从SOA 谈软件的发展

Posted 2020-11-23 senline

本文是个科普文章，有些内容可能不精准，为了给女儿解释SOA所写。要深刻理解SOA，必须了解软件的发展过程。互联网上有大量的这方面的文章可以参考。

软件与计算机

软件这个概念很年轻，也就不到70年。 软件software 是和 硬件hardware相对而言。是从计算机出现时开始出现的一个词。 计算机是大约20世纪40年代出现的（冯.诺依曼体系的计算机）。计算机抽象来讲是个状态自动机，根据条件，由一个状态变化到另外一个状态。说到底，计算机就是这么一台机器，他可以根据指令执行特定的电路转换，这些指令以二进制编码的形式存在与计算机的存储设备中（纸带，磁带，内存，硬盘，CMOS），这些特定的电路转换，体现在使用者面前可能就是在屏幕上显示了个点，一个图形，喇叭发出声音，向另外一台电脑发送了一些数据等等。从电路转换到你看到这些现象，中间有很多步骤，有很多电子元件参与，我们不讲这个，你只要能理解肯定是可以的就是了，就项你按了电梯的上箭头，电梯就能过来接你一样理所当然。 我们回过来说软件，前面说过计算机能接受指令，执行特定的操作，完成任务。如果要完成更复杂的任务，一系列的更复杂的任务，就要给计算机更多的指令，这些更多的指令，我们称之为程序（program），软件（software）。 当初的程序很短，实现的功能也很简单，比如计算100个数字的合，平均值，排序等等。这些程序以二进制码的形式打印在纸带上，计算机通过读这些纸带，转换为计算机的二进制格式。

（https://baike.baidu.com/item/%E7%A9%BF%E5%AD%94%E7%BA%B8%E5%B8%A6/1234150?fr=aladdin）

当时也没有计算机语言，写程序就是 0/1的组合。只有非常专业的人才能做这个工作，很难普及起来，后来才发明了计算机语言（汇编语言，c语言，fortan，cobol，basic，foxbase，到现在的 java，c#，python，javascript等等），每种语言都有自己的特定和优点，适合不同的专业领域，有的擅长数据计算，有的擅长统计，有的擅长图形处理。不过现在的语言大多是通用语言，通过编写函数库，程序包的形式来实现特定领域的功能。

随着计算机语言更佳好用，计算机逐渐普及起来，应用也越来广泛，实现的功能也越来越复杂，程序规模越来越大，参与的人也越来越多。这样就得考虑编程序的方法，编程思想。比如，开发过程中，如何分工，程序如何划分模块，模块如何组成一个大的程序，我的程序怎么调用你的程序，怎么互相共享开发成果。

第一个阶段，纸带阶段

程序非常简单，没有模块，没有共享，程序的所有代码都在纸带上。程序就是一卷卷的纸带。没有变成语言，只有010101

第二个阶段，汇编语言

把每条指令对应一个单词，比如 +1这个指令，汇编语言是 INC，+：ADD等等。 汇编语言就不是打印在纸带上了，而是以文件的形式，存放在计算机的存储设备上。 计算机使用“编译程序”将汇编语言翻译成二进制指令（0101010），存储到存储设备上，计算器逐条读取执行。 这时候情形和第一阶段差不多，前进了一小步。

第三个阶段，各种语言百花齐放阶段

fortran，c，cobol，等等。这些语言也都是要翻译成二进制语言。 这个时候，程序的规模就慢慢大了，应用也广了，大的软件需要很多人参与了。一个程序就要几十K，上百K。 这时候就有人开发了一些公共的功能，给大家来使用。怎么使用呢？ 以前的程序都是单机程序，运行在一台电脑上，所有的程序也都安装在同一台电脑上，如果你要用某某开发的数据统计的功能，就要把他的程序拿过来，放到你的程序里边，作为你程序的一部分。 但是拿过来是有条件的，一般是要使用同一个语言开发的才行，所有有很多限制。比如你做了一个效率很高的排序的程序，我要用，我就得把你的程序拿到我的程序里来。如果后来你的程序优化了，效率更高了，我要是想用，还必须再拿过来，但是假设，你新的程序不用java写了，用c#写了，那我要是用就很麻烦了，需要额外的处理才行。 这个阶段，网络还没有出现。所有的程序还是单机运行，不和其他电脑发生关系。

第四个阶段，进入网络阶段。

大约80年代后期 这个时候，有各种网络系统，比如novel网等等，但是先期还是局域网，没有互联网。 计算机之间可以通过网络进行通讯，互相访问了。访问的方式有各种各样，初步有了 服务器 和客户端的概念（发起访问的称为客户端，接收访问的称为服务器），但二者的主次地位还不是非常鲜明，常常身份互换。 网络是个伟大的发现。你想一下，一旦两台电脑能通讯，那么可做的工作就非常多了。深入到程序内部，程序就是计算机指令，一组实现某个一个固定功能的指令，可以称之为函数。这里的函数，和数学上的函数是一个概念，就是接受参数，返回函数运算的结果。参数和结果，从计算机的角度看，就是数据。数据的有很多种，数字，一段文字，或者以某种形式组织的一堆数据（各种类型的数据混在一起）。而这些数据在计算机中都是以二进制表示的，都是一样的。网络之间通讯也是传递的数据，那么。。。 我能不能把一个函数的程序放在A计算机上，另一个函数的程序放在B计算机上，二者互相通过网络互相调用呢？显然“通过某种约定好的方式”是可以的。这样想，程序的概念，就扩大了，程序不再存在于独立的一台电脑上，它可以“分布”在很多电脑上，通过一定的方式，组成一个很大的“逻辑上”的程序（这就是分布式部署的概念）。 局域网里，计算机一般位于一个房间，一个大楼，总之局限于有限大小的某个区域内。 现在互联网出现了，计算机可以分布在世界的各个角落，这就为世界上的计算机进行协作提供了可能。 你可以想一下，我写一个主程序（主控制程序），它可以调用世界上任何一台电脑上的子程序，这样，主程序 和 非常多的子程序，其实就是一个大的系统。从这个概念上讲，现在的程序已经颠覆了以前的程序的概念。

服务的概念

每个子程序，实现固定的功能，比如接收一组数字，进行排序，或者接受一个图片，识别出来图片上的文字（OCR）。换个名词，我们称这些子程序的功能为可以对外提供的“服务”，如果这个服务是开放的，那么任何电脑上的程序，都可以“请求“这个服务，得到自己想要的结果。那么主控程序调用这些服务，处理服务返回的数据。如果把提供服务的计算机或者程序称为服务器（server）或者服务（service），调用这些服务的计算机或者程序称为客户端（client）或者服务订阅者，这就是所说的 C-S结构的程序。我可以部署一个oracle数据库，对外提供数据存储和查询服务，这是比较低级的服务，我不关心客户在我的数据库里存放什么数据。如果我提供一个数据库，我在数据库中存放了世界上所有股票的交易数据，然后开发一个程序，提供查询的功能，让别人来查，那么我就实现了个一股票数据查询的服务，比简单提供数据存储更高级了。我还可以部署一个车牌识别的程序在我的机器上，对外提供服务，调用我服务的人，给我一个图片，程序识别后，返回给他识别的内容（文本），这也是个服务。现在百度，阿里，腾旭等都提供这些类似的服务来盈利。

SOA

基于这种思想来开发系统，我们称之为面向服务的架构，SOA。

 这种架构用到了计算机网络，客户端与服务器之间需要传递数据。我们需要对数据格式做个约定，让两边都能理解，这个约定就是调用协议。国际标准化组织ISO，制定了很多通用协议标准，让大家来遵守，比如RPC协议，HTTP协议，SOAP协议，RESTFul协议。 基于soa的设计好处就是，

1，我不用关心你用什么语言开发的，只要你约定好调用的协议，参数，我就能使用。

2，调用的方式是符合国际标准的，http，soap，restful等等。在以前单机程序时代，不同的语言开发的程序不能很方便集成，一个原因就是因为调用的方式不统一，java有java的调用格式，c有c的调用方式。因为他们最终“编译”后的程序文件的组织格式不一样。互相不能识别。 

3，系统扩展性好。如果你的数据量增加了，我只要升级下服务所在的机器的配置就可以了，程序不用动（因为机器的ip，没有变化，调用方式没有变化，参数规定也没有变化），客户端除了感觉到性能提高了，他感觉不到其他的任何变化。

其实SOA的思想并不是互联网普及之后才有的，在很久之前就有这种想法，只不过应用的不广泛，没有被大家所熟知，也不成熟，不成体系，是互联网的普及推动了这些方法的发展。