前言
第4章对应的内容选择题和案例分析都会进行考查，这一章节属于技术相关的内容，学习要以教材为准。本章分值预计在4-5分。
目录
4.1 架构基础
4.1.1 指导思想
4.1.2 设计原则
4.1.3 建设目标
4.1.4 总体框架
4.2 系统架构
4.2.1 架构定义
4.2.2 架构分类
4.2.3 一般原理
4.2.4 常用架构模型
4.2.5 规划与设计
4.2.6 价值驱动的体系结构
4.1 架构基础
信息系统架构是指体现信息系统相关的组件、关系以及系统的设计和演化原则的基本概念或特性。组织级的信息系统集成架构向上承载了组织的发展战略和业务架构，向下指导着信息系统具体方案的实现，发挥着承上启下的中坚作用。该层级架构需要根据组织的战略目标、运营模式和信息化程度来确定，并且紧密支持业务价值的实现。
架构的本质是决策，是在权衡方向、结构、关系以及原则各方面因素后进行的决策。信息系统项目可基于项目建设的指导思想、设计原则和建设目标等展开各类架构的设计。
4.1.1 指导思想
指导思想是开展某项工作所必须遵循的总体原则、要求和方针等，站在宏观的角度、总体的高度指示引导工作的进行，通过指导思想的贯彻实施，推动项目多元参与者能保持集成关键价值的一致性理解，从而减少不必要的矛盾与冲突。
4.1.2 设计原则
太多的原则会降低架构的灵活性，许多组织倾向于只界定更高级别原则，并通常将数目限制在4 - 10项。
4.1.3 建设目标
信息系统集成架构服务于各项建设目标的达成，各项业务目标都是为建设目标而服务的。
4.1.4 总体框架
框架为架构设计提供了一张路线图，引导和帮助架构设计达到建设起一个先进、高效且适用架构的目标。
信息系统体系架构总体参考框架由四个部分组成，即战略系统、业务系统、应用系统和信息基础设施。
战略系统是指组织中与战略制定、高层决策有关的管理活动和计算机辅助系统。在信息系统架构（ISA）中战略系统由两个部分组成：以信息技术为基础的高层决策支持系统；组织的战略规划体系。在ISA中设立战略系统有两重含义：
①它表示信息系统对组织高层管理者的决策支持能力：
②它表示组织战略规划对信息系统建设的影响和要求。
通常组织战略规划分成长期规划和短期规划两种：长期规划相对来说比较稳定，如调整产品结构等：短期规划一般是根据长期规划的目的而制订，相对来说，容易根据环境，组织运作情况而改变，如决定新产品的类型等。
业务系统是指组织中完成一定业务功能的各部分（物质、能量、信息和人）组成的系统。组织中有许多业务系统，如生产系统、销售系统、采购系统、人事系统、会计系统等。
业务过程重组（BPR）是以业务流程为中心，打破组织的职能部门分工，对现有的业务过程进行改进或重新组织，以求在生产效率、成本、质量、交货期等方面取得明显改善，提高组织的竞争力。
业务系统在信息系统架构ISA中的作用是：对组织现有业务系统、业务过程和业务活动进行建模，并在组织战略的指导下，采用业务流程重组（BPR）的原理和方法进行业务过程优化重组，并对重组后的业务领域、业务过程和业务活动进行建模，从而确定出相对稳定的数据，以此相对稳定的数据为基础，进行组织应用系统的开发和信息基础设施的建设。
应用系统即应用软件系统，指信息系统中的应用软件部分。一般按完成的功能可包含：事务处理系统（TPS）、管理信息系统（MIS）、决策支持系统（DSS）、专家系统（ES）、办公自动化系统（OAS）、计算机辅助设计/计算机辅助工艺设计/计算机辅助制造、制造执行系统（MES）等。
从架构的角度来看，都包含两个基本组成部分：内部功能实现部分和外部界面部分。这两个基本部分由更为具体的组成成分及组成成分之间的关系构成。
信息基础设施是指根据组织当前业务和可预见的发展趋势及对信息采集、处理、存储和流通的要求，构筑由信息设备、通信网络、数据库、系统软件和支持性软件等组成的环境。
可以将组织信息基础设施分成三部分：技术基础设施、信息资源设施和管理基础设施。
4.2 系统架构
4.2.1 架构定义
架构的定义：
①软件或计算机系统的信息系统架构是该系统的一个（或多个）结构，而结构由软件元素、元素的外部可见属性及它们之间的关系组成。
②信息系统架构为软件系统提供了一个结构、行为和属性的高级抽象，由构成系统元素的描述、这些元素的相互作用、指导元素集成的模式及这些模式约束组成。
③信息系统架构是指一个系统的基础组织，它具体体现在系统的构件、构件之间、构件与环境之间的关系，以及指导其设计和演化的原则上。
架构是对系统的抽象。仅与内部具体实现有关的细节是不属于架构的，即定义强调元素的“外部可见”属性。
架构由多个结构组成，结构是从功能角度来描述元素之间的关系的，具体的结构传达了架构某方面的信息，但是个别结构一般不能代表大型信息系统架构。
任何软件都存在架构，但不一定有对该架构的具体表述文档。即架构可以独立于架构的描述而存在。如文档己过时，则该文档不能反映架构。元素及其行为的集合构成架构的内容。体现系统由哪些元素组成，这些元素各有哪些功能（外部可见），以及这些元素间如何连接与互动。即在两个方面进行抽象：在静态方面，关注系统的大粒度（宏观）总体结构（如分层）；在动态方面，关注系统内关键行为的共同特征。
架构具有“基础”性：它通常涉及解决各类关键重复问题的通用方案（复用性），以及系统设计中影响深远（架构敏感）的各项重要决策（一旦贯彻，更改的代价昂贵）。
架构隐含有“决策”，即架构是由架构设计师根据关键的功能和非功能性需求（质量属性及项目相关的约束）进行设计与决策的结果。不同的架构设计师设计出来的架构是不一样的，为避免架构设计师考虑不周，重大决策应经过评审。
在设计信息系统架构时必须考虑硬件特性和网络特性。架构设计师通常将架构的重点放在软件部分。
可以发现信息系统架构对组织非常重要，主要体现在：
①影响架构的因素。软件系统的项目干系人对软件系统有不同的要求、开发组织有不同的人员知识结构、架构设计师的素质与经验、当前的技术环境等方面都是影响架构的因素。这些因素通过功能性需求、非功能性需求、约束条件及相互冲突的要求，影响架构设计师的决策，从而影响架构。
②架构对上述诸因素具有反作用，例如，影响开发组织的结构。架构描述了系统的大粒度（宏观）总体结构，因此可以按架构进行分工，将项目组分为几个工作组，从而使开发有序；影响开发组织的目标，即成功的架构为开发组织提供了新的商机，这归功于系统的示范性、架构的可复用性及团队开发经验的提升，同时，成功的系统将影响客户对下一个系统的要求等。
4.2.2 架构分类
信息系统架构通常可分为物理架构与逻辑架构两种。物理架构是指不考虑系统各部分的实际工作与功能架构，只抽象地考察其硬件系统的空间分布情况。逻辑架构是指信息系统各种功能子系统的综合体。
◆ 物理架构按照信息系统在空间上的拓扑关系，其物理架构一般分为集中式与分布式两大类。
集中式架构是指物理资源在空间上集中配置。早期的单机系统是最典型的集中式架构，它将软件、数据与主要外部设备集中在一套计算机系统之中。由分布在不同地点的多个用户通过终端共享资源组成的多用户系统，也属于集中式架构。
优点：资源集中，便于管理，资源利用率较高。
缺点：随着系统规模的扩大，以及系统的日趋复杂，集中式架构的维护与管理越来越困难，常常也不利于调动用户在信息系统建设过程中的积极性、主动性和参与感。此外，资源过于集中会造成系统的脆弱，一旦核心资源出现异常，容易使整个系统瘫痪。
分布式架构：通过计算机网络把不同地点的计算机硬件、软件、数据等资源联系在一起，实现不同地点的资源共享，各地的计算机系统既可以在网络系统的统一管理下工作也可以脱离网络环境利用本地资源独立运作。分布式架构成为信息系统的主要模式 。
优点：可以根据应用需求来配置资源，提高信息系统对用户需求与外部环境变化的应变能力，系统扩展方便，安全性好，某个节点所出现的故障不会导致整个系统停止运作。
缺点：由于资源分散，且又分属于各个子系统，系统管理的标准不易统一，协调困难，不利于对整个资源的规划与管理。
◆ 逻辑架构：一个完整的信息系统支持组织的各种功能子系统，使得每个子系统可以完成事务处理、操作管理、管理控制与战略规划等各个层次的功能。
常见的融合方式包括横向融合、纵向融合和纵横融合。
横向融合是指将同一层次的各种职能与需求融合在一起。
纵向融合是指把某种职能和需求的各个层次的业务组织在一起，它们都有共同之处，能形成一体化的处理过程。
纵横融合是指主要是从信息模型和处理模型两个方面来进行综合，做到信息集中共享，程序尽量模块化，注意提取通用部分，建立系统公用数据体系和一体化的信息处理系统。
4.2.3 一般原理
在信息系统中，分析出相对稳定的组成成分与关系，并在相对稳定部分的支持下，对相对变化较多的部分进行重新组织，以满足变化的要求，就能够使得信息系统对环境的变化具有一定的适应能力，即具有一定的柔性，这就是信息系统架构的基本原理。
4.2.4 常用架构模型
常用架构模型主要有单机应用模式、客户端/服务器模式、面向服务架构（SOA）模式、组织级数据交换总线等。
①单机应用模式是指运行在一台物理机器上的独立应用程序。该应用可以是多进程或多线程的。
②客户端/服务器模式（Client/Server）是信息系统中最常见的一种。基于TCP/IP协议的（进程间通信IPC）编程的“发送”与“反射”程序结构。
多层C/S结构一般是指三层以上的结构，在实践中主要是四层，即前台界面（如浏览器）、Web服务器、中间件（或应用服务器）及数据库服务器。中间件一层主要完成以下几个方面的工作：提高系统可伸缩性，增加并发性能。中间件/应用层专门完成请求转发或一些与应用逻辑相关的处理，具有这种作用的中间件一般可以作为请求代理，也可作为应用服务器。增加数据安全性。隔离Web服务器对组织数据库的访问请求：Web服务器将请求先发给中间件，然后由中间件完成数据库访问处理后返回。
模型-视图-控制器(Model-View-Controller),MVC实际上是上述多层C/S结构的一种常用的标准化模式。在J2EE架构中，View表示层指浏览器层，用于图形化展示请求结果；Controller控制器指Web服务器层，Model模型层指应用逻辑实现及数据持久化的部分。
③面向服务架构模式
两个多层C/S结构的应用系统之间需要相互进行通信，那么就产生了面向服务架构(Service Oriented Architecture),SOA。服务是指向提供一组整体功能的独立应用系统。两个应用之间一般通过消息来进行通信，可以互相调用对方的内部服务、模块或数据交换和驱动交易等。面向服务架构在实践中又可以具体分为异构系统集成、同构系统聚合、联邦体系结构等。
Web Service：面向服务架构体现在Web应用之间，就成为了Web Service，即两个互联网应用之间可以相互向对方开放一些内部“服务”（这种服务可以理解为功能模块、函数、过程等）。Web应用对外开放其内部服务的协议主要有（简单对象访问协议）SOAP与WSDL （Web服务描述语言）。
Web Service是面向服务架构的一个最典型、最流行的应用模式。
面向服务架构的本质是消息机制或远程过程调用（RPC）。两个应用之间的相互配合确实是通过某种预定义的协议来调用对方的“过程”实现的。
④组织级数据交换总线
不同的组织应用之间进行信息交换的公共通道。这种架构在大型组织不同应用系统进行信息交换时使用较普遍。关于数据总线本身，其实质应该是一个称之为连接器的软件系统（Connector），它可以基于中间件构建，也可以基于CORBA/IIOP协议开发。主要功能是按照预定义的配置或消息头定义，进行数据、请求或回复的接收与分发。组织级数据交换总线可以同时具有实时交易与大数据量传输的功能，但在实践中，成熟的企业数据交换总线主要是为实时交易而设计的，而对可靠的大数据量级传输需求往往要单独设计。
4.2.5 规划与设计
◆ 集成架构演进
采用不同的主线架构，本质上取决于企业业务发展的程度，表现为企业数字化转型的成熟度。
①以应用功能为主线架构
核心关注点是信息系统的软件功能。
②以平台能力为主线架构
其核心理念是将“竖井式”信息系统各个组成部分，转化为“平层化”建设方法，包括数据采集平层化、网络传输平层化、应用中间件平层化、应用开发平层化等，并通过标准化接口和新型信息技术，实现信息系统的弹性、敏捷等能力建设。
③以互联网为主线架构
强调将各信息系统功能最大限度地App化（微服务），通过App的编排与组合，生成可以适用各类成熟度的企业应用。
◆ TOGAF架构开发方法
TOGAF(The Open Group Architecture Framework)是一种开放式企业架构框架标准，它为标准、方法论和企业架构专业人员之间的沟通提供一致性保障。TOGAF是基于一个迭代的过程模型，支持最佳实践和一套可重用的现有架构资产。它可用于设计、评估并建立适合的企业架构。在国际上，TOGAF已经被验证，可以灵活、高效地构建企业IT架构。
架构开发方法（ADM）为开发企业架构所需要执行的各个步骤以及它们之间的关系进行了详细的定义，同时它也是TOGAF规范中最为核心的内容。ADM方法是由一组按照架构领域的架构开发顺序排列成一个环的多个阶段构成。通过这些开发阶段的工作，设计师可以确认是否已经对复杂的业务需求进行了足够全面的讨论。
TOGAF中最为著名的一个ADM架构开发的全生命周期模型将ADM全生命周期划分为预备阶段、需求管理、架构愿景、业务架构、信息系统架构（应用和数据）、技术架构、机会和解决方案、迁移规划、实施治理、架构变更治理等十个阶段，这十个阶段是反复迭代的过程。见图4-5。
①基于ADM整体的迭代：用一种环形的方式来应用ADM方法，表明了在一个架构开发工作阶段完成后会直接进入随后的下一个阶段。
②多个开发阶段间的迭代：在完成了技术架构阶段的开发工作后又重新回到业务架构开发阶段。
③在一个阶段内部的迭代：TOGAF支持基于一个阶段内部的多个开发活动，对复杂的架构内容进行迭代开发。
4.2.6 价值驱动的体系结构
价值模型核心的特征可以简化为三种基本形式：价值期望值、反作用力和变革催化剂。
价值期望值表示对某一特定功能的需求，包括内容（功能）、满意度（质量）和不同级别质量的实用性。
反作用力：系统部署实际环境中，实现某种价值期望值的难度，通常期望越高难度越大，即反作用力。
变革催化剂表示环境中导致价值期望值发生变化的某种事件，或者是导致不同结果的限制因素。
反作用力和变革催化剂称为限制因素，这三个统称为价值驱动因素。
至此，本文分享的内容就结束啦！🌺🌺🌺🌺🌺🌺🌺🌺🌺
