CC BY
92
Копытов В.В.,1 Шульгин А.О.,2 Федоров С.А.3
1 Институт информационных технологий и телекоммуникаций Северо-Кавказского федерального университета, г. Ставрополь, ООО «Инфоком-С», г. Ставрополь, д.т.н., профессор, профессор кафедры организации и технологии защиты информации, v. kopytov @infocom-s . ru
2 ООО «Инфоком-С», г. Ставрополь, к.т.н., доцент, директор по развитию, a . shulgin @ infocom- s . ru
3 Институт информационных технологий и телекоммуникаций Северо-Кавказского федерального университета, г. Ставрополь, ООО «Инфоком-С», г. Ставрополь, аспирант, sergeiaf@ mail . ru
РАЗРАБОТКА АРХИТЕКТУРЫ ИНТЕГРАЦИОННОЙ СРЕДЫ КРОССПЛАТФОРМЕННЫХ МОБИЛЬНЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ С КОРПОРАТИВНОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМОЙ
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Кроссплатформенность, мобильное приложение, информационная система, облачная инфраструктура.
АННОТАЦИЯ
Существующие на данный момент способы и технологии интеграции программных продуктов подходят для высокоуровневой организации взаимодействия различных гетерогенных информационных систем. Однако, при их использовании необходимо учитывать некоторые особенности особого класса приложений, такого как мобильные приложения. К таким особенностям следует отнести слабую аппаратную составляющую оборудования, на котором используются мобильные приложения, и низкую пропускную способность каналов связи, вследствие чего на клиентском приложении зачастую невозможно выполнить ресурсоемкие вычисления или осуществить хранение, прием и передачу результатов промежуточной обработки данных. Также к числу таких особенностей следует отнести предметную область использования мобильного приложения с вариацией способа доставки данных и массовость конечного продукта.
Для эффективной интеграции мобильных приложений с корпоративными информационными системами и для достижения высокого уровня кроссплатформенности должна быть предложена новая архитектура интеграционных механизмов, не имеющая технологических ограничений интеграционных шин, построенных на основе классических технологий.
Целью работы является описание архитектуры и принципиальной структуры технологии построения мобильных приложений, интегрированных с корпоративными информационными системами.
Актуальность исследования обосновывается наличием существенных технологических ограничений при существующих подходах к созданию мобильных приложений, интегрированных с корпоративными информационными системами.
В ходе работ предложена усовершенствованная архитектура интеграционной среды на основе использования облачных сервисов взаимодействия и набора моделей для реализации автоматизированных сценариев подготовки программного кода кроссплатформенных мобильных приложений, встраиваемых в специализированные приложения-контейнеры. Полученные теоретические и прикладные результаты могут быть использованы в программной инженерии при проектировании и разработке интеграционных шин и создании мобильных приложений.
Исследование выполнено в рамках реализации научного проекта по теме «Разработка кроссплатформенной технологии построения мобильных приложений с заданными контурами интеграции для повышения функциональной и ресурсной эффективности корпоративных
информационных систем» в рамках ФЦПИР 2014-2020 (уникальный идентификатор прикладных научных исследований RFMEFI57614X0066 при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации.
Рынок мобильных приложений демонстрирует уникальный рост за последние 3-5 лет, формируя постоянный растущий спрос среди конечных потребителей. Крупнейшие компании ИТ-отрасли активно занимаются разработкой и продвижением мобильных приложений и мобильных сервисов, что требует значительного внимания к использованию эффективных технологий разработки. Среди всего множества мобильных приложений можно выделить интенсивно развивающийся сегмент приложений, используемых сотрудниками предприятий и организаций для решения своих производственных задач (корпоративные мобильные приложения). Отличительной особенностью данных мобильных приложений является их включение в ИТ-инфраструктуру предприятия и тесная интеграция с корпоративными информационными системами.
В настоящее время широкое распространение получили мобильные устройства, такие как коммуникаторы, планшетные компьютеры, программируемые считывали штрих-кодов, считыватели данных о RFID-метках и прочие устройства. Динамика разработки мобильных приложений обуславливается потребностью использования общеизвестных программ не только на стационарных компьютерах, но и на мобильных устройствах. Особый интерес вызывает возможность мобильных устройств и мобильных приложений по организации сетевого взаимодействия посредством корпоративной сети или сети интернет. Для мобильных устройств известны примеры реализации офисных пакетов, мультимедийных и коммуникативных приложений, перспективными направлениями в сфере разработки корпоративных приложений является разработка, например, складских и бухгалтерских программ.
В исследовании, проведенном в 2012 году группой Marketvisio и посвященном анализу трендов использования мобильных приложений в корпоративной среде, отмечается достаточно низкий уровень проникновения мобильных приложений среди российских компаний. Были исследованы более 400 организаций, использующих мобильные приложения. Наибольшую долю в общем объеме выборки составили респонденты из финансового сектора и торговли. Среди опрошенных организаций использовали приложения для доступа к корпоративной почте или календарю 37% предприятий, использовали приложения для доступа к рабочему столу 18% предприятий, использовали приложения для мгновенного обмена сообщениями между сотрудниками 11% предприятий. Использование мобильных приложений для работы с корпоративными системами отметили 11% предприятий, а 3 % предприятий планировали осуществить внедрение и начать использование таких приложений в течении 1 года.
Одним из основных факторов, сдерживающим использование мобильных приложений называется потеря контроля за ит-системами предприятия и данными (ослабление защиты данных).
В исследовании [2] отмечается, что финансовые ресурсы при внедрении мобильных приложений распределены в неравных долях между внешними и внутренними ресурсами, по этой причине интеграторы и производители мобильных приложений могут более активно участвовать во внедрении мобильных приложений.
Представители российской ИТ-индустрии также уделяют значительное внимание расширению возможностей платформ для построения корпоративных информационных систем, реализуя средства проектирования и разработки мобильных приложений и мобильных сервисов. В направлении создания интегрированных с корпоративными информационными системами мобильных приложений работают лидеры российского рынка делового ПО - Epam Systems, 1С, АйТи, Форс и другие. Поэтому учитывая перспективы роста сегмента корпоративных мобильных приложений в России и мире необходимо создавать и развивать отечественные технологии для разработки и интеграции мобильных приложений в составе корпоративных информационных системам, построенных на базе отечественных программных продуктов.
Одним из перспективных способов организации взаимодействия и обмена данными между приложениями (в том числе и между мобильными приложениями) является создание общего механизма интеграции, не зависящего от конкретной платформы или языка программирования (интеграционная шина). Разработка такого механизма для мобильных приложений корпоративного сегмента требует особых подходов, что обусловлено характеристиками мобильных устройств, условиями их функционирования и взаимодействия, используемыми операционными системами и средами разработки программного обеспечения:
- для мобильных устройств недоступны большие вычислительные ресурсы для отображения сложного функционала клиентской части;
- доступ к данным корпоративной базы данных может потребоваться одновременно нескольким пользователям, как со стационарных компьютеров, так и с удаленных мобильных устройств;
- нередко возникает необходимость продолжения работы удаленного пользователя даже при временном отсутствии доступа к корпоративной сети или сети интернет;
- мобильное приложение должно обеспечивать надежные механизмы однозначной идентификации пользователей и защиты передаваемых данных.
Существующие зарубежные технологии, обеспечивающие задачи создания мобильных приложений, интегрированных с корпоративными информационными системами, как правило, являются закрытыми и платформенно-зависимыми и не могут быть перенесены для отечественных разработок в области программной инженерии. Теоретические исследования зарубежных исследовательских центров и RnD-компаний направлены на потребности конкретных вендоров и не позволяют сформировать общую теоретико-методологическую базу для разработки соответствующих отечественных технологий. Однако, решение указанной задачи является одним из приоритетов российского ИТ-индустрии, а разрабатываемое направление создания мобильных приложения - важной задачей при формировании информационного общества.
Актуальность исследования связана с широким применением мобильных приложений в составе корпоративных информационных систем на транспорте, в сфере государственного управления, в торговле и иных отраслях и необходимостью создания технологических инструментов для интеграции создаваемых мобильных приложений с уже действующими информационными системами. Прикладная значимость разработок также связана с тем, что на данный момент стоит задача интеграции мобильных технологий в те сферы, где они ранее не находили применение: бизнес-структуры, правительство, военная сфера, промышленность, здравоохранение. Учитывая, что перечисленные сферы имеют разный уровень автоматизации, различные платформы и подходы к организации информационных систем, то необходимо выработать единые технические и технологические стандарты для внедрения в них новых технических решений, таких как мобильные устройства.
Объектом исследования является кроссплатформенные мобильные приложения, интегрированные с корпоративными информационными системами. Предметом исследования являются существующие методы и технологии построения кроссплатформенных мобильных приложений и методы их интеграции.
Использование зарубежного опыта построения кроссплатформенных мобильных приложений на основе программных платформ SAP, IBM, Microsoft, обеспечит создание технологического задела при построении «бесшовной» интеграции, обеспечить формирование оптимальных интеграционных решений для отдельных задач на основе интеграционных шин, разработать принципы описания архитектуры мобильного приложения на основе описанных в информационной системе бизнес-процессов.
Добавление в состав корпоративной информационной системы (КИС) мобильных приложений, существенно расширяющих пространство функционирования за счет смартфонов, фаблетов, планшетов и других мобильных устройств, приводит к расширению технологического состава и функций системы. Для терминологической унификации в рамках данной статьи под интегрированной корпоративной информационной системой (интегрированной КИС) понимается набор программно-технологических средств, обеспечивающих интегрированное функционирование комплекса программных средств корпоративной информационной системы и мобильных приложений для различных платформ или кроссплатформенных [3].
Интегрированная КИС уже может обеспечивать работу персонала за пределами офиса или здания за счет использования современных технологий обеспечения доступа к внутрикорпоративным системам и базам данных при использовании личных или рабочих мобильных устройств. При этом необходимо учесть разнообразие платформ рынка мобильных устройств. Одним из вариантов оптимизации времени разработки мобильных приложений является выбор одной мобильной платформы, для которой и будет разрабатываться мобильное приложение в рамках интегрированной КИС. Но это, в свою очередь, добавляет дополнительные ограничения и ставит под вопрос целесообразность данного частного решения. При разработке комплекса мобильных приложений, охватывающих большинство платформ, требуются большие временные затраты на этап разработки и тестирования каждого мобильного приложения в
отдельности [4].
Другим решением оптимизации времени разработки мобильных приложений под разные платформы является использование альтернативного подхода, позволяющего разрабатывать кроссплатформенные приложения для различных мобильных платформ.
Существующие на данный момент способы и технологии организации взаимодействия программных продуктов подходят для высокоуровневой организации взаимодействия различных гетерогенных информационных систем. Однако при их использовании необходимо учитывать некоторые особенности особого класса приложений, такого как мобильные приложения. К таким особенностям следует отнести, слабую аппаратную составляющую оборудования, на котором используются мобильные приложения и низкую пропускную способность каналов связи, вследствие чего на клиентском приложении невозможность выполнить ресурсоемкие вычисления или осуществить хранение, прием и передачу результатов промежуточной обработки данных. Также к числу таких особенностей следует отнести предметную область использования мобильного приложения с вариацией способа доставки данных и массовость конечного продукта.
Одной из возможностей решения быстрой разработки кроссплатформенных мобильных приложений для взаимодействия с КИС является выделение однотипных для различных КИС технологий, принципов и процессов в единую программно-технологическую платформу (фреймворк). Уменьшение временных затрат при разработке мобильных приложений с использованием кроссплатформенного фреймверка заключается в отделении всех процессов, не связанных с особенностями мобильной платформы, в отдельный поток и реализация этого потока только один раз. Данный подход позволяет разово разработать общую платформу, на основании которой и будут в дальнейшем строиться различные интегрированные КИС.
Рассмотрим концептуальную схему платформы быстрого построения кроссплатформенных мобильных приложений для построения интегрированных КИС, представленную на рисунке 1.
Корпоративная информационная система
1эс = Д5-НЛ К I ~ I 5 ЕД й- Ч
Частное облако
Доакгь к шлгтнн
Учетные знпнсн\£ацнапнмцня Асс- -1пв"',:и-г я]
Данные ваад'рыиад Ыа 11лч,С>_11
Уведа .'/леи да'1, Са а а «цен 1 Ри^"ЛМеыа®е5
Интерфейс 5Ш Интерфейс ОЛ Интерфейс СШ ^^Н Интерфейс €Ш
т
¡05
Другие платформы
Рисунок 1 - Концептуальная архитектура интегрированной КИС
Архитектура интегрированной КИС включает в себя следующие составные блоки:
- корпоративная информационная система;
- подсистема расширений КИС;
- частное облако вычислительных ресурсов;
- мобильные приложения.
Подсистема расширений КИС представляет собой пакет программных средств преобразования данных и процессов, находящихся в составе КИС, в соответствующие идеологии и требованиям кроссплатформенной технологии данные и процессы. Подсистема расширений, в зависимости от типа и архитектуры КИС, может собой представлять, как монолитное программное обеспечение с использованием того же стека технологий, так и распределенный слабосвязанный комплекс служб и сервисов, обеспечивающий механизмы преобразования данных.
Частное облако - это инфраструктура вычислительных мощностей компании, предназначенная только для использования в рамках интегрированной КИС. Потребителями ресурсов частного облака является КИС, подсистема расширений КИС и сами мобильные приложения. Используется модель обслуживания «Инфраструктура как услуга» (IaaS), обеспечивающая самостоятельное управление ресурсами обработки, хранения и доступа к информации. Основными требованиями к частному облаку является её высокая надежность и доступность как со стороны корпоративной информационной системы, так и со стороны мобильных приложений. При этом частное облако является частью общей вычислительной сети компании, использующей технологии виртуальных частных сетей поверх сети Интернет (virtual private networks). Отдельные компоненты частного облака должны предоставлять сервисы для подключения различных ресурсов сети Интернет (социальные сети, базы и банки данных, почтовые сервисы и т.д.)[10-14].
Мобильные приложения являются исполняемыми программными модулями, разработанными с использованием кроссплатформенной технологии для различных мобильных платформ. К популярным платформам (экосистемам) можно отнести Android (Google), iOS (Apple), WindowsPhone (Microsoft), менее популярные платформы это BlackberryOS (RIM), Bada (Samsung), SymbianOS (Nokia). Между различными платформами существенно различается реализация транспортного слоя доступа к данным частного облака, а также пользовательский интерфейс и способ взаимодействия с человеком. Все различия продиктованы теми или иными особенностями операционных систем, используемыми средами функционирования, способами доступа к ресурсам и требованиями разработчиков платформ.
Среди всего объема данных, оперируемых в интегрированной КИС, можно выделить три основных потока: учетные записи, данные и уведомления. Данные потоки имеет смысл разделять между собой и описывать отдельно по причине больших различий между собой. Прежде всего, различия кроются в модели доступа к ним со стороны мобильных приложений и способах обработки данных. Менее существенные различия заключаются в направлении передачи, потребности в хранении и т.д. Кроме этого, блоки данных по-разному представляются пользователю для визуализации.
Учетные записи являются компонентом подсистемы безопасности КИС, обеспечивающим аутентификацию и идентификацию пользователей системы. В интегрированных КИС должны использоваться те же механизмы проверки пользователей и разграничения доступа, что и в настольных приложениях. Различается только модель аутентификации за счет наличия его в единственном экземпляре в КИС и менее доверенная среда исполнения - операционная система мобильного приложения. В связи с этим используются специальные средства обработки и хранения учетных данных, такие как: ключи сессии, временные токены авторизации и сертификаты подписи [5,6].
К потоку данных в интегрированных КИС относится процесс обмена основной обрабатываемой информацией, такой как: данные учетных систем, статистическая, качественная и количественная информация, различная оперативная информация, финансовая и производственная документация, информация о ресурсах и т.д. Основной моделью взаимодействия КИС и мобильных приложений является модель «запрос-ответ». При этом чаще всего пассивной стороной (сервером) в такого рода взаимодействии выступает КИС. Немаловажная возможность мобильных приложений является функция ввода новой информации в банки данных КИС, при этом модель взаимодействия остается такой же за исключением большего объема данных в запросе.
Уведомления и сообщения, хоть и частично можно отнести к потоку данных, тем не менее являются отдельным потоком по причине совершенно другой модели функционирования и решаемой основной задачи. Поток уведомления предназначен для передачи информации со стороны КИС в мобильное приложение, когда КИС является инициатором сообщений. В этом
случае мобильное приложение является пассивным компонентом в понимании клиент-серверной архитектуры. Для такого рода взаимодействия используются так называемые push-технологии в соответствии со следующими шаблонами (паттернами) PUSH-PULL и PUB-SUB. PUSH-PULL паттерн основан на процедурах помещения (push^ получения (pull) сообщения из очереди, и наличии постоянно действующих компонентах ^огкег)для чтения очередей. PUB-SUB паттерн подразумевает наличие процедуры подписки (subscribe) конкретного приложения на получение сообщений из очереди, а при необходимости отправки публикации (publish) в эту очередь отправителем.
Данный поток используется для доставки сообщений пользователям в рамках оперативной деятельности, срочного информирования и оповещений, осуществления коммуникаций, передачи извещений и событий. Характеристики и особенности канала доставки сообщений могут существенно варьироваться в зависимости от производственной необходимости, например, по скорости: мгновенно, в рамках времени жизни, при появлении связи, без ограничения; по охвату: unicast, multicast, broadcast, geocast, anycast; по предоставлению: текст, изображение, аудио, видео, комплексное и т.д. В зависимости от типа мобильной платформы способ уведомления пользователей о поступлении сообщений в приложение и принцип обмена данными с частным облаком может существенно отличаться.
Основным достоинством описанной технологии является дополнение функционала КИС до работы с мобильными приложениями без изменения ее внутренней архитектуры. Благодаря этому расширение КИС возможно не только на этапе разработки КИС, но и при успешном функционировании на протяжении длительного времени, что позволяет осуществить процесс расширения до интегрированной КИС, без нарушения работоспособности существующей КИС.
Облачная инфраструктура является ядом технологической платформы и обеспечивает функционирование интегрированной КИС. Облачная инфраструктура связывает блок взаимодействия с КИС и блок мобильной платформы в единое целое. Данный блок содержит большую часть бизнес-логики взаимодействия КИС и мобильного приложения. Исходя из этого нагрузка на облачную инфраструктуру прямо пропорциональна от количества мобильных приложений, а также от количества используемых адаптеров сопряжения для взаимодействия с КИС. Данные факторы накладывают дополнительные условия в области частного облака, а именно горизонтальная масштабируемость [21].
Выводы. Предложенная технология построения интеграционной среды для кроссплатформенных мобильных приложений учитывает современные принципы коммуникации и технологической интеграции, обеспечивая улучшение потребительских свойств и снижение временных затрат на создание и эксплуатацию.
Ключевыми преимуществами предложенных решений являются:
- гетерогенность, обеспечиваемая совместимостью технологических решений облачных сервисов;
- кроссплатфоменность на стороне мобильных устройств, заключающаяся в минимизации функционального кода и использовании приложений-контейнеров;
- снижение стоимости разработки и поддержки набора приложений для популярных мобильных операционных систем;
- снижение временных затрат на разработку функциональной части мобильных приложений за счет использования унифицированного описания бизнес-логики в составе описанных моделей в облачной инфраструктуре.
В тоже время использование данного подхода оправдано только при необходимости разработки мобильных приложений сразу для нескольких мобильных платформ.
Основными зависимостями при использовании данного подхода являются:
- использование дополнительного звена в виде облачной инфраструктуры
- дополнительное изучение конструктивных особенностей и способов взаимодействия с программно-техническим комплексом (фреймворком).
Литература
1. Абдикеев Н.М., Данько Т.П., Идельменов С.В., Киселёв А.Д. Реинжиниринг бизнес-процессов. - М.: Изд. «Эксмо»,
2005 - 592 с.
2. Mikhail Y. Evaluating the potential of developing cross-platform mobile applications // Master of Science Thesis №4
(2013), Gothenburg, Sweden, 2013 - pp. 30-61
3. Брауде Э. Технология разработки программного обеспечения. — СПб, ПИТЕР, 2009. - 655 с.
4. Фаулер М. Архитектура корпоративных программных приложений.: Пер. с англ. — М.: Издательский дом
«Вильямс», 2006. — 544 с.
5. Levy A.Y. Logic-Based Techniques in Data Integration. Logic-based Techniques in Data Integration. In: Logic Based Artificial Intelligence. Edited by J. Minker. - Kluwer Publishers, 2000 - 344 p.
6. Питер Пин-Шен Чен. Модель «сущность-связь» — шаг к единому представлению о данных. Пер. М.Р. Когаловского.
7. Пруцков А.В, Цыбулько Д.М. Проблемно-ориентированное программирование // Вестник РГРТУ 2013. №45. С. 5762.
8. Репин В.В., Елиферов В.Г. Процессный подход к управлению. Моделирование бизнес-процессов / Владимир Репин, Виталий Елиферов. - М. : Манн, Иванов и Фербер, 2013. - 544 с.
9. Таненбаум Э., Ван Стеен М. Распределенные системы. Принципы и парадигмы - СПб.: Питер, 2003. - 877 с.
10. Шафер Д.Ф. Управление программными проектами: достижение оптимального качества при минимуме затрат / Д,Ф. Шафер, Р.Т. Фатрелл, Л.И. Шафер. - М.: Издательский дом «Вильямс», 2003. - 1136 с.
11. Гольфанд И.Я., Хлебутин П.С. Оценка трудозатрат разработки программной компоненты // Труды ИСА РАН. - Т. 15
- 2005 - с. 125-136;
12. Иготти М.К. Подход к созданию автоматизированной информационной системы для приборостроительного предприятия / М.К. Иготти, В.Н. Юрьев. - С.80-95.
13. Бородакий Ю. В., Лободинский Ю. Г. Эволюция информационных систем (современное состояние и перспективы).
— М.: Горячая линия - Телеком, 2011. — 368 с. — 1000 экз. — ISBN 978-5-9912-0199-5.
14. Наумова О.А., Ульянов М.В. Классификация методов построения алгоритмических систем // Вычислительные технологии. - 2011. - Т. 16. - № 1. - С. 105-118.
15. SoCC '10: Proceedings of the 1st ACM symposium on Cloud computing / Hellerstein, Joseph M. — N. Y.: ACM, 2010. — ISBN 978-1-4503-0036-0.
16. Yvette E. Gelogo, Haeng-Kon Kim Mobile integrated enterprise resource planning system architecture // International Journal of Control and Automation Vol. 7, No. 3 (2014), pp. 379-388.
17. Charlie Collins, Michael D. Galpin, Matthias Kappler Android in practice, Manning Publications Co., 2012, 647 p.
18. Gillam L. Cloud Computing: Principles, Systems and Applications / Nick Antonopoulos, Lee Gillam. — L.: Springer, 2010. — 379 p. — (Computer Communications and Networks). — ISBN 9781849962407.
19. Harrison-Broninski, K. Human Interactions: The Heart and Soul of Business Process Management, Meghan-Kiffer Press, 2005. - 304 p.
20. Jin Han, Qiang Yan, Debin Gao, Jianying Zhou, Robert Deng Comparing mobile privacy protection through cross-platform applications. [Электронный ресурс]. - Режим доступа. - URL: http://flyer.sis.smu.edu.sg/ndss13-han.pdf (дата обращения: 27.06.2015).
21. Gritsenko A.V., Demurchev N.G., Kopytov V.V. & Shulgin A.O. Decomposition Analysis and Machine Learning in a Workflow-Forecast Approach to the Task Scheduling Problem for High-Loaded Distributed Systems / / Modern Applied Science Vol. 9, No. 5 (2015), pp. 38-49.
