n tầng khó nhiều so với kiến trúc hai tầng nhiều thiết bị phải giao tiếp để hồn thành giao dịch người dùng 2.6 Tính tốn đối tượng phân tán (Distributed Objects Computing) Từ quan điểm hướng đối tượng, tính tốn đối tượng phân tán (DOC) phiên tính tốn máy khách-máy chủ DOC đại diện cho lớp phần mềm máy khách máy chủ; đó, gọi phần mềm trung gian Phần mềm trung gian hỗ trợ tương tác đối tượng mơi trường máy tính phân tán Hơn nữa, phần mềm trung gian xử lý kiến trúc mạng vật lý thực tế cách minh bạch Điều cho phép nhà phát triển tập trung vào phát triển ứng dụng bỏ qua đặc thù môi trường phân tán cụ thể Từ góc độ thực tế, DOC cho phép nhà phát triển cần tập trung vào người dùng, đối tượng phương thức ứng dụng thay lo lắng máy chủ chứa tập hợp đối tượng Đối tượng máy khách cần yêu cầu “mạng” xác định vị trí thực thi phương thức đối tượng máy chủ Về bản, điều cho phép vị trí thực đối tượng máy chủ trở nên không liên quan theo quan điểm đối tượng khách hàng Do đó, máy chủ khơng cịn định địa trực tiếp máy khách, máy chủ thêm trừ khỏi mạng mà không cần phải cập nhật mã máy khách Chỉ phần mềm trung gian phải biết địa đối tượng máy chủ Điều làm giảm đáng kể việc bảo trì mơi trường máy khách-máy chủ Tuy nhiên, phần mềm trung gian thêm lớp bổ sung máy khách máy chủ, làm giảm hiệu ứng dụng Hiện tại, có ba cách tiếp cận cạnh tranh để hỗ trợ DOC: Object Management Group (Nhóm quản lý đối tượng), Sun Microsoft Nhóm quản lý đối tượng (OMG) hỗ trợ DOC thông qua tiêu chuẩn Common Object THIẾT KẾ KIẾN TRÚC LỚP VẬT LÝ Request Broker Architecture (CORBA) (Kiến trúc nhà môi giới đối tượng) (11) Sun hỗ trợ DOC thông qua Enterprise JavaBeans (EJB) (12) Java Enterprise Edition (J2EE) (13) Tại thời điểm này, phương pháp tiếp cận hỗ trợ OMG Sun dường phát triển theo hướng khác Mặc dù Microsoft có tham gia vào OMG, Microsoft có cách tiếp cận cạnh tranh riêng để hỗ trợ DOC: net 2.7 Chọn kiến trúc vật lý (Selecting a Physical Architecture) Hầu hết hệ thống xây dựng để sử dụng sở hạ tầng có tổ chức, thường sở hạ tầng hạn chế lựa chọn kiến trúc Ví dụ: hệ thống xây dựng cho tổ chức tập trung vào máy tính lớn, kiến trúc dựa máy chủ lựa chọn tốt Các yếu tố khác tiêu chuẩn cơng ty, thỏa thuận cấp phép có mối quan hệ sản phẩm/nhà cung cấp yêu cầu nhóm dự án thiết kế kiến trúc Tuy nhiên, nhiều tổ chức có sẵn nhiều loại sở hạ tầng khác công khai tìm kiếm dự án thí điểm để thử nghiệm kiến trúc sở hạ tầng mới, cho phép nhóm dự án lựa chọn kiến trúc dựa yếu tố quan trọng khác Mỗi kiến trúc máy tính vừa thảo luận có điểm mạnh điểm yếu nó, khơng có kiến trúc tốt kiến trúc khác Vì vậy, điều quan trọng phải hiểu điểm mạnh điểm yếu kiến trúc máy tính sử dụng chúng 2.7.1 Chi phí sở hạ tầng: Một động lực mạnh kiến trúc máy khách-máy chủ chi phí sở hạ tầng (phần cứng, phần mềm mạng hỗ trợ hệ thống ứng dụng) Chi phí kiến trúc máy khách-máy chủ thấp so với kiến trúc máy chủ dựa máy tính lớn Kiến trúc máy khách-máy chủ có xu hướng rẻ kiến trúc dựa máy khách chúng đặt tải vào mạng u cầu dung lượng mạng 2.7.2 Chi phí phát triển: Chi phí phát triển hệ thống yếu tố quan trọng xem xét lợi ích tài kiến trúc máy khách-máy chủ Việc phát triển phần mềm ứng dụng cho tính tốn máy khách-máy chủ phức tạp 2.7.3 Dễ phát triển: Trong hầu hết tổ chức ngày nay, có lượng lớn ứng dụng máy tính lớn tồn đọng, hệ thống phê duyệt thiếu nhân viên để thực chúng Việc tồn đọng báo hiệu khó khăn việc phát triển hệ thống dựa máy chủ Các công cụ dành cho hệ thống dựa máy tính lớn thường khơng thân thiện với người dùng yêu cầu kỹ chuyên môn cao Kiến trúc dựa máy khách máy khách-máy chủ dựa vào cơng cụ phát triển giao diện người dùng đồ họa (Graphical User Interface - GUI) trực quan dễ sử dụng 2.7.4 Khả giao diện: Thông thường, ứng dụng dựa máy chủ chứa giao diện đơn giản dựa ký tự Ngày nay, hầu hết người dùng hệ thống mong đợi GUI giao diện dựa Web mà họ vận hành chuột đối tượng đồ họa (ví dụ: nút nhấn, danh sách thả xuống, biểu tượng, v.v.) GUI công cụ phát triển Web thường tạo để hỗ trợ ứng dụng dựa máy khách máy 10 THIẾT KẾ KIẾN TRÚC LỚP VẬT LÝ khách-máy chủ; môi trường dựa máy chủ hỗ trợ loại ứng dụng 2.7.5 Kiểm soát Bảo mật: Kiến trúc dựa máy chủ ban đầu phát triển để kiểm soát bảo mật liệu, đồng thời dễ dàng quản lý nhiều tất liệu lưu trữ vị trí Ngược lại, tính tốn máy khách - máy chủ u cầu mức độ phối hợp cao nhiều thành phần khả xảy lỗ hổng bảo mật vấn đề kiểm soát cao nhiều Khi tổ chức có hệ thống phải đảm bảo an tồn (ví dụ: ứng dụng Bộ Quốc phòng sử dụng) việc thực giải pháp thay dựa máy chủ máy tính lớn kiểm soát bảo mật cao 2.7.6 Khả mở rộng: Khả mở rộng đề cập đến khả tăng giảm dung lượng sở hạ tầng máy tính để đáp ứng nhu cầu dung lượng thay đổi Kiến trúc mở rộng tính tốn máy khách-máy chủ máy chủ thêm vào (hoặc xóa khỏi) kiến trúc nhu cầu xử lý thay đổi Ngoài ra, loại phần cứng sử dụng tình máy khách - máy chủ (ví dụ: máy tính mini) thường nâng cấp với tốc độ phù hợp với phát triển ứng dụng THIẾT KẾ CƠ SỞ HẠ TẦNG Sơ đồ triển khai (Deployment Diagram) 1.1 Khái niệm Sơ đồ triển khai sử dụng để biểu diễn mối quan hệ điểm kết hợp phần cứng sử dụng sở hạ tầng vật lý hệ thống thông tin Ví dụ, thiết kế hệ thống thơng tin phân tán sử dụng mạng diện rộng, sơ đồ triển khai sử dụng để mối quan hệ giao tiếp nút khác mạng Chúng sử dụng để đại diện cho thành phần phần mềm cách chúng triển khai kiến trúc vật lý sở hạ tầng hệ thống thông tin Trong trường hợp này, sơ đồ triển khai đại diện cho môi trường để thực thi phần mềm 1.2 Thành phần Các phần tử sơ đồ triển khai bao gồm nút, phần tạo tác đường dẫn truyền thông 1.2.1 Một nút đại diện cho phần cứng cần đưa vào mơ hình thiết kế kiến trúc lớp vật lý Ví dụ, nút thường bao gồm máy khách, máy chủ, mạng riêng biệt thiết bị mạng riêng lẻ Thông thường, nút gắn nhãn với tên có khn mẫu Khn mẫu đại diện cho loại nút gửi lại biểu đồ (Ví dụ, khn mẫu điển hình bao gồm thiết bị, thiết bị di động, máy chủ sở liệu, máy chủ Web máy chủ ứng dụng) Cuối cùng, có thời điểm mà lưu ý nút nên mở rộng để truyền đạt tốt thiết kế lớp kiến trúc lưu trữ vật lý THIẾT KẾ KIẾN TRÚC LỚP VẬT LÝ 11 Một tạo tác đại diện cho phần hệ thống thông tin triển khai kiến trúc vật lý Thông thường, tạo tác đại diện cho thành phần phần mềm, hệ thống con, bảng sở liệu, toàn sở liệu lớp (quản lý liệu, tương tác người với máy tính miền cố) Khn mẫu cho tạo tác bao gồm tệp nguồn, bảng sở liệu tệp thực thi Một đường truyền thông đại diện cho liên kết truyền thông nút kiến trúc vật lý Các đường dẫn giao tiếp tạo khuôn mẫu dựa loại liên kết giao tiếp mà chúng đại diện (ví dụ: LAN, Internet, nối tiếp, song song USB) giao thức liên kết hỗ trợ (ví dụ: TCP/IP) A Hình B C Hình mơ tả ba phiên khác sơ đồ triển khai Phiên A sử dụng ký hiệu tiêu chuẩn Phiên B giới thiệu ý tưởng triển khai thực tế nhân tạo vào nút Cuối cùng, phiên C sử dụng ký hiệu mở rộng để đại diện cho kiến trúc Như miêu tả hình, ba phiên có điểm mạnh điểm yếu Khi so sánh phiên A phiên B, người dùng thu thập thêm thông tin từ phiên B mà không cần nỗ lực bổ sung Tuy nhiên, so sánh phiên A với phiên C, ký hiệu nút mở rộng cho phép người dùng hiểu nhanh yêu cầu phần cứng kiến trúc Cuối cùng, so sánh phiên B với phiên C, phiên B hỗ trợ phân phối phần mềm cách rõ ràng buộc người dùng phải dựa vào khuôn mẫu để hiểu phần cứng cần thiết, phiên kèm tồn thơng tin phân phối phần mềm 12 THIẾT KẾ KIẾN TRÚC LỚP VẬT LÝ Network Model 2.1 Khái niệm Mơ hình mạng sơ đồ thể thành phần hệ thống thơng tin (ví dụ: máy chủ, đường truyền thơng tin, mạng) vị trí địa lý chúng tồn tổ chức 2.2 Mục đích Mục đích mơ hình mạng gồm hai phần: truyền đạt độ phức tạp hệ thống cho thấy thành phần phần mềm hệ thống khớp với Các thành phần mô hình mạng máy khách khác (ví dụ: máy tính cá nhân), máy chủ (ví dụ: sở liệu, mạng, truyền thông, máy in), thiết bị mạng (ví dụ: dây, kết nối quay số, liên kết vệ tinh) hệ thống mạng bên ngồi (ví dụ: nhà cung cấp dịch vụ Internet) hỗ trợ ứng dụng Vị trí vị trí địa lý liên quan đến thành phần 2.3 Ví dụ Nếu công ty tạo ứng dụng cho người dùng bốn nhà máy họ Canada tám nhà máy Hoa Kỳ sử dụng hệ thống bên ngồi để cung cấp dịch vụ Internet, mơ hình mạng để mơ tả điều chứa mười hai địa điểm (4+ 8=12) Hình cho thấy mạng điển hình Các "đám mây" biểu đồ đại diện cho mạng địa điểm khác (ví dụ: Toronto, Atlanta) Các đường biểu thị kết nối mạng điểm cụ thể (ví dụ: Toronto đến Brampton) Trong trường hợp khác, công ty cho thuê kết nối từ nhiều điểm đến nhiều điểm khác thay cố gắng hiển thị tất kết nối, đám mây riêng biệt vẽ để đại diện cho loại kết nối nhiều-nhiều (ví dụ: đám mây trung tâm Hình đại diện cho mạng lưới nhiều kết nối cung cấp công ty viễn thông Verizon) THIẾT KẾ KIẾN TRÚC LỚP VẬT LÝ 13 Hình Sơ đồ mức cao có số mục đích Đầu tiên, hiển thị vị trí thành phần cần thiết để hỗ trợ ứng dụng; để nhóm dự án hiểu rõ phạm vi địa lý hệ thống mức độ phức tạp tốn sở hạ tầng thông tin liên lạc hỗ trợ YÊU CẦU PHI CHỨC NĂNG VÀ THIẾT KẾ KIẾN TRÚC LỚP VẬT LÝ Tạo thiết kế kiến trúc lớp vật lý bắt đầu với yêu cầu phi chức Bước tinh chỉnh yêu cầu phi chức thành yêu cầu chi tiết sau sử dụng để giúp chọn kiến trúc sử dụng (dựa máy chủ, dựa máy khách máy khách-máy chủ) thành phần phần mềm đặt thiết bị Trong kiến trúc máy khách-máy chủ, phải định xem nên sử dụng cấu trúc hai tầng, ba tầng hay n tầng Sau đó, yêu cầu phi chức thiết kế kiến trúc sử dụng để phát triển đặc tả phần cứng phần mềm Có bốn loại u cầu phi chức quan trọng việc thiết kế kiến trúc: yêu cầu vận hành, yêu cầu hiệu suất, yêu cầu bảo mật u cầu văn hóa / trị Yêu cầu hoạt động (Operational Requirements) Các yêu cầu hoạt động rõ môi trường hoạt động hệ thống phải thực thay đổi theo thời gian Điều thường đề cập đến hệ điều hành, phần mềm hệ thống hệ thống thông tin mà hệ thống tương tác, bao gồm môi trường vật lý môi trường THIẾT KẾ KIẾN TRÚC LỚP VẬT LÝ 14 quan trọng ứng dụng (ví dụ: ứng dụng nằm sàn nhà máy ồn ào, khơng thể nghe thấy cảnh báo âm nào) 1.1 Yêu cầu môi trường kỹ thuật (Technical Environment Requirements) Các yêu cầu môi trường kỹ thuật quy định loại hệ thống phần cứng phần mềm mà hệ thống hoạt động Các yêu cầu thường tập trung vào phần mềm hệ điều hành (ví dụ: Windows, Linux), hệ thống sở liệu phần mềm (ví dụ: Oracle) (16) phần mềm hệ thống khác (ví dụ: Internet Explorer) Đơi khi, yêu cầu phần cứng cụ thể đặt hạn chế quan trọng hệ thống, chẳng hạn yêu cầu hoạt động điện thoại di động có hình nhỏ 1.2 u cầu tích hợp hệ thống (System Integration Requirements) Các yêu cầu tích hợp hệ thống yêu cầu yêu cầu hệ thống hoạt động với hệ thống thông tin khác, bên bên ngồi cơng ty Chúng thường định giao diện mà qua liệu trao đổi với hệ thống khác 1.3 Yêu cầu tính di động (Portability Requirements) Hệ thống thông tin không bất biến Nhu cầu kinh doanh thay đổi công nghệ vận hành thay đổi, hệ thống thơng tin hỗ trợ chúng chạy chúng phải thay đổi Các yêu cầu tính di động xác định cách mơi trường điều hành kỹ thuật thay đổi theo thời gian cách hệ thống phải đáp ứng (ví dụ: hệ thống chạy Windows XP, trong tương lai, hệ thống yêu cầu triển khai Linux) Các yêu cầu tính di động đề cập đến thay đổi tiềm ẩn yêu cầu kinh doanh dẫn đến thay đổi môi trường kỹ thuật 1.4 Yêu cầu khả bảo trì (Maintainability Requirements) Các yêu cầu khả bảo trì nêu rõ thay đổi yêu cầu nghiệp vụ lường trước Khơng phải tất thay đổi dự đoán được, số thay đổi vậy, ví dụ, giả sử cơng ty nhỏ có nhà máy sản xuất dự kiến xây dựng nhà máy thứ hai năm năm tới Tất hệ thống thông tin phải viết để dễ dàng theo dõi nhà máy riêng biệt, cho dù hệ thống nhân sự, ngân sách hay hệ thống kiểm kê Các yêu cầu khả bảo trì cố gắng dự đốn tương lai yêu cầu để hệ thống thiết kế ngày dễ bảo trì yêu cầu tương lai xuất Các yêu cầu khả bảo trì xác định chu kỳ cập nhật cho hệ thống, chẳng hạn tần suất phiên phát hành Loại yêu cầu Yêu cầu môi trường kỹ thuật Định nghĩa Ví dụ Các yêu cầu đặc biệt phần cứng, phần mềm mạng yêu cầu kinh doanh đặt - Hệ thống hoạt động môi trường Web với Internet Explorer (14) - Tất vị trí văn phịng có kết nối cơng việc mạng hoạt động phép cập nhật sở liệu THIẾT KẾ KIẾN TRÚC LỚP VẬT LÝ 15 theo thời gian thực Yêu cầu tích hợp hệ thống Mức độ mà hệ thống hoạt động với hệ thống khác - Hệ thống phải có khả nhập xuất bảng tính Excel - Hệ thống đọc ghi vào sở liệu hàng tồn kho hệ thống hàng tồn kho Yêu cầu tính di động Mức độ mà hệ thống cần hoạt động môi trường khác - Hệ thống phải hoạt động với hệ điều hành khác (ví dụ: Linux Windows Vista) (15) - Hệ thống hoạt động với thiết bị cầm tay Yêu cầu khả bảo trì Các thay đổi kinh doanh dự kiến mà hệ thống thích ứng - Hệ thống hỗ trợ nhiều nhà máy với thống báo trước tháng - Các sản phẩm hệ thống phát sau tháng Các yêu cầu thực (Performance Requirements) 2.1 Yêu cầu tốc độ (Speed Requirements) Đầu tiên quan trọng thời gian phản hồi hệ thống Trong hệ thống có số phận phản hồi nhanh chóng số khác chậm Nói chung, thời gian phản hồi bảy giây coi chấp nhận chúng yêu cầu giao tiếp qua mạng Điều thứ hai để giao dịch phần hệ thống phản hồi phần khác Để dễ hiểu có câu hỏi xoay quanh vấn đề như: Bao lâu sau đơn đặt hàng đặt, mặt hàng hiển thị khơng cịn để bán cho người khác? Nếu quảng cáo không cập nhật người khác đặt hàng cho mặt hàng sau phát hết hàng Hoặc, sau đơn đặt hàng đặt, gửi đến kho để lấy từ kho vận chuyển? 2.2 Yêu cầu dung lượng (Capacity Requirements) cầu dung lượng quan trọng việc hiểu kích thước sở liệu, sức mạnh xử lý cần thiết Yêu cầu quan trọng thường số lượng người dùng sử dụng đồng thời thời điểm điều có ảnh hưởng trực tiếp đến sức mạnh xử lý (các) máy tính cần thiết để hỗ trợ hệ thống THIẾT KẾ KIẾN TRÚC LỚP VẬT LÝ 16 2.3 Yêu cầu tính khả dụng độ tin cậy (Availability and Reliability Requirements) Các yêu cầu tính khả dụng độ tin cậy tập trung vào mức độ mà người dùng cho hệ thống sẵn sàng để họ sử dụng Mặc dù số hệ thống sử dụng bốn mươi tuần làm việc, số hệ thống thiết kế để người khắp giới sử dụng Đối với hệ thống vậy, thành viên nhóm dự án cần xem xét cách ứng dụng vận hành, hỗ trợ trì 24/7 Yêu cầu 24/7 có nghĩa người dùng cần trợ giúp có câu hỏi lúc bàn hỗ trợ sẵn sàng tám ngày không đủ hỗ trợ Điều quan trọng phải xem xét độ tin cậy cần thiết hệ thống Một hệ thống yêu cầu độ tin cậy cao (ví dụ: thiết bị y tế tổng đài điện thoại) cần lập kế hoạch thử nghiệm lớn nhiều so với hệ thống khơng có nhu cầu độ tin cậy cao (ví dụ: hệ thống nhân sự, danh mục Web) Yêu cầu bảo mật (Security Requirements) Bảo mật khả bảo vệ hệ thống thông tin khỏi gián đoạn mát liệu, cho dù hành động cố ý gây (ví dụ: tin tặc, cơng khủng bố) kiện ngẫu nhiên (ví dụ: hỏng đĩa, lốc xoáy) Bảo mật chủ yếu trách nhiệm hoạt động nhóm — nhân viên chịu trách nhiệm cài đặt vận hành biện pháp kiểm soát an ninh (tường ngăn cháy, hệ thống phát xâm nhập, hoạt động lưu phục hồi thông thường) Tuy nhiên, nhà phát triển hệ thống phải đảm bảo yêu cầu bảo mật hệ thống đưa biện pháp phòng ngừa hợp lý để ngăn chặn cố; người phát triển hệ thống có trách nhiệm đảm bảo an ninh hệ thống thơng tin Loại yêu cầu Định nghĩa Ví dụ Giá trị kinh doanh ước tính liệu hệ thống - Khi hệ thống bị cố, có khả làm ngưng trệ hoạt động doanh nghiệp thiệt hại doanh thu tùy theo mức độ - Việc bị liệu vấn đề lớn, gây cản trở q trình hoạt động, gây thất chi phí cho doanh nghiệp Giới hạn việc truy cập vào liệu - Chỉ người quản lí thay đổi mặt hàng tồn kho phận họ - Các nhà khai thác điện thoại đọc tạo mục tệp khách hàng, thay đổi xóa mục Ước tính giá trị hệ thống Yêu cầu kiểm soát truy cập THIẾT KẾ KIẾN TRÚC LỚP VẬT LÝ 17 Yêu cầu mã hóa xác thực Yêu cầu kiểm soát vi-rút Xác dịnh liệu cần mã hóa xem xét có nên để người dùng truy cập hay không - Dữ liệu mã hóa từ máy tính người dùng chuyển đến trang Web để cung cấp theo thứ tự an toàn - Người dùng đăng nhập từ bên yêu cầu xác thực Yêu cầu để kiểm soát lây lan vi-rút - Tất tập tin tải lên hệ thống kiểm trả quét vi-rút lưu vào hệ thống u cầu văn hóa trị (Cultural and Political Requirements) Các yêu cầu văn hóa trị yêu cầu cụ thể quốc gia mà hệ thống sử dụng Trong mơi trường kinh doanh tồn cầu ngày nay, tổ chức mở rộng hệ thống để tiếp cận người dùng khắp giới Bên cạnh tác động tích cực vấn đề nên đề cập tác động phát triển ứng dụng Một phần quan trọng khác thiết kế kiến trúc hệ thống hiểu văn hóa tồn cầu u cầu trị hệ thống: Loại yêu cầu Định nghĩa Ví dụ Yêu cầu đa ngôn ngữ Ngôn ngữ mà hệ thống cần để hoạt động - Hệ thống hoạt động tiếng Anh, Pháp, Yêu cầu tùy chỉnh Đặc tả khía cạnh hệ thống thay đổi người dùng cục - Các nhà quản lý quốc gia nắm bắt thay đổi trường sở liệu để nắm bắt thông tin cụ thể - Các nhà quản lý quốc gia thay đổi định dạng trường số điện thoại sở liệu khách hàng Đưa định mức không định nghĩa rõ ràng Nêu rõ giả định khác quốc gia - Tất trường ngày định nghĩa rõ ràng cách sử dụng định dạng ngày, tháng, năm - Các trường trọng lượng xác định rõ ràng Kilogam THIẾT KẾ KIẾN TRÚC LỚP VẬT LÝ 18 Yêu cầu pháp lý Các luật yêu cầu đặt hệ thống - Thông tin khách hàng thuộc khu vực Liên minh châu Âu hoạc Hoa Kỳ khơng truyền ngồi phạm vi quy định - Có hình phạt cho hành phi phát tán thông tin khách hàng, … PHẦN CỨNG VÀ ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT CỦA PHẦN MỀM Đầu tiên, cần xác định phần mềm chạy thành phần Điều thường bắt đầu với hệ điều hành (ví dụ: Windows, Linux) bao gồm phần mềm chuyên dụng máy khách máy chủ (ví dụ: sở liệu Oracle) Thứ hai, tạo danh sách phần cứng cần thiết để hỗ trợ hệ thống tương lai Mơ hình mạng cấp thấp cung cấp điểm khởi đầu tốt để ghi lại nhu cầu phần cứng dự án thành phần sơ đồ tương ứng với mục danh sách Nói chung, danh sách bao gồm thứ máy chủ sở liệu, máy chủ mạng, thiết bị ngoại vi (ví dụ: máy in, máy quét), thiết bị lưu, thành phần lưu trữ thành phần phần cứng khác cần thiết để hỗ trợ ứng dụng Thứ ba, yêu cầu tối thiểu phần cứng dung lượng xử lý, dung lượng lưu trữ tính đặc biệt cần có CHÚ THÍCH (1) Visual Basic (viết tắt VB) ngơn ngữ lập trình hướng kiện (event-driven) mơi trường phát triển tích hợp (IDE) kết bó (2) Chương 5: Functional Modeling (3) Chương 10: Data Management Layer Design (4) Class-responsibility collaboration (CRC) công cụ sử dụng thiết kế phần mềm hướng đối tượng (5) Chương 5: Functional Modeling; Chương 6: Structural Modeling (6) Chương 11: Human–Computer Interaction Layer Design (7) DSL hay Digital Subcriber Line (kênh thuê bao số), họ kỹ thuật mà cung cấp kết nối kỹ thuật số thơng qua cáp đồng mạng điện thoại nội hạt Mạch T1 luồng truyền liệu SQL Giao diện Tính chức Giao diện Client KQ Truy cập liệu Server 19 THIẾT KẾ KIẾN TRÚC LỚP VẬT LÝ (8) Kiến trúc hai lớp: Thin-client - Client: bảo gồm phần giao diện người dùng - Server: bao gồm xử lý nghiệp vụ quản lý việc truy cập liệu (9) Chương 11: Human–Computer Interaction Layer Design (10) XML ngôn ngữ đánh dấu, dùng để miêu tả liệu Các thẻ (tag) XML chưa xác định trước Người dùng tự định nghĩa trình tạo tài liệu XML Trong thực tế XML sử dụng để đóng gói trao đổi liệu hệ thống HTML viết tắt cụm từ HyperText Markup Language Có thể dịch ngơn ngữ đánh dấu siêu văn HTML tảng để hiển thị Web (11) CORBA (Common Object Request Broker Architecture) – tạm dịch kiến trúc môi giới đối tượng CORBA xây dựng tổ chức nghiên cứu OMG (Object Manager Group) với hợp tác 800 cơng ty Các ngơn ngữ lập trình có điểm chung lời gọi hàm, thủ tục, tham số truyền, trị trả về… Ngôn ngữ đặc tả ánh xạ điểm chung thành ngơn ngữ lập trình khác CORBA ngơn ngữ đặc tả giao tiếp, định nghĩa nhiều dịch vụ Corba họat động với nhiều ngơn ngữ lập trình khác không với Java Đường link tham khảo: https://voer.edu.vn/m/gioi-thieu-ve-corba/9779bdaf (12) EJB (Enterprise JavaBean) thành phần kiến trúc J2EE EJB tảng cho phép xây dựng thành phần phần mềm có tính di động, có khả tái sử dụng cao EJB giúp xây dựng, triển khai ứng dụng phân tán trở nên dễ dàng EJB hướng tới việc xây dựng ứng dụng thương mại, lớn, phân tán EJB đưa kiến trúc đặc tả cho việc phát triển triển khai thành phần phía server cấc ứng dụng phân tán Các thành phần dược xây dựng tổ chức phát triển sử dụng hay mua lại từ bên thứ ba Đường link tham khảo: http://trinm1996.blogspot.com/2017/03/tong-quanve-cong-nghe-cua-java-ee-ejb.html (13) Java Platform, Enterprise Edition (Nền tảng Java, phiên phiên công nghiệp công nghệ Sun Microsystems) hay Java EE (gọi tắt J2EE) lập trình dành cho việc phát triển ứng dụng phân tán kiến trúc đa tầng, chủ yếu dựa vào thành phần môđun chạy máy chủ ứng dụng Đường link tham khảo: https://vi.wikipedia.org/wiki/J2EE (14) Internet Explorer (IE), dịng trình duyệt web giao diện đồ họa Microsoft phát triển thành phần hệ điều hành Microsoft Windows (15) Windows Vista hệ điều hành Microsoft Sử dụng cho máy tính cá nhân, có máy tính để bàn gia đình doanh nghiệp, máy tính xách tay, máy tính bảng máy tính giải trí gia đình (16) Oracle nhà cung cấp lớn thị trường công nghệ Phần mềm sở liệu thường giữ vị trí trung tâm 20 THIẾT KẾ KIẾN TRÚC LỚP VẬT LÝ mảng IT công ty, hỗ trợ nhiều nhiệm vụ khác gồm xử lý giao dịch, business intelligence (BI), ứng dụng phân tích ... ba kiến trúc ứng dụng sử dụng ngày nay: kiến trúc dựa máy chủ, kiến trúc dựa máy khách kiến trúc máy khách-máy chủ Kiến trúc phổ biến kiến trúc máy khách-máy chủ 3 THIẾT KẾ KIẾN TRÚC LỚP VẬT...THIẾT KẾ KIẾN TRÚC LỚP VẬT LÝ MỤC LỤC TỔNG QUAN Một thành phần quan trọng thiết kế hệ thống thông tin thiết kế kiến trúc lớp vật lý, lớp mô tả phần cứng, phần mềm môi trường mạng hệ thống Thiết. .. điều cho phép nhóm dự án chọn kiến trúc sở yếu tố quan trọng khác CÁC THÀNH PHẦN CỦA KIẾN TRÚC LỚP VẬT LÝ Mục tiêu hướng tới Mục tiêu việc thiết kế kiến trúc lớp vật lý xác định phần phần mềm