ABC方法全生命期的软件体系结构支持课件

ABC方法全生命期的软件体系结构支持

2005年10月28日－北京目录工作背景Internet带来的软件技术挑战我们的工作面向构件、基于体系结构的软件开发方法ABC2Internet带来的软件技术挑战3未来软件的基本形态未来软件系统开放结构动态协同环境感知自主适应在线演化实体交互多种静态连接和动态合作方式互连、互通、协作和联盟实体元素独立性主动性自适应性分布、自治、异构的“构件”新的软件形态：网构软件（Internetware）实现从信息Web到SoftwareWeb的跨越5网构软件的主要特征自主性：软件实体具有相对独立性、主动性和自适应性协同性：软件实体之间多种方式的互连、互通、协作和联盟反应性：软件实体具有感知外部运行和使用环境的能力演化性：结构和实体的演化能力，包括：元素数目的可变性、结构关系的可调节性和结构形态的动态可配置性多态性：网构软件实体具有目标制导能力和多目标的特征协同能力，从而使系统的效果体现出相容的多目标性6网构软件对软件技术的挑战（1）传统软件形态新的软件形态分解确定目标、有序控制软件运行平台站点元素站点元素站点元素站点元素站点元素服务服务无序有序服务无序有序动态目标渐趋稳态7网构软件对软件技术的挑战（3）传统软件网构软件传统软件结构系统目标的确定性实体单元的被动性协同方式的单一性系统演变的静态性基于实体的结构分解经验驱动的软件手工开发模式网构软件结构多重不确定性主动自主性灵活多面性系统演化的动态性基于协同的实体聚合知识驱动的软件自动生成模式9现行技术体系的局限操作现有软件方法学与技术—面向对象技术对象数据实体的被动性、依赖性：无法支持自主性和反应性，缺乏对外界感知能力和主动能力的描述机制连接方式的单一性：RPC式硬连，无法支持协同性和演化性，缺乏对动态交互的表述与约束机制系统结构与目标的确定性：缺乏对环境因素、多态性、动态配置和演化、以及安全可信性的描述和控制机制现有软件中间件平台模型主要着重于开放环境的互连与互操作缺乏对协同、演化、反应和多态的支持10面向构件、基于体系结构的

软件开发方法ABC11ABC释义ABC：ArchitectureBasedComponentComposition－1998年针对构件组装而提出2000年拓展到整个软件生存期，改为“面向构件、基于体系结构的软件开发方法”，英文保持不变，寓意“方法简单易用”ABC方法仍在不断发展完善中13研究动因（1）软件体系结构（SA）大型软件系统设计的关键环节一种自顶向下的构件复用途径基于构件的软件开发（CBSD）基于中间件技术自底向上的构件复用途径14研究动因（2）相关研究的不足SA对体系结构描述的精化和实现关注不够缺少对变换或组装生成可执行系统的必要能力CBSD缺少系统的方法学指导CBSD过程，特别是在高抽象层次的组装支持15ABC方法FeatureOrientedRequirementsAnalysisDesignofSoftwareArchitectureArchitectureBasedComponentCompositionArchitectureBasedApplicationDeploymentArchitectureBasedMaintenanceandEvolutionFeatureModelandModelingToolSoftwareArchitectureandModelingToolComponentOperatingPlatform:J2EEandWebServicesDeploymentToolManagementTool将软件体系结构引入到软件生命周期的每个阶段通过工具和映射机制缩短高层设计和实现间的距离17三个层次的研究工作基于体系结构的需求分析体系结构设计基于体系结构的组装基于体系结构的部署基于体系结构的维护领域工程体系结构设计运行支撑基于特征的需求建模平台独立的体系结构建模平台特定的构件部署、运行和维护特征构件：接口构件：实现18领域工程与软件复用领域工程应用工程基于领域模型的分析用户需求基于DSSA的设计应用系统规约构件组装应用系统体系结构应用系统领域分析领域设计领域实现领域模型DSSA领域构件阶段1：可复用软件资产的生产阶段2：基于可复用软件资产的应用系统开发19特征模型特征：一组相互紧密联系的需求构成的单元，反映了某种对用户或客户有价值的能力。系统行为功能质量属性约束特征模型概念框架基本组织结构：基于整体－部分关系变化性建模机制约束关系建模机制交互关系建模机制21面向特征的优点为领域提供一个标准的名字空间促进各种参与者间的交流提供了组织需求的良好框架遵从entity-relation模式便于图形化建模支持对需求的复用对共性/变性的建模支持对变性的剪裁支持半形式化的需求建模技术22特征与功能（Function）两者观察事物的角度不同功能：输入到输出的映射关系数学、程序语言、结构化软件开发方法、软件需求规约。特征：用户/客户视角一组相互关联的需求一种对外提供的能力有重叠不同角度的交叉点特征能够更全面、有效地描述问题空间23软件体系结构建模构件模型ABC/ADL支持构件组装的体系结构描述语言映射规则SA模型到实现工具支持SA的可视化建模SA模型的验证和校验基于SA的构件组装DependencyADependencyBServiceAServiceBInternalSpecification25ABC/ADLABC/ADL基于上述构件模型，在三个层次上刻画构件和连接子:基本层.构件和连接子的语法描述.行为层.构件功能、行为和非功能特征的语义规约和约束.协议层.构件和环境之间交互的契约定义，以及由连接子封装的构件间的交互协议.26ABCTool概念视图可视化建模工具可复用资产池语法语义校验器平台特定的应用部署平台特定的实现框架软件体系结构模型J2EECORBAWebServicesDCOMUMLC++Java29ABCToolforJ2EE30基于体系结构的部署OperationalStrategyMaintainabilityCostRiskPerformance/priceQualityofServicesResponseTimeThroughputSecurityAvailabilityResourceCompetitionCPUBandwidthMemoryThreadHeapSocketContainersCommonServicesComponents如何考虑众多因素及其依赖关系以保证希望的功能和服务质量？SA!31典型的J2EE部署Morethan25itemsforanEJBMorethan30itemsforaWebApplicationMorethan20itemsforaJ2EEApplication32基于体系结构的部署工具VisualizationofarchitecturemodelsinthedevelopmentVisualizationofserversandtheircapabilitiesDrag-and-dropdeploymentofcomponents33构件运行支撑平台:PKUAS

支持J2EE的应用服务器符合J2EE1.3/EJB2.0规范主要特色基于微内核、构件化的体系结构灵活的容器系统可扩展的互操作框架构件和系统的在线演化基于SA的应用部署、管理与维护引入运行时软件体系结构－RSA34构件化体系结构同类工作中较早提出并采用微内核概念和结构35基于JMX的微内核JavaManagementExtensionJava对象的管理规范PKUAS的微内核实现为MBeanServerMBean的注册中心MBean的调用框架PKUAS中的构件实现为MBeansMBeanServer

Services,Tools,ContainerSystemsMBean对象管理接口业务接口明确界定微内核的功能系统构件的装载、配置、卸载以及启动、停止、挂起等状态管理不负责系统构件间的通信，负责元实体间通信36容器系统容器系统容器系统容器系统管理器监控管理工具每个容器系统对应一个实际的应用系统，同时负责管理此系统中的构件容器每个构件容器对应一个系统中的一种构件（EJB）平台内核用户通过监控管理工具实施管理操作容器系统管理器负责管理容器系统的创建、删除以及发出管理命令容器容器容器容器容器容器容器多个容器系统同时运行，容器及容器系统均可在线创建和删除37容器环境管理器构件实例管理器安全截取器事务截取器其它截取器事务服务安全服务构件容器容器容器系统接收器分发器容器容器支持构件的运行和管理灵活的截取器配置机制38互操作框架统一的互操作框架，多协议同时运行方便的新协议增加机制优于JBoss和JONAS的协议性能39在线演化微内核容器系统容器截取器链EJBHomeEJBRemote构件实现通讯服务事务服务安全服务应用演化构件演化支持构件实现的安全在线演化支持构件接口的在线演化支持结构的在线重配置40因果关联因果关联应用软件体系结构的元对象平台软件体系结构的元对象构件化平台与应用的基对象基于反射式软件中间件的应用系统反射编程接口反射式应用程序可视化反射工具开发阶段的软件体系结构形式化软件体系结构描述反射的正确和安全基于RSA的中间件反射机制应用软件体系结构视图平台软件体系结构视图运行时软件体系结构（RSA）概念的提出应用系统和平台的RSA视图恢复和维护基于RSA的反射机制和自适应机制41PKUAS测试情况兼容性测试J2EEBlueprintApplication：JavaPetStorev1.3开源应用服务器JONAS的兼容性测试包性能测试吞吐量（压力测试）SunJ2EE性能测试基准程序ECperf响应时间主要性能优于开放源码的JBOSS42PKUAS应用情况北大：教育部网上合作中心研究平台国防科大：计算机学院网络所网站清华大学：基于EJB的适应性工作流引擎清华大学：基于J2EE的分布式网格服务平台大连理工：城市智能交通系统北大：青鸟构件库管理系统的运行平台万维易化：数据访问中间件的运行支撑平台神州数码：中国税收征管系统数据应用平台（CDAP）的运行支撑平台在中低端已经具备替代商用应用服务器的能力！43ABC方法应用情