Теоретические и методологические основы построения

корпоративных порталов

Зыков С.В. (szykov@itera.ru) ООО «Нефтегазовая компания «ИТЕРА»

Введение

В современных условиях общественно-экономической глобализации манипулирование значительными (до петабайт), быстро растущими объемами гетерогенных данных различной степени структурированности представляет собой существенную проблему. Комплексные программы, направленные на развитие Интернет-технологий федерального (РФ, США) и международного (ООН, ЮНЕСКО и др.) уровней получают ежегодные ассигнования до 2 млрд долларов США и выше, значительную часть которых составляют расходы на НИОКР.

Растущее влияние ИТ в обществе требует интеграции программных комплексов, их данных и метаданных, созданных на основе различных концепций, методологий, моделей и подходов, унификация которых не была получена ни ведущими компаниями-разработчиками ПО (Microsoft, IBM, Oracle, SAP, BEA и др.), ни крупными научными коллективами.

Создание методологии, моделей и программных средств для интегрированной поддержки жизненного цикла (ЖЦ) информационных систем (ИС), должно существенно повысить производственно-экономическую эффективность таких ИС и их комплексов. Методология интегрированного проектирования, реализации и сопровождения ИС должна основываться на динамическом обеспечении целостности (мета)данных и оперативном взаимодействии компонент ИС с гетерогенной средой Интернет-вычислений.

Возникающие при этом проблемы вызваны неоднородностью методологий, моделей, стандартов, языковых и инструментальных средств автоматизированного проектирования (CASE) и быстрой реализации (RAD) ПО и осложняют непрерывную поддержку предметно-ориентированного ЖЦ, расширения ИС и персонализацию интерфейсов доступа к объектам данных (ОД) и объектам метаданных (ОМД).

Современные схемы проектирования ПО на основе XML и иных широко известных стандартов (OMG, MDC, WfMC, ISO/IEC) содержат методологические «разрывы» вследствие трудно формализуемой семантики метаданных, регламентирующих порядок доступа к ОД. Подходы, нацеленные на интероперабельность, интеграцию неоднородных ИС и унификацию доступа (OASIS, OMG, OGC, W3C, IBM, Microsoft, Ariba и др.), не достигли индустриальной масштабируемости в силу высокой сложности отображения объектно-реляционной схемы данных в XML-представление, особенно для Интернет-порталов на основе гетерогенных ИС, каждая из которых манипулирует тем или иным набором БД [11].

Отсутствие единой методологической схемы проектирования, реализации, внедрения и сопровождения корпоративного Интернет-ПО носит принципиальный характер [10,11] именно в силу недостаточно универсального теоретико-модельного обобщения.

Методология интегрированного проектирования и реализации ИС включает семейство моделей для предметной области (ПрО) [10] и среды вычислений (в форме абстрактной машины (АМ) [7]), а также инструментальные средства: ConceptModeller для визуального предметно-ориентированного проектирования ПО, ИС управления контентом (ИСУК) [7,8].

При этом под контентом понимается слабо- или неструктурированная информация вне основных ИС, используемая в стратегических бизнес-проектах.

Общее описание методологии

Методология обеспечивает объектное многоуровневое, с детализацией (мета)данных, итеративное моделирование ПрО и проектирование ПО в терминах О(М)Д, языковых и программных средств работы с ними. При этом обеспечивается возможность реинжиниринга от схем О(М)Д ИС до ПрО, а также актуальность, полнота, непротиворечивость и целостность О(М)Д на всем ЖЦ ИС.

Методология синтезирует фундаментальные положения теорий конечных последовательностей, категорий [1], вычислений [5] и семантических сетей [5]. В качестве вычислительной модели данных предложено исчисление ОД, синтезирующее основы теорий конечных последовательностей, вычислений (по Д. Скотту), категорий, семантических сетей и абстрактных машин (АМ), а также использующее принцип свертывания (концептуализации).

Методология включает модели данных для ПрО (на основе переменных доменов) и для инструментальных средств (на основе АМ), которые в более полной мере, чем традиционные (например, ER-модель [2]), учитывают особенности динамики и статики гетерогенных слабоструктурированных сред.

Предложенная модель данных основана на понятии состояния и обеспечивает событийно-ориентированное управление О(М)Д разнородных высокодинамичных предметных областей на основе переменных доменов (как для ПрО, так и для среды вычислений). При этом спектр возможных данных и метаданных расширяется до практически произвольных хранилищ данных (в том числе Б(М)Д), поддерживающих как современные ориентированные на пользователя front-end и back-end архитектуры глобально распределенных ИС, так и промежуточные и устаревшие системы. Особенностью инструментального решения является контент-ориентированная обработка О(М)Д, которая оригинальным образом моделируется посредством АМ. Методология основана на модели данных для совместного управления ОД и ОМД в гетерогенной интероперабельной глобально распределенной среде и обеспечивает упорядоченное и ускоренное по сравнению с существующими аналогами внедрение ИС. Благодаря формализации процедур верификации и тестирования ПО существенно уменьшаются затраты на сопровождение, поддержание отказоустойчивости и целостности О(М)Д, облегчаются расширение, модернизация, адаптация и оптимизация производительности ИС.

Модель предметной области

Рассмотрение ОД модели ПрО происходит по схеме «класс объект значение», что, с одной стороны, обеспечивает преемственность с классическим подходом ООП, а с другой -уточняет существующие модельные обобщения ([6] и др.) для случая корпоративных комплексов гетерогенных Интернет-ИС. При этом, классом называется семейство ОД интегрированной ПрО, под объектом понимается конкретизация класса шаблоном ИС управления контентом (ИСУК), а значение формируется той же ИС в виде информационной страницы корпоративного Интернет-портала (рис.2). Согласно одному из ранних подходов [6], ОД представимы в виде троек <концепт, индивид, состояние>, где концепт понимается как совокупность функций с одной и той же областью определения и одной и той же областью значений. Индивид означает сущность, выделяемую экспертом в ПрО указанием идентифицирующих свойств. Смена состояний моделирует динамику индивидов ПрО.

Важными преимуществами предлагаемой модели являются более адекватное отображение динамики и статики гетерогенных слабоструктурированных предметных областей, а также поддержка событийно-ориентированного управления данными и метаданными в глобальной среде вычислений. В архитектурно-интерфейсном аспекте вычислительная модель обеспечивает непрерывное итеративное проектирование открытых, распределенных, интероперабельных ИС на основе методологий UML, BPR, COM и CORBA. В отношении реализации поддерживается интегрированная (с использованием веб-сервисов) front-end/back-end обработка информации из различных типов хранилищ данных для разнородных корпоративных ИС на основе событийно-управляемых процедур (в форме скриптов) и вычислительных систем на базе динамического SQL.

Методология «сквозного» проектирования, реализации и сопровождения корпоративных порталов (рис.1) обеспечивает оперативную покомпонентную разработку открытых расширяемых программных комплексов в Интернет-среде с непрерывным контролем адекватности и целостности. В процессе проектирования спецификация ИС трансформируется от понятий ПрО к сущностям модели и далее, посредством CASE-инструментов,- к системе фреймов и схеме объектно-реляционных Б(М)Д с АМ в качестве средства манипулирования О(М)Д и описанию архитектур и интерфейсов (компонент) целевой ИС.

Рис. 1. Схема методологии проектирования корпоративных порталов

Моделирование ПрО основано на схеме двукратного свертывания [6], т.е. на установлении отношений между классами C ОД интегрированной ПрО D, которые в общем случае моделируются доменами:

C = Iw:[D] V v:D (w(v) - А) = {v:D А),

где:

C и D находятся в отношении частичного порядка (C ISA D);

А - критерий принадлежности ОД w к классу C с точки зрения предметного эксперта. Класс сложных («многомерных») ОД представим как n-арное отношение между ОД (фреймовое представление бинарного отношения приведено в [2]):

Rn = Iw: [Vi,..,Vn] Vvi:Vi ... Vvn:Vn (w [vb...,vj - Г) = {[ vi:Vb...,Vn:Vn] Г).

Таким образом, произвольный класс ОД представляет собой семейство упорядоченных пар (vi:Vi), где vi - i-й атрибут класса, а Vi - его тип.

Отметим, что в состав атрибутов входят как данные, так и метаданные (размерности объектов, ограничения целостности и др.). К метаданным относится и числовая