HELSINGIN LIIKETALOUDEN AMMATTIKORKEAKOULU TIETOJENKÄSITTELYN KOULUTUSOHJELMA HAJAUTETUT JA KESKITETYT RATKAISUT YRITYSTOIMINNASSA Luentorunko Hajake11.doc 1/18
1 JOHDANTO - Tässä dokumentissa on yleiskuvaus keskitys/hajautuksen liittyvistä käsitteistä. Esityksen alkupuolella kuvataan lyhyesti historiaa ja hajautukseen liittyviä peruskäsitteitä sekä organisatorisia lähtökohtia. Tämän jälkeen pohdiskellaan hajautuksen eri tapoja ja hajautukseen liittyvää käsitteistöä. Esitykseen liitteissä heijastellaan eri yritysten ja tutkimuslaitosten näkemyksiä hajautus/keskitys-asiaan. - Kaikkiaan perinteisen hajautuksen korvaavan tai sitä täydentävän hajautuksen ympärillä on tyypillinen tilanne tietojenkäsittelyn alalla. Puheet ja innokkaimpien toteuttajien toimenpiteet kulkevat reilusti edellä realistisia laajamittaisia toteutusmahdollisuuksia. Alkuinnostuksen jälkeen on tässäkin todettu, että asia ei olekaan kaksinapaimen joko-tai, vaan ääriratkaisujen väliltä löytyy erilaisia yhdistelmiä. Kukin tapaus on selvitettävä omanaan, yritystoiminnan asettamien tavoitteiden/rajojen/kriteerien ja tietoteknologian suomien mahdollisuuksien mukaisesti. - Päätös keskitys/hajautus-vaihtoehdosta on, vähintäänkin linjanvetotasolla, yritysjohdon asia. Se on luettavissa liiketoimintastrategiaan perustuvasta tietojenkäsittelystrategiasta. Sen alla tehtyihin ratkaisuihin otetaan kantaa ja tehdään päätöksiä tarpeen mukaan. - Hajautus voidaan toteuttaa usealla eri tavoin. Seuraavassa keskitytään teknisenä ratkaisuna ensisijaisesti vaihtoehtoon asiakas/palvelin (client/server). Hajake11.doc 2/18
2 KESKITYKSESTÄ HAJAUTUKSEEN - Ensimmäinen tietokone kaupallistaloudelliseen tuotantoon Suomessa asennettiin Postipankkiin v. 1958. Tämän jälkeen on kehitys kotimaassa ja maailmalla edennyt sekä laitteistokehityksen, käyttöjärjestelmien, muiden ohjelmistojen, ohjelmistojen rakentamisen ja tietoliikenteen alueella voimakkaasti. - Myös meitä ympäröivä yhteiskunta ja siihen kuuluvat yritykset ja kansainvälinen yhteistoiminta ovat muuttuneet merkittävästi. - Tekniikka on siis tuonut uudet mahdollisuudet yritystoiminnassa käytettäväksi. Käytännössä on jouduttu käyttämään uutta teknologiaa vanhojen rakenteiden päällä. Taustalla ovat vanhat tietojenkäsittelyratkaisut ja vanha organisatorinen toiminta. Näihin kumpaankin pitäisi voida paneutua esim. silloin kun mietitään keskitys/hajautus-vaihtoehtoa - Olisi mietittävä, mitä yritys tarvitsee, mitä sen asiakkaat tarvitsevat tavoitteisiinsa pääsemiseksi ja toteuttaessaan strategiansa ja liikeideansa mukaista toimintaa. Tämän jälkeen katsotaan, miten teknologia voisi tässä olla apuna. - Toki on mahdollista ja tarvetta katsoa, mitä teknologia tarjoaa yritystoiminnalle ja sen kehittämiselle. - Lähtökohtana yrityksissä kuitenkin tulee olla pyrkimys päästä sen tavoitteisiin. Näihin tavoitteisiin yleensä kuuluu määritelmä myös taloudellisuudesta. Hajake11.doc 3/18
3 AVOIMUUS - Avoimuus voidaan määritellä seuraavasti: - Standardoitujen teknisten rajapintojen hyödyntäminen sovellusohjelmissa. - Voi antaa mahdollisuuden monitoimittajaympäristöön. - Voi antaa tietyin edellytyksin mahdollisuuden ajaa nykyiset sovellukset uusissa laitteistoissa ja uusien sovellusten ajon nykyisisä laitteistoissa. - Mahdollistaa toimittajariippumattomuuden. - Avoimuuteen liittyvät ongelmat on toki pidettävä mielessä. - On siis eri asia kuin hajautus. Hajake11.doc 4/18
4 CLIENT/SERVER-KÄSITTEISTÖ - Asiaka/palvelin-käsitteistöä (client/server) käytetään pääosin seuraavissa kolmessa merkityksessä: - Rajapintapohjainen ohjelmistoarkkitehtuuri - Tietojenkäsittelytehtävät jaetaan palveluja hyödyntäviin osiin (asiakas eli client) ja paveluja tuottaviin osiin (palvelin eli server) ja näiden välinen tiedonvälitys tapahtuu selkeiden rajapintojen kautta sanomapohjaisesti. - Toteutus mahdollistaa osien sijoituksen eri tietokonelaitteistoille. - Tilannekohtaisesti haetaan tehokas työnjako palvelua käyttävän prosessin/laitteiston ja palvelimen välillä. - Eri tilanteet ja sovellusalueet edellyttävät erilaista työnjakoa. - Mikrotietokone käsitetään aina olevan client ja isokone/minikone aina server - Ehkä usein näin onkin, mutta tulkinta ei ole käytännössä näin oikoviivainen, varsinkaan kehityksen edetessä. - Termillä viitataan SQL-palvelin -toteutusmalliin - Käyttöliittymä ja sovellukset sijoitetaan kokonaan työasemiin - Tietokantapalvelut sijoitetaan tietokantapalvelimeen - Tästä käytetään myös nimeä työasema-arkkitehtuuri - Asiakas/palvelin-arkkitehtuurissa ei ole kyse yhdestä ainoasta oikeasta tavasta rakentaa järjestelmiä, vaan käyttöliittymä, tiedonhallinta ja sovelluslogiikka voidaan jakaa monella eri tavalla Hajake11.doc 5/18
työasemien ja palvelimien välille. Näistä syntyy usempi arkkitehtuurivaihtoehto. Tämän vuoksi muut kuin rajapintapohjaiseen ohjelmistoarkkitehtuuriin liittyvät tulkinnat ovat harhaanjohtavia ja ne ovat aiheuttaneet paljon turhaa sekaannusta. - Client/server ei ole myöskään sama kuin downsizing. Useimmat käytössä olevat client/server-järjestelmät ovat luonteeltaan informaatiojärjestelmiä, joille tyypillisiä ominaisuuksia ovat pienet volyymit ja matalat vikasietoiusuus- ja vastausaikavaatimukset. Downsizing-projekteissa kohteena ovat yleensä operatiiviset tietojärjestelmät, joissa vaatimukset ovat paljon kovemmat. Joissain yhteyksissä on käytetty termiä enterprise client/server erottamaan hajautetut operatiiviset järjestelmät päätöstuki- yms. painotteisista client/server-järjestelmistä Hajake11.doc 6/18
5 ARKKITEHTUURISUUNNITTELUN AVAINKYSYMYKSET - Yrityksen pohdiskellessa tietojenkäsittelyn tenisen arkkitehtuurin perusratkaisuja hajauttamisen/keskittämisen kannalta ovat peruskysymysvaihtoehtoja seuraava: - Tietojen keskittäminen vai hajauttaminen - Mitkä tiedot keskitetään, mitkä hajautetaan. - Perustuuko hajauttaminen osittamiseen vai replikointii. - Hoidetaanko tietojen siirto hajautettujen tietovarastojen osalta käyttäen ajantasaisia yhteyksiä vai eräyhteyksiä, jne - Käsittelyn keskittäminen vai hajauttaminen - Perustuuko ohjelmostoarkkitehtuuri perinteiseen monoliittiseen malliin vai moderniin rajapintatoteutukseen, jossa käyttöliittymä, sovelluslogiikka, tapahtumahallinta ja tiedonhallinta on selkeästi erotettu toisistaan. - Mitä toimintoja sijoitetaan työasemaan, mitä pavelimeen. - Perustuvatko yhteydet työsemien ja palvelinjärjestelmien välillä SQL-verkkoohjelmistoihin vai sovellustason kommunikointiin. - Hyödynnetäänkö erillistä tapahtumahallintaohjelmistoa. - Tietojen ja käsittelyn keskittämisessä tai hajauttamisessa on yleensä aina useita vaihtoehtoja, jolloin tehokkaan arkkitehtuurin määrittäminen ei ole suoraviivaista. - Keskeisiä osia kaupallishallinnollisen tietojärjestelmän akkitehtuurissa ovat kestävät tietovarastoratkaisut sekä näitä tukevat monipuoliset käyttöliittymät. Hajake11.doc 7/18
- Tietovarastojen ja käyttäjäosuuden toisistaan erottaminen johtaa ns. client/server-arkkitehtuuriin (käytetään myös nimitystä asiakas/palvelin-arkkitehtuuri), josta on työasemien ja mirkotietokoneiden yleistymisen ja teknisen kehittymisen myötä tullut tavoiteltu tapa toteuttaa joustavia ja kustannustehokkaita tietojärjestelmiä. Käytännössä toki kustannustehokkuutta on tarkasteltava hyvinkin kriittisesti. Hajake11.doc 8/18
6 KÄSITTELYN HAJAUTTAMISEN PERUSMALLIT - Keskitetty ratkaisu - Perinteisesti operatiiviset tietojärjestelmät, erityisesti tapahtumakäsittelytyyppiset sovellukset, on rakennettu keskus- tai pientietokoneympäristöön. - Sovellusarkkitehtuuri on tiukasti keskitetty. - Järjestelmien käyttöliittymä perustuu useimmiten pääteyhteyteen. - Erityisesti tapahtumakäsittelyjärjestelmissä päätekäsittely on puskuroitua. - Päätteessä voidaan suorittaa paikallisesti tiettyjä alkeellisia editointi- tms. toimintoja. - Yhteistoiminnallinen käsittely - Sovellus jaetaan kahteen osaan: edustasovellukseen ja palvelusovellukseen. - Työasemaan tai edustajärjestelmään sijoitetaan käyttöliittymä sekä edustasovellus, joka keskustelee sanomapohjaisesti verkon välityksellä palvelinlaitteistolle sijoitetun palvelusovelluksen kanssa. - Sanomien välitys tapahtuu sovellus-sovellus -tason yhteyskäytäntöjä (esim. LU6.2, RPC) käyttäen. - SQL-palvelinmalli, l. ns. puhdas työasema-arkkitehtuuri - Sovellusohjelmat sijaitsevat työasemissa. - Malli on selkeä. Hajake11.doc 9/18
- Työasemiin sijoitettujen laajojen sovellusten hallinta voi olla kuitenkin vaikeaa, ellei käytössä ole hyviä verkkojärjestelmää tukevia työkaluja. - Voi johtaa suorituskykyongelmiin. - Yleinen pullonkaula on verkkoyhteys, joko työaseman tai palvelimen päässä. Ei niinkään fyysisessä tietoliikenneyhteydessä, vaan verkko-ohjelmiston ja tietokantaohjelmiston kyvystä käsitellä riittävän nopeasti suuria tietomääriä. - Sovellus lähettää merkkimuotoisen SQL-komennon tietokantapalvelimelle, joka ottaa vastaan sanoman, tulkitsee tai kääntää kyselyn, suorittaa kyselyn optimoinnin, hakee tiedot tietokannasta ja palauttaa ne merkkimuotoisena verkkoohjelmiston avulla sovellusohjelmalle, joka on jäänyt odottamaan tietoa. - Edellisten sekoituksia Hajake11.doc 10/18
7 TIETOVARASTOJEN HAJAUTTAMINEN - Useat operatiiviset järjestelmät sisältävät sekä tapahtumaorientoituneita osia (esim. tilaustenkäsittely ja varastonvalvonta) että vapaamuotoisempia suunnittelu- ja raportointiosia (esim. tarjouslaskenta ja projektisuunnittelu). Käsittelyn hajautukseen voidaan yhdistää myös tietojen hajauttaminen. Tehdyt valinnat vaikuttavat mahdollisiin laitteisto- ja ohjelmistovaihtoehtoihin, esim. työasemiin, pavelinlaitteistoon ja tietokantoihin. Käytännössä tietovarastojen rakenne sekä sovellusten ja käsittelyn rakenne kietoutuvat toisiinsa, eikä niitä siksi voi tarkastella pelkästään toisistaan erillään. - Tapahtumakäsittelyosien toteutuksessa hyvä ratkaisu on keskitetty tietovarasto sekä joko keskitetty tai yhteistoiminnallinen käsittely. Jos kyse on suuresta operatiivisesta järjestelmästä (suuret tietovolyymit ja/tai paljon käyttäjiä) ja/tai tapahtumat käsittelevät ja päivittävät ajantasaisesti useampia tietokantoja, tarvitaan mahdollisesti tapahtumamonitoria. - Keskitetyt ratkaisut soveltuvat huonosti suunnitteluorientoitujen tehtävien tukemiseen. Siksi suunnittelutehtäviä tukevat järjestelmät toteutetaan usein niin, että niissä voidaan hyödyntää työasemien antamia mahdollisuuksia (grafiikka, ikkunointi, multimedia, jne). - Tapahtumakäsittelyperiaatteella toimivien ja suunnitteluorientoidusti toteutettujen järjestelmien sijoittaminen samaan ympäristöön saattaa aiheuttaa kuormitusongelmia, esim. SQL-yhteyden johdosta. Ratkaisuna voidaan miettiä esim. eräajoina tehtävien otoskantojen muodostamista (vaikkapa johdon järjestelmissä). Hajake11.doc 11/18
8 HAJAUTUKSEN PERUSVAIHTOEHDOT - Hajautuksen luokituksia voidaan tehdä usealla tavalla. Seuraavassa on yksi näistä. Tekstiin liittyvä kuva on omalla sivullaan viiden pääluokan tekstimuotoisen kuvauksen jälkeen. - Päälinjat ovat siis seuraavat: - Hajautettu näyttö ja näyttö työasemilla - Palvelimella ovat tiedot ja sen hallinta. - Asiakkaalla on näyttö ja käyttöliittymä. - Ratkaisu on nopea, jos palvelin on tehokas. - Tiedon saanti on nopeaa. - Toisaalta mikro on vain pääte, eikä sen tehoa käytetä hyväksi. - Tämä on perinteinen tapa ratkaista operatiivinen järjestelmä. - Tapa sopii myös informaatiojärjestelmille silloin, kun tietoa on hyvin paljon, esimerkiksi pankin tai vakuutusyhtiön asiakastietokantojen käsittelyyn, tietojen hakuun ja yhdistelyyn eri kriteereillä. - Turvaa nykyiset investoinnit eli keskuskoneen. - Hajautettu sovellus - Tiedon hallinta on palvelimella. - Sovellus osin palvelimella ja asiakkaalla. Hajake11.doc 12/18
- Useita hyviä piirteitä: toiminnallinen, kustannustehokas, suorituskykyinen, resurssien käyttö optimaalista, tiedon analyysi tehdään työasemalla. - Haittana se, että sovelluksen on osattava jakaa resurssit asiakkaan ja pavelimen kesken. Tämä on usein vaikea toteuttaa. - Kehittelyyn vähän välineitä. - Tehokas informaatiojärjestelmille tietointensiivisiin sovelluksiin, kun halutaan graafinen käyttöliittymä. - Sovellus työasemilla - Tiedon hallinta on palvelimella. - Sovellus on asiakkaalla. - Yksinkertaisin client/server-ratkaisu. - Suorituskyky suurilla aineistoilla on huono, koska kaikki data, myös tarpeeton, siirrettävä linjaa pitkin asiakkaalle. - Sopiva operatiivisille järjestelmille, kun siirretään pieniä määriä tietoa kerrallaan. - Hajautettu tietokanta - Tietoa usealla pavelimella ja asiakkaalla. - Sovellusohjelmat asiakkailla. - Etuna ratkaisun läpinäkyvyys ja maantieteellinen hajautuminen silloin, kun sitä halutaan. - Haittoina huonohko suorituskyky. - Usein kallis. Hajake11.doc 13/18
- Linjahäiriöissä tietokannan eheys voi vaarantua. - Osittain huonot teleyhteydet olleet syynä tähän ratkaisuun. Jos linja ovat kunnossa, kannattaa harkita edellisiä vaihtoehtoja. Hajake11.doc 14/18
Perinteiset operatiiviset Infomraatio- operatiiviset järjestelmät järjestelmät järjestelmät Tietokanta Hjautettu Näyttö Hajautettu Sovellus Hajautettu näyttö työasemilla sovellus työasemilla tietokanta P A L V E L I N Tiedon hallinta Tiedon hallinta Tiedon hallinta Tiedon hallinta Tiedon hallinta Sovellusohjelma Sovellusohjelma Sovellusohjelma Näyttö Tiedon hallinta Sovellusohjelma Sovellusohjelma Sovellusohjelma A S I A K A S Näyttö Näyttö Näyttö Näyttö Näyttö Näyttöpääte Kuva: Viisi päälinjaa Hajake11.doc 15/18
9 MIDDLEWARE - Hajautetun sovellusarkkitehtuurin myötä ovat markkinoille tulleet ohjelmistot middleware. - Nämä sijoittuvat varus- ja sovellusohjelmiston välimaastoon. - Keskeinen tehtävä on erilaisten rajapinta- ja kirjastoratkaisujen avulla - saada hajautus sovelluskehittäjälle näkymättömäksi - tukea useita varusohjelmistoja (käyttöjärjestelmät, tietokannat, tietoliikenneyhteyskäytännöt, käyttöliittymästandardit). - Middleware-ohjelmistoja on saatavissa mm. seuraaviin tehtäviin: - tiedonsiirto - etäproseduurikutsut (remote procedure call, RPC) - tiedonhallinta (etätietokannan käsittely) - graafinen käyttöliittymä - sanomapohjainen kommunikointi kahden sovellusprosessin välillä. Hajake11.doc 16/18
10 HAJAUTTAMINEN JA LIIKETOIMINTA - Yritys pyrkii mukautumaan uusiin liiketoimintamalleihinsa ja mallissa tapahtuviin muutoksiin. - Em. tavoitteeseen pyritään mm. seuraavanlaisella tietojärjestelmäarkkitehtuurilla: - joustava ja tuotta sovelluskehitysympäristö, jossa liiketoiminnan/liiketoimintamallin muutokset voidaan riittävän nopeasti ottaa huomioon - eri toimittajien laitteet ja ohjelmistot voidaan edullisesti ja tehokkaasti integroida - toiminta on luotettavaa ja häiriötöntä - sovellukset ovat helppokäyttöisiä ja palvelevat asiakkaita - kustannuksia vähentävä, panos/tuotos-suhde on riittävän hyvä - Yrityksen määritellessä tietojenkäsittelystrategiassaan ratkaisutavaksi hajautuksen jossakin laajuudessaan, joutuu se myös saman strategian tietohallinnon ohjauskohdassa ottamaan kantaa paitsi tietojenkäsittelyyn liittyvään organisaatioon, myös sen miehitykseen sekä tehtävä-, vastuu- ja valtakysymyksiin. - Esille tulevat mm. seuraavat asiat: - Kuka määrittelee hajautetun (esim. jos maantieteellisesti tai toiminnallisesti hajautettu organisaatio ja tietojenkäsittely) ratkaisun arkkitehtuurikysymykset - Kuka huolehtii standardoinnista organisaation eri puolilla - Kuka vastaa tietojenkäsittelyn kehittämisestä hyväksyttyjen pelisääntöjen puitteissä - Kuka huolehtii ja vastaa tietojen ylläpidosta Hajake11.doc 17/18
- Kuka huolehtii ja vastaa laitteistojen, varusohjelmistojen, ohjelmistojen ja tietoliikenteeseen liittyvien asiain hankinnasta ja vastaa niistä - Miten järjestelmän kokonaishallinta järjestetään - Miten järjestetään käyttö- ja tukitoiminnot - Miten kustannukset/tuotot kohdistetaan ja jaetaan, jne Hajake11.doc 18/18