Patrons d architecture des Systèmes d Information

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1 P7 : Projet Bibliographique Dans le cadre du Mastère ASIG Patrons d architecture des Systèmes d Information Serveur Base de données Clients Mortier Mélanie 15 mai 2008 Mastère ASIG / Projet bibliographique

2 TABLE DES MATIERES INTRODUCTION 7 1 ARCHITECTURE D UN SYSTEME D INFORMATION NIVEAU PROCESSUS / ARCHITECTURE METIER NIVEAU FONCTIONNEL / ARCHITECTURE FONCTIONNELLE NIVEAU APPLICATIF / ARCHITECTURE APPLICATIVE NIVEAU TECHNIQUE / ARCHITECTURE TECHNIQUE 9 2 QU EST-CE QU UN PATRON D ARCHITECTURE? DIFFERENCIER LE PATRON D ARCHITECTURE DU PATRON DE CONCEPTION L UTILITE DES PATRONS D ARCHITECTURE LES DIFFICULTES LIEES A LA DESCRIPTION DES PATRONS D ARCHITECTURE 13 3 LES DIFFERENTES CLASSIFICATIONS DES PATRONS D ARCHITECTURE LES STYLES ARCHITECTURAUX LA CLASSIFICATION PAR «VUES» Définitions Les différentes «vues» La «vue en couche» La «vue des flux de données» La «vue centrée sur les données» La «vue adaptation» La «vue interface utilisateur» La «vue interaction entre composants» LE TRIPLET PROBLEME/CONTEXTE/SOLUTION Un exemple de classification suivant 4 catégories de problèmes La description d un patron d architecture suivant le triplet problème/contexte/solution LA CLASSIFICATION PAR LES QUALITES DES SYSTEMES 22 4 LES PATRONS D ARCHITECTURE FREQUEMMENT UTILISES POUR LES SIG LES PATRONS D ARCHITECTURE DANS LES SIG «Architecture en couches» «Pipes & Filtres» et «batch séquentiel» 28 CONCLUSION 30 Mastère ASIG / Projet bibliographique

3 TABLE DES ILLUSTRATIONS FIGURE 1 : LES QUATRE NIVEAUX D ABSTRACTION DES SI 8 FIGURE 2 : ARCHITECTURE EN COUCHES («LAYERS») 25 FIGURE 3 : PATRON CLIENT SERVEUR 27 FIGURE 4 : PATRON ARCHITECTURE 3TIERS 28 FIGURE 5 : PATRON PIPES ET FILTRES 29 Mastère ASIG / Projet bibliographique

4 GLOSSAIRE ET SIGLES UTILES MVC Model View Controller PAC Présentation Abstraction Contrôle SI Système d Information SIG Système d Information Géographique SEI Software Engineering Institute QAW Quality Attribute Workshop ATAM Architecture Trade-off Analysis Method POSA Pattern-Oriented Software Architecture BDD Base de données O.O. Orienté Objet OS Operating System Mastère ASIG / Projet bibliographique

5 REMERCIEMENTS Remerciement à Mr Olivier Boudeville du département SINETICS de chez EDF recherche et développement pour ses conseils concernant les choix bibliographiques autour de ce sujet. Egalement remerciement au centre de documentation de l ENSG, plus particulièrement à Mme Anne-Marie Ancel pour m avoir aidé à trouver les ouvrages dont j avais besoin. Mastère ASIG / Projet bibliographique

6 RESUME Il est question dans ce rapport des patrons d architecture utilisés pour les systèmes d information en général et pour les systèmes d information géographique en particulier. Nous verrons les problématiques associées à l étude des patrons d architecture. Ceci nous amènera à considérer l utilité de ces patrons pour choisir une architecture appropriée pour son système d information. Cela se traduit notamment par l étude des qualités associées aux patrons d architecture. Ensuite nous aborderons les différentes classifications des patrons d architecture. Pour finir, nous décrirons les patrons d architecture les plus utilisés dans le domaine du SIG. Mots-clés : patrons d architecture, système d information, système d information géographique, qualité. Mastère ASIG / Projet bibliographique

7 INTRODUCTION Ce rapport vient concrétiser un projet bibliographique dans le cadre du mastère architecture des systèmes d information géographique. Nous avons choisi de présenter une étude des patrons d architecture des systèmes d information (SI) en général et ceux des SIG en particulier. Cette étude devrait être approfondie. Ce sujet bien qu étudié plus fréquemment dans les filières informatiques trouve également une place dans le monde des SIG. En effet, n oublions pas que les systèmes d information géographique (SIG) sont un type particulier de SI, permettant de manipuler, gérer, mettre à jour de l information géographique. Mastère ASIG / Projet bibliographique

8 1 ARCHITECTURE D UN SYSTEME D INFORMATION Nous nous intéressons ici à l architecture logicielle des systèmes d information. L architecture logicielle décrit de manière symbolique les composants du SI et les relations entre ces différents composants. Avant de parler de patrons d architecture, il est intéressant de situer à quel niveau d abstraction du système d information ces derniers se situent. En effet, il existe plusieurs niveaux d abstraction dans un SI que nous décrirons brièvement : le niveau processus, le niveau fonctionnel, le niveau applicatif et enfin le niveau technique. Figure 1 : Les quatre niveaux d abstraction des SI SOURCE : Mastère ASIG / Projet bibliographique

9 1.1 NIVEAU PROCESSUS / ARCHITECTURE METIER L architecture métier décrit la distribution (cartographie) des processus métiers de l entreprise pris en charge par le SI sur des composants de type applications ainsi que les interactions entre les différents composants. Il existe plusieurs standards de modélisations pour décrire ces processus métiers dont le Business Process Reengineering (BPR) et le Business Process Management (BPM) entre autre. Nous ne verrons pas ces différentes modélisations ici, car ce n est pas le sujet de cette étude. Un architecte métier doit connaître les processus métiers de l entreprise, ses aspects organisationnels et stratégiques, connaître les besoins fonctionnels et non fonctionnels des acteurs de l entreprise, vis-à-vis du SI, et enfin, maîtriser les règles d urbanisme des SI. Voici un exemple de processus pour une banque : gestion des comptes par Internet. 1.2 NIVEAU FONCTIONNEL / ARCHITECTURE FONCTIONNELLE L architecture fonctionnelle décrit les blocs fonctionnels et leurs points d échanges. Les processus sont projetés sur des fonctions qui aident à réaliser ces processus. L exemple précédent peut se traduire en terme de fonctionnalités: gérer les comptes, gérer les sessions, gérer les périphériques d impression 1.3 NIVEAU APPLICATIF / ARCHITECTURE APPLICATIVE L architecture applicative permet de réaliser l architecture fonctionnelle. Les fonctions sont projetées sur des applications. A ce niveau d abstraction on peut envisager d utiliser l outil de modélisation UML. 1.4 NIVEAU TECHNIQUE / ARCHITECTURE TECHNIQUE C est le niveau d abstraction qui nous intéresse car c est ici qu on évoque les patrons d architecture. L architecture technique permet de réaliser l architecture applicative. L objectif est de décrire les types de systèmes à mettre en place et comment réaliser l intégration de ces systèmes. Mastère ASIG / Projet bibliographique

10 Un architecte technique doit connaître pour choisir une architecture : Les besoins fonctionnels définis par l architecture métier Les besoins non fonctionnels du SI (ou qualités recherchées) Les techniques de développement et maîtriser les techniques d intégration d applications. Mastère ASIG / Projet bibliographique

11 2 QU EST-CE QU UN PATRON D ARCHITECTURE? 2.1 DIFFERENCIER LE PATRON D ARCHITECTURE DU PATRON DE CONCEPTION L étude des patrons d architecture est une discipline qui est encore en évolution. La distinction entre la notion de patron d architecture (architectural pattern) et de patron de conception (design pattern) est parfois difficile à établir. Ceci d autant plus que certains patrons d architecture peuvent être déclinés en patrons de conception. Dans [3], une définition distincte pour chacune de ces notions est proposée : «An architectural pattern expresses a fundamental structural organization schema for software systems. It provides a set of predefined subsystems, specifies their responsibilities, and includes rules and guidelines for organizing the relationships between them.» «A design pattern provides a scheme for refining the subsystems or components of a software system, or the relationships between them. It describes a commonly-recurring structure of communicating components that solves a general design problem within a particular context.» Deux autres définitions tirées de la «software engineering radio» vont également dans ce sens: «Architectural Patterns are concerned with strategic aspects of a system. They have a global impact on the whole implementation of a system.» «Design Patterns are concerned with technical aspects of an implementation. They have a local impact on specific parts of the implementation of a system.» «Architectural Patterns are on a higher level of abstraction than Design Patterns.» Ce que nous pouvons dégager de ces définitions c est que les patrons de conception (design patterns) sont plus proches de préoccupations locales liées à l implémentation du SI (codes) que ne le sont les patrons d architecture (architectural pattern). Les patrons de conception sont présentés comme indépendants d un langage de programmation ou de modèles de programmation. Les patrons d architecture se situent à un niveau plus élevé d abstraction. Mastère ASIG / Projet bibliographique

12 Les patrons d architecture décrivent l organisation du SI en donnant les sous-systèmes qui le composent, ainsi que les relations entre ces sous-systèmes, leurs responsabilités, et inclus un ensemble de règles et de modèles à suivre pour organiser les relations entre elles. 2.2 L UTILITE DES PATRONS D ARCHITECTURE L idée pour un patron d architecture est de décrire une architecture de système qui a déjà fait ses preuves pour résoudre un problème dans un contexte particulier. Pour décrire ce patron il est nécessaire d utiliser un vocabulaire de base commun, qui puisse être compris de manière non ambiguë par les architectes des SI, il en va de même pour sa représentation graphique. Cependant, comme nous l avons évoqué plus haut, l étude des patrons d architecture est encore récente et aucune formalisation officielle n a été fournie aux architectes. A l heure actuelle, il existe parfois plusieurs termes pour désigner un même patron d architecture et, plus gênant, il n existe pas encore de vocabulaire et de représentation officiels uniques pour les patrons malgré des efforts d unification réalisés depuis les années Nous reparlerons des difficultés liées à la description des patrons d architecture dans la section suivante. Le but d un patron d architecture est de permettre aux architectes expérimentés de réutiliser des architectures connues, qui ont été validées par l expérience. En effet, avec la complexité croissante des systèmes et le besoin de les faire évoluer, les architectes des systèmes d information ont de manière informelle commencé à structurer leurs systèmes et à utiliser des termes génériques pour désigner des architectures déjà largement utilisées. Avec un vocabulaire unifié et des représentations graphiques communes, les architectes peuvent partager leurs idées concernant leur architecture SI et sur celles d autres architectes, qui auront pris la peine de documenter leur système. Le but étant pour les architectes expérimentés et les architectes en formation de se comprendre. Les patrons ont donc un rôle important dans la construction de nouveaux systèmes d information, ils permettent de ne pas tout réinventer mais au contraire de s inspirer de Mastère ASIG / Projet bibliographique

13 modèles d architectures devenus courants. Il reste alors au soin de l architecte qui a choisi un patron d architecture de l adapter à son problème particulier en suivant les grands principes du patron. 2.3 LES DIFFICULTES LIEES A LA DESCRIPTION DES PATRONS D ARCHITECTURE La jungle des descriptions des patrons d architecture demande au novice un apprentissage du vocabulaire qui n est pas standardisé. De plus, il existe quelques méthodes qui proposent une validation du choix du patron d architecture, mais elles ne sont pas officielles et restent marginales face aux choix d architecture par des ingénieurs architectes expérimentés. La difficulté majeure reste donc que plusieurs «écoles» subsistent et proposent leur classification des patrons d architectures suivant différentes philosophies et avec différentes représentations : Pour certains ils peuvent être regroupés en styles architecturaux et définis par une approche composants/connecteurs ; Pour d autres les patrons d architecture doivent être définis comme un triplet problème/contexte/solution ; Certains préfèrent les associer à des «vues» ; Et récemment des essais pour les classer suivant leurs qualités ont été menés. Nous allons maintenant voir les classifications évoquées ci-dessus ainsi que les définitions des patrons d architecture classés suivant les différentes écoles. Nous nous intéresserons plus particulièrement à la classification des patrons d architectures par les qualités recherchées dans les SI car ces qualités détermineront la pertinence du choix du patron par rapport à un autre. Mastère ASIG / Projet bibliographique

14 Nous remarquerons qu il existe d autres classifications des patrons d architecture, mais nous ne les donnerons pas toutes. Mastère ASIG / Projet bibliographique

15 3 LES DIFFERENTES CLASSIFICATIONS DES PATRONS D ARCHITECTURE Nous avons choisi de présenter quatre classifications de patrons d architecture. Et nous verrons également quels patrons d architecture s y inscrivent. Il existe de nombreuses classifications des patrons d architecture car il n en existe pas d officielle. Nous en avons quatre pour avoir un aperçu de la complexité de ce sujet en gardant à l esprit qu il faudrait plus de temps pour cerner les tenants et aboutissants des patrons d architecture. Cependant, rappelons que tous les patrons d architecture existants ne sont pas recensés dans ce rapport. De plus, nous parlons ici de patrons d architecture «purs», alors que dans les systèmes d information il est possible que plusieurs patrons coexistent. Il faudrait alors étudier les différentes combinaisons de patrons réalisables et voir si nous pouvons les classer à leur tour, si la classification s y prête... Les deux premières classifications sont plus orientées sur les solutions proposées. Les deux suivantes tentent d accorder leur attention à la solution mais également aux problèmes auxquels doivent répondre les patrons d architecture. Chaque classification à des avantages et des inconvénients. Certaines sont plus répandues et donnent une idée organisée des patrons existants, d autres sont nouvelles mais tentent d introduire une validation dans le choix du SI, d autres encore se placent d un point de vue particulier. Mastère ASIG / Projet bibliographique

16 3.1 LES STYLES ARCHITECTURAUX Cette classification est assez répandue. Elle fait appel à UML pour représenter ses patrons. Elle définit les patrons d architecture en terme de composants et de connecteurs, ces derniers reliant les composants entre eux. Voici une liste non exhaustive de styles architecturaux: Style flux de données : avec les patrons «pipes & filtres» et «batch séquentiel». Style requête-réponse ou aussi appelé «call and return» avec les patrons «décomposition fonctionnelle» ou «décomposition en programme principal et subroutines», «architecture O.O.» et «architecture en couches» dont le «Client Serveur». Style composants indépendants avec les «systèmes évènementiels» et «processus communicants». Style centrés sur les données : «hypertext system», «blackboards». Un style architectural définit un vocabulaire de composants, de types de connecteurs et met en place des contraintes sur la manière dont ils doivent être assemblés. Pour beaucoup de styles il peut exister un ou plusieurs «modèles sémantiques» qui spécifient comment déterminer les propriétés d ensemble du système à partir des propriétés de ses parties. 3.2 LA CLASSIFICATION PAR «VUES» Définitions Une «vue architecturale» est une représentation qui comprend des éléments du système et les relations entre les divers éléments. Nous verrons quels peuvent être ses éléments. Le «point de vue» permet de communiquer les vues sans ambiguïté grâce à la description des types d éléments et de relations, ainsi qu à des informations sur les données. Mastère ASIG / Projet bibliographique

17 Une «vue» peut être désignée comme une instance d un «point de vue» pour un système particulier, car les éléments et les relations contenues dans la «vue» sont des instances de types correspondants d éléments et de relations contenus dans le «point de vue». Une «vue» porte ses préoccupations sur un aspect précis du système que ce soit les interfaces, les flux de données, les adaptations possibles pour le système Un patron d architecture définit également des éléments et des relations qui sont organisés pour résoudre un problème particulier sous une certaine perspective. En fait, un patron d architecture peut être considéré comme une spécialisation d un «point de vue» dans la mesure où il propose une sémantique spécifique pour les types d éléments et les relations qui le composent, tout en leur posant des contraintes. Voyons comment les patrons d architecture peuvent s associer aux «vues». Là encore il existe plusieurs approches. Nous choisissons d exposer l une de ces approches. Ici, chaque patron d architecture est associé à une vue primaire. Mais il existe des cas où un même patron peut être utilisé dans une seconde ou troisième vue. Par exemple quand deux patrons d architecture issus de différentes vues sont combinés dans un même système, ces patrons peuvent être aperçus dans chaque vue. Les vues que nous reprenons contiennent deux types d éléments : les composants et les connecteurs entre les différents composants, comme pour les styles architecturaux. Mais dans d autres vues, d autres types d éléments peuvent être introduits. Les premières vues que nous présentons sont proches des styles architecturaux, mais des différences surviennent assez vite comme nous pouvons le constater Les différentes «vues» La «vue en couche» La «vue en couches» s intéresse à la façon dont un système complexe peut être décomposé en parties ou couches qui interagissent entre elles. On compte dans les patterns architecturaux de cette vue : le patron des «systèmes en couches», et celui des «couches unidirectionnelles». Mastère ASIG / Projet bibliographique

18 Les préoccupations de cette vue sont de savoir comment les différentes parties (couches) peuvent rester indépendantes tout en travaillant ensemble et bien sûr comment les qualités sont-elles supportées dans cette vue La «vue des flux de données» La «vue des flux de données» traite de comment un flux de données est successivement traité et transformé par ses composants. Les patrons associés sont les «pipes et filtres» ainsi que le «batch séquentiel». Les préoccupations de cette vue sont les suivantes : quels sont les éléments qui réalisent les transformations, quels sont les éléments qui portent les flux de données, comment ces éléments sont connectés, comment les attributs de qualités sont-ils supportés? Les éléments qui réalisent les transformations sont des composants indépendants qui ont des données en entrée et en sortie. Les éléments qui portent les flux de données sont les connecteurs, qui ont eux aussi des données en entrée et en sortie La «vue centrée sur les données» La «vue centrée sur les données» est appropriée quand l intérêt se porte sur comment une base de données centrale est accessible par différents composants. Les patrons concernés sont les «repositories» et «blackboards». Les préoccupations de cette vue sont comment les données sont partagées, accessibles et mises à jour. Comment les données sont distribuées, si le stockage est actif ou passif, les éléments qui accèdent aux données communiquent-ils entre eux directement ou par l intermédiaire des données partagées? La base de données et les éléments qui y accèdent sont des composants. La base de données est indépendante des composants et les composants entre eux sont généralement indépendants. Il peut y avoir plusieurs bases de données La «vue adaptation» La «vue adaptation» traite de comment s adapte un système pendant son évolution avec les patrons «microkernel», «reflection» et «interceptor». Dans la vue adaptation le système est perçu comme un noyau invariable et une partie modifiable/adaptable qui peut changer au cours du temps suivant les différentes versions du système. Mastère ASIG / Projet bibliographique

19 La «vue interface utilisateur» La «vue interface utilisateur» montre la structure des composants qui offrent une interface à l usager. Les patrons de cette vue sont le «Model View Controller» ou MVC, «présentation/abstraction/contrôle» et «C2» La «vue interaction entre composants» La «vue interaction entre composants» s oriente sur comment les composants individuels échangent des messages mais conservent leur autonomie. Les patrons évoqués sont «l invocation explicite» aussi appelée «processus communicants», «l invocation implicite» aussi appelée «système évènementiel», le «Client Serveur», le «PEER-TO- PEER». Il existe encore d autres vues moins utilisées. Nous ne les évoquerons donc pas ici. 3.3 LE TRIPLET PROBLEME/CONTEXTE/SOLUTION Un exemple de classification suivant 4 catégories de problèmes Dans cette classification, la description d un patron d architecture est présentée comme un couple problème/solution qui dépend d un contexte. Le patron doit répondre à une attente, autrement dit à un problème particulier. Il est important de bien identifier les problèmes pour en dégager les besoins et d y apporter les solutions adaptées. Au fur et à mesure, l analyse doit devenir de plus en plus fine pour aboutir à une solution technique. De part l attachement à l analyse des problèmes et de leur solution, le patron choisi sera «validé» pour répondre au problème. Pour classer les patrons d architecture suivant cette philosophie problème/contexte/solution, nous devons définir des catégories de problèmes, ces quatre catégories sont reprises de [3] : Structurer le système : comment décomposer le système en parties qui vont coopérer? On compte pour résoudre ce problème les patrons d architecture en «couches», les «pipes et filtres» et le patron «blackboard». Mastère ASIG / Projet bibliographique

20 Le patron en «couches» aide à structurer les applications qui peuvent être décomposées en groupes de sous tâches dans lesquels chaque groupe de sous tâches fait parti d un niveau d abstraction particulier. Un exemple du patron en couches bien connu est celui des protocoles réseaux avec ses sept couches (physique, liaison, réseau, transport, session, présentation et application) Le patron «pipes & filtres» offre une structure pour les systèmes qui traitent des flux de données. Chaque étape du traitement du flux de données est encapsulée dans un filtre. Le patron «blackboard» est utilisé lorsqu aucune stratégie de solution déterminée n est connue. Dans le «blackboard» plusieurs sous systèmes spécialisés assemblent leurs connaissances pour construire une solution partielle ou approximée. Ce patron est notamment utilisé dans la reconnaissance d image. Systèmes distribués : pour les systèmes qui ont des composants placés dans différents processus ou dans plusieurs sous-systèmes et composants. Les patrons relatifs à cette catégorie sont les patrons «broker», «pipes et filtres» et «microkernel», client serveur, reactor. Le patron «microkernel» est intéressant pour des systèmes qui requièrent des évolutions, des changements. Un cœur fonctionnel minimal est séparé de fonctionnalités supplémentaires et de parties spécifiques du système. Le patron «microkernel» a été développé pour concevoir de petits OS et leurs extensions avec de nouveaux services. Le patron «broker» peut être utilisé pour les structures distribuées avec des composants découplés qui interagissent par «remote service invocations». Un composant «broker» est responsable de la coordination de la communication, de la transmission des erreurs et des exceptions Systèmes interactifs : pour les systèmes qui demandent une interaction avec l humain en désirant conserver le cœur fonctionnel indépendant de l interface utilisateur. Le but pour ses systèmes est de permettre de changer l interface sans affecter les applications du système. On utilise les patrons «Model View Controller» MVC et «Présentation Abstraction Control» PAC pour ses systèmes. Mastère ASIG / Projet bibliographique

21 Le patron «MVC» partage une application en trois composants. Le composant «model» contient les fonctionnalités centrales ainsi que les données. Le composant «view» donne les informations à l utilisateur et le composant «controller» se charge de contrôler les entrées données par l utilisateur. L ensemble «view» et «controller» représente l interface. Ces deux parties doivent garder une cohérence lorsque l interface est modifiée. Le patron «PAC» défini une architecture sous la forme d une hiérarchie d agents coopérants. Chaque agent est en charge d un aspect d une fonctionnalité et est composé de trois composants : la présentation, l abstraction et le contrôle. Cette décomposition sépare les aspects de l interaction humain-ordinateur de l agent de son cœur fonctionnel et sa communication avec d autres agents. Les librairies Smalltalk utilisent ce patron d architecture. Systèmes adaptables : pour les systèmes qui doivent prévoir des évolutions, adaptations de leurs applications on parlera des patrons «microkernel» et «reflection». Le patron «reflection» offre un mécanisme pour faire changer la structure et le comportement d une architecture logicielle dynamiquement. Il supporte des modifications d aspects fondamentaux, comme les mécanismes de fonction d appel. Dans ce patron une application est divisée en deux parties. Une partie fournit des informations concernant les propriétés du système sélectionné et rend le logiciel conscient de lui-même (méta niveau). L autre partie comprend la logique de l application (niveau de base). Cette classification est incomplète car si l on rajoute de nouveaux patrons d architecture il faudra sans doute rajouter des catégories de problèmes La description d un patron d architecture suivant le triplet problème/contexte/solution Nous allons ici décrire de manière simplifiée le patron d architecture «layers» ou en «couches». Contexte : On a un système complexe qui doit être décomposé. Mastère ASIG / Projet bibliographique

22 Problème : Nous avons un système qui est caractérisé par des applications, fonctionnalités de hauts et bas niveaux. Les applications de haut niveau s appuient sur celles de bas niveau. Nous voulons que des changements dans une couche n aient pas de répercussion sur le système entier. Les parties/couches du système doivent pouvoir être remplacées sans affecter le système entier. Les composants complexes doivent être re-décomposés. Les responsabilités similaires doivent être groupées pour aider à la compréhension du système et sa maintenabilité Solution : Il faut structurer le système en un nombre approprié de couches et commencer par la couche de plus bas niveau. Ce sera la couche 1, la base du système. Puis on continue avec la couche de niveau supérieur jusqu à la couche de niveau supérieur N. Les services rendus par la couche J sont composés en partie des services de la couche J-1, c'est-à-dire que les services de la couche J dépendent de la couche J-1. Nous remarquerons que le problème a été simplifié par mes soins et que la solution ne dit pas comment faire les couches, ni si telle ou telle couche sera complexe 3.4 LA CLASSIFICATION PAR LES QUALITES DES SYSTEMES Cette classification prend appui sur le modèle du couple «problème/solution» évoqué précédemment en ajoutant une notion de qualités recherchées. Le problème et la solution s expriment par des besoins fonctionnels et non fonctionnels. Un besoin fonctionnel doit répondre à une fonctionnalité exprimée durant la phase de l analyse métier, tandis qu un besoin non fonctionnel correspond à des qualités que l on peut associer soit au système en général ou plus précisément à chacune des fonctionnalités. Parmi ces qualités on compte : La robustesse : le système donne-t-il des résultats similaires si l on modifie un peu ses paramètres? La performance : le système doit répondre à des critères de performance (temps de réponse, ressources utilisées). On peut parler de performance en terme de temps ou de place utilisée. La flexibilité : le système a-t-il la possibilité d évoluer facilement, les efforts pour le modifier devront-ils être importants? La portabilité : le système peut-il être intégré dans un autre environnement facilement? Mastère ASIG / Projet bibliographique

23 La sécurité : quel niveau de sécurité doit être mis en place pour protéger les données du SI? On remarquera que ce besoin peut également être assimilé à un besoin fonctionnel. L'interopérabilité : le SI a-t-il la capacité à communiquer et à utiliser les ressources de systèmes extérieurs? La compatibilité exprime la possibilité, pour un SI, de fonctionner correctement dans un environnement ancien (compatibilité descendante) ou plus récent (compatibilité ascendante). La validité exprime la conformité des fonctionnalités du SI avec celles décrites dans le cahier des charges. La vérifiabilité exprime la simplicité de vérification de la validité. L'intégrité exprime la faculté du SI à protéger ses fonctionnalités et ses données d'accès non autorisés. La fiabilité : le SI est-il en mesure de gérer ses erreurs de fonctionnement pendant l exécution? La maintenabilité exprime la simplicité de correction et de modification du SI. La réutilisabilité exprime la capacité de concevoir le SI avec des composants existants tout en permettant la réutilisation simple de ses propres composants pour le développement d'autres SI. L'efficacité exprime la capacité du SI à exploiter au mieux ses ressources. La transparence exprime la capacité pour un SI de masquer à l'utilisateur (humain ou machine) les détails inutiles à l'utilisation de ses fonctionnalités. La simplicité d'utilisation ou aussi l ergonomie décrit la facilité d'apprentissage et d'utilisation du SI par les usagers. On peut encore trouver d autres qualités, mais nous ne les décrirons pas toutes ici. Rajoutons que le système doit bien évidemment remplir les fonctionnalités métiers. Pour évaluer l importance de ces qualités pour le choix du SI, des buts peuvent être assignés pour chaque qualité et fonctionnalité désirée avec une priorité : élevée, moyenne ou faible. Cela permet de guider le choix d une solution suivant les besoins non fonctionnels. Les priorités sont déterminées par des experts au moyen des votes ou des consensus. «Un patron décrit à la fois un problème qui se produit très fréquemment dans votre environnement et l architecture de la solution à ce problème de telle façon que vous Mastère ASIG / Projet bibliographique

24 puissiez utiliser cette solution des milliers de fois sans jamais l adapter deux fois de la même manière» C. Alexander La validation d un patron d architecture consistera alors à prouver que : La solution préserve le comportement décrit et désiré pour répondre à la partie problème. La solution doit respecter les qualités désirées spécifiées au préalable. Ainsi les architectures en couches permettent la réutilisabilité des «layers» pour d autres systèmes d information et également de pouvoir changer une couche sans devoir changer le reste du SI. Donc la maintenabilité, la réutilisabilité et la flexibilité comptent parmi les qualités de ce patron d architecture. Par contre la performance est amoindrie car le système doit communiquer entre les couches, vérifier des messages, retransmettre les éventuelles erreurs. Cette classification est à faire. Mastère ASIG / Projet bibliographique

25 4 LES PATRONS D ARCHITECTURE FREQUEMMENT UTILISES POUR LES SIG Dans cette partie nous allons décrire les patrons d architecture les plus utilisés dans le domaine des SIG ainsi que pour des exemples de systèmes d information bien connus. 4.1 LES PATRONS D ARCHITECTURE DANS LES SIG «Architecture en couches» Ce type de système est organisé de manière hiérarchique, chaque couche effectue un service pour la couche de dessus et sert de client pour la couche de dessous. Dans certains systèmes les couches intérieures sont cachées de toutes les couches sauf des couches adjacentes. Les connecteurs sont les protocoles qui déterminent la façon dont les couches interagissent. Exemple : Protocoles de communication en couches pour des systèmes de base de données et OS. Figure 2 : Architecture en couches («layers») Mastère ASIG / Projet bibliographique

26 Avantages de ce patron d architecture: Possibilité de partitionner un problème en une séquence incrémentale de niveau d abstraction (couche). L amélioration : chaque couche interagit avec deux autres couches, le changement d une fonction d une couche affectera au maximum deux couches (comme pipes). La réutilisabilité : différentes implémentations d une même couche pourvu qu elles supportent la même interface aux couches adjacentes. Cela mène à la possibilité de définir des couches d interfaces standards. OSI ISO modèle et X Window System Protocols. Inconvénients : Difficultés à structurer le problème en couches d abstraction. Et même si on peut structurer logiquement en couches pour des raisons de performance on peut être obligé de rapprocher les couches. Difficultés de trouver les bons niveaux d abstraction en particulier pour les modèles standardisés. Difficulté à définir les protocoles de communication en OSI ISO parce que de nombreux protocoles font le pont entre plusieurs couches. Exemple de l architecture Client Serveur Cette architecture a été évoquée dans la classification par «vues» («vue interaction entre composants») mais aussi dans la classification par style architectural comme un exemple de patrons pour les «systèmes en couches». Cette architecture est classiquement utilisée dans les SIG pour permettre à plusieurs utilisateurs : les clients, d accéder à une base de données (BDD) commune. Les accès à la BDD sont gérés par le serveur. Mastère ASIG / Projet bibliographique

27 Figure 3 : Patron client serveur Cette architecture est utilisée quand deux types de composants différents ont besoin de communiquer. Ces composants sont indépendants les uns des autres. Les composants de ce patron d architecture sont le client et le serveur. La base de données dans cette architecture deux couches ou 2-Tiers est incluse dans le serveur. Le client initialise la communication pour demander un service au serveur. Le serveur est à l écoute du/des client(s) et doit être capable de répondre à plusieurs clients. Il existe également des architectures 3-Tiers. Cette architecture est similaire à l architecture «client serveur» si ce n est que le client demande à un serveur d application une requête, le serveur d application joue alors le rôle de client pour le serveur de base de données. Mastère ASIG / Projet bibliographique