信息系统架构设计理论与实践

学习目标

• 理解信息系统架构风格与分类
• 掌握二层、三层、多层 C/S 和 B/S 架构的区别
• 理解分布式计算架构的三种形式
• 掌握 SOA 面向服务架构的核心概念和实践方式
• 理解 ESB 企业服务总线的特征和作用

信息系统架构概述

架构风格与分类

信息系统架构可按以下维度分类：

mindmap
  root((信息系统架构))
    按部署方式
      单体应用
      分布式应用
    按交互模式
      客户机/服务器
      浏览器/服务器
    按服务模式
      面向服务架构
      微服务架构

信息系统常用架构模型

单体应用

单体应用（Monolithic Application）是最简单的架构形式，所有功能模块打包在一个应用中部署。

客户机/服务器（C/S）架构 ⭐

客户机/服务器是信息系统中最常见的模式，客户端和服务器通过 TCP/UDP 进行请求和应答。

二层 C/S 架构

二层 C/S 是一种**胖客户端**架构：

┌─────────────────────┐     ┌─────────────────────┐
│   前台客户端         │────→│    后台数据库        │
│  (界面 + 业务逻辑)   │     │   (数据存储)        │
└─────────────────────┘     └─────────────────────┘

三层 C/S 和 B/S 架构

三层架构将业务逻辑从客户端分离出来：

graph LR
    A[客户端/浏览器] --> B[应用服务器]
    B --> C[数据库服务器]

    style A fill:#e3f2fd
    style B fill:#fff3e0
    style C fill:#e8f5e9

B/S 架构特点：

• 本质是浏览器与服务器采用 HTTP 协议（基于 TCP/IP 或 UDP）
• 零客户端安装，维护成本低
• 跨平台，兼容性好

通信协议选择：

多层 C/S 和 B/S 架构

多层架构在三层基础上增加中间件/应用层：

┌──────────┐   ┌──────────┐   ┌──────────────┐   ┌──────────┐
│  客户端  │ → │ 应用服务 │ → │ 中间件/应用层 │ → │  数据库  │
└──────────┘   └──────────┘   └──────────────┘   └──────────┘

中间件/应用层的作用：

分布式计算架构 ⭐

客户机/服务器系统开发时可以采用不同的分布式计算架构：

graph TB
    subgraph 分布式表示架构
        A1[客户机] --> A2[表示层<br>表示逻辑层]
        A2 --> A3[服务器]
        A3 --> A4[应用逻辑层<br>数据处理层<br>数据层]
    end

    subgraph 分布式数据架构
        B1[客户机] --> B2[表示层<br>表示逻辑层<br>应用逻辑层]
        B2 --> B3[服务器]
        B3 --> B4[数据处理层<br>数据层]
    end

    subgraph 分布式数据和应用架构
        C1[客户机] --> C2[表示层<br>表示逻辑层]
        C2 --> C3[应用服务器]
        C3 --> C4[应用逻辑层]
        C4 --> C5[数据服务器]
        C5 --> C6[数据处理层<br>数据层]
    end

MVC 在 J2EE 中的应用

在 J2EE 架构中，MVC 模式的实现形式：

graph LR
    A[浏览器<br>View] --> B[Web服务器<br>Controller]
    B --> C[数据库/应用层<br>Model]

    style A fill:#e3f2fd
    style B fill:#fff3e0
    style C fill:#e8f5e9

• View：Web 浏览器
• Controller：Web 服务器（可包含中间件/应用层）
• Model：根据实际情况与 MV 一起置于 Web 服务器，或单独置于应用层

面向服务架构（SOA）⭐

SOA 概念

SOA 核心特征

SOA 实现方式

SOA 的实现可以借助中间件：

graph TB
    A[消息中间件] --> C[SOA 实现]
    B[交易中间件] --> C
    C --> D[Web Service<br>最典型实现]

Web Service 特点：

• 两个互联网应用之间互相开放功能模块、函数、过程等"服务"
• 通过**消息机制**或**远程过程调用（RPC）**调用对方服务

SOA 主要实践

企业服务总线（ESB）⭐

ESB 概念

企业服务总线（Enterprise Service Bus）是企业应用间信息交换的公共通道。

ESB 核心特征

graph TB
    subgraph ESB 核心功能
        A[服务代理功能]
        B[服务注册表]
        C[协议消息处理]
        D[数据分发]
    end

    E[服务提供者] --> A
    A --> F[服务消费者]
    B --> A

ESB 适用场景

ESB vs EDB

本章小结

核心知识点

1. C/S 架构演进：二层（胖客户端）→ 三层（瘦客户端）→ 多层（中间件）

2. 分布式计算架构：

3. 分布式表示架构
4. 分布式数据架构

5. 分布式数据和应用架构

6. SOA 核心理念：服务独立、接口中立、松耦合、可重用

7. ESB 作用：服务代理、协议转换、消息分发

架构对比

考试重点

学习建议

1. 层次架构：理解每一层的职责边界
2. 分布式架构：掌握三种分布式计算架构的区别
3. SOA/ESB：重点理解在异构系统集成中的应用