SOA – czym jest architektura zorientowana na usługi?

Architektura zorientowana na usługi (SOA) odmieniła sposób projektowania i integracji systemów informatycznych. Czym się wyróżnia i jak dzięki niej zwiększyć skalowalność aplikacji i efektywność operacyjną organizacji?

Z tego artykułu dowiesz się m.in.:

• Czym jest SOA?
• Jakie są założenia SOA?
• Jakie są elementy SOA?
• Jakie są standardy SOA?
• Jakie są zastosowania SOA?
• Jaka jest rola SOA?

SOA – definicja

SOA, czyli architektura zorientowana na usługi (ang. Service-Oriented Architecture), to podejście do projektowania systemów informatycznych, w którym najważniejszą rolę odgrywają usługi – zdefiniowane i autonomiczne komponenty o określonej funkcji, które mogą być wykorzystane przez inne elementy systemu za pośrednictwem zdefiniowanego interfejsu.

Mówiąc inaczej, usługa jest niezależnym blokiem funkcjonalnym, realizującym konkretne zadanie i komunikującym się z innymi usługami za pomocą standardowych protokołów, takich jak HTTP, SOAP (Simple Object Access Protocol) czy REST (Representational State Transfer). Każda usługa posiada jasno określony kontrakt, który definiuje, jakie operacje są dostępne oraz jakie dane są wymieniane^{[1] [2] [3]}.

SOA (architektura zorientowana na usługi) to podejście architektoniczne, które organizuje funkcje systemów informatycznych w postaci niezależnych, interoperacyjnych usług, umożliwiając ich łatwą integrację i ponowne wykorzystanie.

Definicja SOA (architektury zorientowanej na usługi)

Historia SOA sięga lat 90. XX wieku – wyrosła ona z potrzeby integrowania różnych systemów informatycznych w przedsiębiorstwach, które często były budowane przy użyciu różnych technologii i platform. W tamtym czasie integracja systemów była skomplikowana i kosztowna, co skłoniło specjalistów do poszukiwania bardziej elastycznych rozwiązań^[4].

Początek SOA można wiązać z rozwojem takich technologii jak CORBA (Common Object Request Broker Architecture)^[5] oraz DCOM (Distributed Component Object Model)^[6], które umożliwiały zdalne wywoływanie procedur i integrację komponentów oprogramowania. Jednak prawdziwy przełom nastąpił wraz z pojawieniem się standardów opartych na XML, takich jak SOAP, WSDL (Web Services Description Language) oraz UDDI (Universal Description, Discovery, and Integration), które umożliwiły tworzenie bardziej uniwersalnych i interoperacyjnych usług webowych^{[7] [8]}. Dzięki nim architektura zorientowana na usługi upowszechniła się na początku XXI wieku i pozostaje popularnym sposobem projektowania systemów informatycznych.

Założenia SOA

Jednymi z głównych założeń architektury zorientowanej na usługi są modularność i rezużywalność. W SOA systemy buduje się z modułowych, autonomicznych i realizujących określoną funkcję usług, które można wykorzystać ponownie w różnych aplikacjach. Interakcje między usługami są definiowane przez kontrakty, które określają, jakie operacje są dostępne oraz jakie dane są wymieniane.

Inną ważną zasadą w SOA są standaryzowane interfejsy użytkownika – usługi komunikują się ze sobą za pośrednictwem jasno zdefiniowanych (najczęściej za pomocą standardów SOAP, REST, WSDL czy XML) interfejsów, które są niezależne od technologii implementacji. Same usługi są luźno powiązane, więc zmiany w jednej nie powinny wymagać modyfikacji innych.

Dzięki zastosowaniu standardów komunikacyjnych usługi mogą współpracować niezależnie od technologii, platformy czy języka programowania, w którym zostały zaimplementowane, co ułatwia integrację systemów wewnątrz i na zewnątrz organizacji. Każda usługa jest samodzielna i posiada własną logikę biznesową oraz dane, a także jest projektowana tak, aby mogła działać niezależnie od innych.

Skalowalność SOA umożliwia łatwe skalowanie systemów poprzez dodawanie lub usuwanie usług w odpowiedzi na zmieniające się wymagania biznesowe. Usługi mogą być wdrażane i skalowane niezależnie, co pozwala na elastyczne zarządzanie zasobami. Bezpieczeństwo jest kluczowym elementem, szczególnie w kontekście komunikacji między usługami. W związku z tym implementowane są różne mechanizmy zabezpieczeń, takie jak szyfrowanie danych, autoryzacja i uwierzytelnianie, aby zapewnić ochronę przed nieautoryzowanym dostępem i integralność danych.

Elementy SOA

Architektura zorientowana na usługi składa się z następujących elementów:

• Usługi to podstawowe bloki konstrukcyjne SOA. Są to samodzielne moduły, które wykonują określone funkcje biznesowe. Przykładem może być np. usługa przetwarzania płatności.
• Kontrakty usług to precyzyjnie zdefiniowane umowy, które określają, jakie operacje usługa oferuje, jakie dane są wymieniane oraz zawierają specyfikacje interfejsów i protokołów komunikacyjnych. Przykładem jest kontrakt WSDL dla usługi webowej SOAP.
• Repozytoria usług to centralne miejsca przechowywania i zarządzania metadanymi usług, w tym kontraktów, opisów i wersji usług. Ułatwiają wyszukiwanie, publikowanie i ponowne używanie usług. Przykładem jest UDDI (Universal Description, Discovery, and Integration).
• Orkiestracja i kompozycja usług to mechanizmy i narzędzia do tworzenia złożonych procesów biznesowych poprzez łączenie i koordynowanie wielu usług. Orkiestracja odnosi się do centralnego sterowania przepływem procesów, a kompozycja dotyczy budowania nowych usług z istniejących. Przykładem są narzędzia typu Enterprise Service Bus (ESB).
• Broker usług to komponent pośredniczący w komunikacji między konsumentami usług a usługodawcami. Może odpowiadać za lokalizację usług, translację protokołów oraz zapewnienie dodatkowych funkcji, takich jak bezpieczeństwo i zarządzanie transakcjami.
• Mechanizmy i protokoły (np. WS-Security, OAuth, SSL/TLS) zapewniające ochronę danych oraz kontrolę dostępu do usług.
• Narzędzia i procedury do śledzenia wydajności, dostępności i niezawodności usług pozwalają szybko wykrywać i reagować na problemy z działaniem usług. Przykładem jest APM (Application Performance Management).
• Interfejsy to punkty kontaktowe usług zapewniające użytkownikom i systemom dostęp do nich. Definiują sposób wywoływania usług i wymiany danych. Przykładem jest SOAP dla usług webowych.
• Infrastruktura komunikacyjna to podstawowa warstwa umożliwiająca wymianę danych między usługami. Obejmuje protokoły i mechanizmy transportowe oraz wspierające różne style komunikacji (synchroniczne, asynchroniczne).
• Procesy i narzędzia do zarządzania różnymi wersjami usług zapewniają kompatybilność wsteczną oraz ciągłość działania systemów korzystających z usług. Przykładem są narzędzia CI/CD (Continuous Integration/Continuous Deployment).

Standardy SOA

Jednym z najważniejszych standardów architektury zorientowanej na usługi jest SOAP (Simple Object Access Protocol), który umożliwia wymianę ustrukturyzowanych informacji w zdecentralizowanym i rozproszonym środowisku. Wykorzystuje XML do kodowania wiadomości i jest niezależny od protokołów transportowych, dzięki czemu można go używać z HTTP, SMTP czy FTP.

Kolejnym ważnym standardem jest WSDL (Web Services Description Language). Opisuje on dostępne operacje usługi, ich parametry oraz sposób komunikacji. Stanowi rodzaj kontraktu między usługodawcą a konsumentem, definiując interfejsy, których muszą przestrzegać obie strony.

UDDI (Universal Description, Discovery, and Integration) to standard umożliwiający publikowanie, wyszukiwanie i znajdowanie usług webowych. Działa jak katalog usług, w którym organizacje mogą rejestrować swoje usługi, a potencjalni konsumenci mogą je wyszukiwać i uzyskiwać informacje o dostępnych interfejsach oraz punktach końcowych.

REST (Representational State Transfer) zyskał popularność dzięki prostocie – opiera się na standardowych metodach HTTP, więc jest łatwiejszy do implementacji i integracji w porównaniu do SOAP.

Do zapewnienia bezpieczeństwa w SOA używa się standardów takich jak WS-Security, który definiuje mechanizmy uwierzytelniania, autoryzacji i szyfrowania wiadomości SOAP. Dzięki niemu możliwe jest zabezpieczenie integralności i poufności danych wymienianych między usługami.

Zarządzanie transakcjami w architekturze zorientowanej na usługi wspierają standardy, takie jak WS-AtomicTransaction i WS-BusinessActivity – pierwszy zapewnia mechanizmy zarządzania transakcjami, które muszą być wykonane w całości albo wcale, drugi jest używany do złożonych scenariuszy biznesowych, w których transakcje mogą być długotrwałe.

W kontekście standardów SOA warto też wspomnieć o BPMN (Business Process Model and Notation) i BPEL (Business Process Execution Language). BPMN służy do graficznego modelowania procesów biznesowych, aBPEL jest językiem wykorzystywanym do formalnego opisywania i realizacji procesów.

Zastosowanie SOA

SOA znajduje szerokie zastosowanie w różnych sektorach:

• W sektorze finansowym pozwala bankom i instytucjom finansowym integrować systemy, takie jak systemy zarządzania ryzykiem, platformy transakcyjne i aplikacje obsługujące klientów.
• W sektorze zdrowia służy do integracji systemów zarządzania informacjami medycznymi, elektronicznej dokumentacji pacjentów oraz aplikacji do analizy danych, a także wspiera wymianę danych między placówkami medycznymi.
• W przemyśle produkcyjnym SOA wykorzystuje się do integracji systemów zarządzania produkcją, logistyki i zaopatrzenia. Dzięki niemu firmy mogą implementować technologie, takie jak Internet Rzeczy.
• Sektor publiczny korzysta z SOA w celu poprawy efektywności i jakości świadczonych usług. Integracja różnych systemów administracyjnych i usług publicznych pozwala na lepszą wymianę danych między różnymi jednostkami administracji, co umożliwia rozwój e-administracji.
• W handlu detalicznym i e-commerce SOA znajduje zastosowanie w integracji systemów zarządzania magazynem, sprzedaży, obsługi klienta i analiz danych pozwala na lepsze zarządzanie zapasami, personalizację oferty oraz poprawę doświadczeń klientów. Wspiera także rozwój strategii omnichannel.

Rola SOA

Dzięki modularności, architektura zorientowana na usługi pozwala budować systemy z autonomicznych, samodzielnych usług, co ułatwia zarządzanie i rozwój aplikacji. Z kolei dzięki reużywalności usług w różnych kontekstach i aplikacjach można zredukować czas oraz koszty związane z tworzeniem nowych funkcji.

Dzięki protokołom i formatom komunikacyjnym, takim jak XML, SOAP czy REST, systemy bazujące na SOA mogą współpracować niezależnie od technologii, platformy czy języka programowania, co ułatwia integrację różnorodnych rozwiązań, zarówno wewnątrz organizacji, jak i z zewnętrznymi partnerami biznesowymi. Buduje to elastyczność i skalowalność SOA.

Choć początkowe wdrożenie SOA może być kosztowne, na dłuższą metę obniża koszty utrzymania i rozwoju systemów informatycznych. Wspiera to też innowacje i rozwój nowych produktów oraz usług, umożliwiając szybkie eksperymentowanie z nowymi rozwiązaniami i dostosowywanie się do dynamicznie zmieniających się warunków rynkowych.

Nie wolno jednak zapominać, że SOA ma swoje ograniczenia – pośród nich należy wymienić złożoność wdrożenia, problemy z wydajnością ze względu na komunikację między usługami, a także kwestie związane z bezpieczeństwem w rozproszonym środowisku. Nie zmienia to faktu, że architektura zorientowana na usługi od lat pomaga budować nowoczesne, elastyczne i wydajne systemy informatyczne, które pozwalają organizacjom zwiększać swoją efektywność operacyjną, poprawiać jakości usług i szybciej wprowadzać innowacje.