Vícevrstvá architektura: popis vrstev
Vícevrstvá architektura se často označuje jako multi-tier nebo ještě častěji jako n-tier, kde n vyjadřuje počet vrstev, ze kterých se vícevrstvá architektura skládá.
Jako vícevrstvá se označuje proto, že funkčnost aplikace je rozdělena mezi několik vzájemně spolupracujících vrstev, které spolu komunikují přes definované rozhraní. Nejběžnějším příkladem vícevrstvé architektury je architektura třívrstvá, kterou používá mnoho webových aplikací. V takovém případě rozlišujeme vrstvu, která se stará o uživatelské rozhraní, vlastní logiku aplikace a databázi.
Tier vs. layer aneb není vrstva jako vrstva
Pokud budeme hovořit o vícevrstvé architektuře, tak dříve či později narazíme na pojmy tier a layer, které bývají dost často zaměňovány, ač je mezi nimi dost podstatný rozdíl. Vzhledem k tomu, že pojem tier a layer nelze do češtiny dost dobře přeložit, budu se raději tam, kde to bude nutné, držet anglických termínů tier a layer. Rozdíl mezi nimi je ten, že pokud se hovoří o tiers, máme na mysli fyzickou HW vrstvu, zatímco v případě layers máme na mysli logickou SW vrstvu.
Horizontální vs. vertikální přístup, aneb zvyšujeme výkon
Pokud budeme aplikaci již od počátku vyvíjet jako vícevrstvou, můžeme se kdykoliv později rozhodnout z nejrůznějších důvodů pro umístění jednotlivých logických vrstev (layers) na dedikované fyzické stroje (tiers). Jedná se o tzv. vertikální přístup (vertical approach), kdy předem vyhradíme určité stroje k provádění konkrétních úloh. Nic nám však nebrání v horizontálnímu přístupu (horizontal approach), který spočívá čistě v posílení výkonu daného tieru např. přidáním dalšího serveru do clusteru, tím může být zajištěno vyrovnávání zátěže (load balancing). Oba přístupy je samozřejmě možné kombinovat. Takový přístup se pak nazývá diagonální (diagonal approach).
Optimální počet vrstev
Nelze stanovit, jaký počet vrstev je optimální, vždy to závisí na konkrétním nasazení, potřebách uživatelů a celkové architektuře řešení. Mohou nastat případy, kdy navýšení počtu vrstev může celému řešení uškodit a naopak. Jde o to, jakým způsobem spolu jednotlivé vrstvy komunikují. Layers, které jsou navrhnuty, aby komunikovaly v rámci jednoho tier, mohou využívat tzv. chatty interface. Do doby, kdy jsou tyto layers umístěny na jednom tier (rozuměj serveru), nám to nemusí vadit, ale v okamžiku, kdy se rozhodneme je umístit na samostatné tiers (servery) by nám to začít vadit mohlo, protože by mohla výrazně vzrůst meziserverová komunikace. Z těchto důvodů by layers měly používat spíše tzv. chunky interface. Popsání rozdílu mezi těmito dvěma interfacy bych se chtěl věnovat v některém z příštích příspěvků.
Pojmenování vrstev
Počet vrstev a jejich pojmenování není jednotné. My si stručně popíšeme 5-vrstvou architekturu webové aplikace, která bude obsahovat tyto tiers: client, presentation, business, integration a enterprise. U každé vrstvy si uvedeme další možné pojmenování a účel, ke kterému slouží. Pokusím se o high level popis, protože se nechci věnovat konkrétní technologii nebo frameworku. Tam, kde to budu považovat za nutné, zmíním konkrétní produkt, aby bylo možné si představit, co se za danou vrstvou v praxi skrývá.
Client tier
Tato vrstva se někdy nazývá také jako GUI tier nebo presentation tier a komunikuje s prezentační vrstvou. Klientem může být, co se týká HW, stolní počítač nebo notebook stejně jako mobilní telefon. Snahou vývojáře je, aby jeho aplikace byla pokud možno nezávislá na platformě, na které bude spuštěna. Běžně rozlišujeme tři typy klientů: tenký (thin/slim/lean), tlustý (thick/fat) a chytrý (smart/rich). Tenký klient je obvykle browser, do kterého je aplikace po zadání URL stažena ve formě (X)HTML stránky, kdy vzhled bývá často upraven CSS a může a nemusí být pro její správný běh vyžadováno povolení např. JS. Tlustý klient je aplikace, která se musí na zařízení uživatele nainstalovat. Polotlustý klient se nachází někde mezi tenkým a tlustým klientem a často využívá JAVA, ActiveX, Flash, Silverlight.
Presentation tier
Tato vrstva, někdy nazývaná také jako web tier nebo presentation logic tier obsahuje obvykle dvě layers, pokud je jako architektonický vzor (architectural pattern) použit MVC (Model-View-Controller) a to Controller a View. Obvykle běží na webovém serveru, tím může být např. IIS nebo Apache. Tato vrstva je odpovědná za poskytování statického obsahu jako jsou HTML stránky, CSS, JavaScript, obrázky, animace a video a to na základě požadavků, které přicházejí z vyšší vrstvy a komunikaci s business vrstvou. V případě požadavku na dynamicky generovaný obsah nebo službu je zaslán požadavek na aplikační server. Webový server může využívat cachování a tím počet požadavků na business vrstvu minimalizovat, to je žádoucí především proto, aby se uživateli stránky zobrazovaly co nejrychleji. Na webovém serveru se také velice často nachází serverový certifikát, kterým server prokazuje svou identitu klientovi. S webovým serverem též klient navazuje šifrované SSL/TLS spojení. Obvykle je to jediná vrstva, která má veřejnou IP adresu a je přímo dostupná z internetu.
Business tier
Tato vrstva někdy také nazývaná jako business logic tier nebo domain tier se nachází na aplikačním serveru, kterým může být např. Tomcat, GlassFish nebo Websphere. Pokud je jako architektonický vzor použit MVC, nachází se zde Model. Tato vrstva sousedí s prezentační a integrační vrstvou. Na této vrstvě se provádí kromě samotných výpočtů a vyhodnocování i autentizace (authentication), autorizace (authorization) uživatele a případně i personalizace (personalization) jeho profilu. Aplikační servery mohou být kvůli rozložení zátěže (load balancing) zapojeny v clusteru.
Integration tier
Tato vrstva, nazývaná někdy také jako data access tier sousedí s vrstvou business a enterprise. Jejím cílem je zajistit business tier přístup k datům, aniž by se musela vyšší vrstva starat o to, jaká DB byla použita. Díky této vrstvě resp. jejímu obecnému rozhraní může být databáze změněna, aniž by musela být změněna business vrstva. Ta bude s integrační vrstvou komunikovat pořád stejně a integrační vrstva zajistí, že data budou zapsána nebo načtena správně.
Enterprise tier
Tato vrstva nazývaná někdy též jako data tier nebo persistence tier, bývá často označována jako nejnižší vrstva a obsahuje data v podobě nějaké relační databáze (RDBMS), objektové databáze (ODBMS) nebo prostého souboru (file). Může se jednat o MySQL, MS SQL, Oracle, ale i textové soubory ve formátu CSV, ASC, XML. Enterprise tier přijímá požadavky od vyšší vrstvy (integration tier) na čtení, zápis nebo mazání a stará se uložení a poskytování dat.
HW a OS tier
O následujících 2 vrstvách se literatura věnující se vývoji vícevrstvých aplikací příliš často nezmiňuje. A tak není divu, že otázka výběru vhodného operačního systému a HW bývá dost často při vývoji vícevrstvé aplikace podceňována a nezřídka se tak zákazník dočká nepříjemného překvapení, protože v jeho produkčním prostředí aplikace nefunguje stejně jako v testovacím prostředí dodavatele.
OS tier
Je třeba si uvědomit, že každá vrstva musí běžet na nějakém operačním systému a ten může být dokonce na každé vrstvě v jiné verzi nebo se dokonce může jednat i OS poskytovaný různými výrobci. V takové situaci jsme potom nuceni spravovat skutečně heterogenní prostředí, ve kterém běží několik různých verzí MS Windows, Unix. Linux.
HW tier
Každý operační systém musí běžet na nějakém hardwaru a ten může být též od různých výrobců. V takovém heterogenním prostředí tak můžeme najít 32bitové i 64bitové stroje, RISC i CISC architekturu využívající symetrický i paralelní multiprocessing.
Poznámka: Webový i aplikační server mohou běžet na jednom fyzickém serveru, potom ale není možné hovořit o presentation a business tier neboť fyzické hranice mezi nimi se stírají. Nezřídka se na jednom serveru nachází presentation, business i integration vrstva, takový tier se poté označuje jako application a dostáváme se tak na 3-vrstvou architekturu. Pokud je vícevrstvá aplikace postavena nad mainframem, přidává se mezi presentation logic layer a business logic layer tzv. assembling logic layer, která se stará o navázání a udržení spojení s mainframem.
Štítky: n-tier
K článku “Vícevrstvá architektura: popis vrstev” se zde nenachází žádný komentář - buďte první.
Diskuse na tomto webu je moderována. Pod článkem budou zobrazovány jen takové komentáře, které nebudou sloužit k propagaci konkrétní firmy, produktu nebo služby. V případě, že chcete, aby z těchto stránek vedl odkaz na váš web, kontaktujte nás, známe efektivnější způsoby propagace.
