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文档简介
软件体系结构信息共享体系结构SharedInformation2Wherearewe?3FamiliesofArchitecturalStyles4FamiliesofArchitecturalStyles5FamiliesofArchitecturalStyles6FamiliesofArchitecturalStyles7SharedInformationSystemsStylerepresentsalargevarietyofsystems
这种风格描绘很多种系统manyvariantsdependingonnatureofshareddata
共同特点是共享数据Styleaddressesmechanismsfor:
风格说明其运行机制是collecting,manipulatingandpreservinglargebodiesofdata
收集、操作、保存大量的数据Databasesareanaturalexample,butnottheonlyone
数据库是一个典型的例子,但不是仅有的例子we’llseeothersinthislecture8SharedInformationSystemsHighlevelviewwhataretheapparentfeaturesofthisstyle?
风格的明显特点是什么?whataresomeissuesregardingthisstyle?
这种这个风格有什么可研究的问题?9SharedInformationSystemsAdvantageseasytoaddconsumersandproducersofdata
很容易增加数据的生产者和消费者Howaboutmodifier?Issuessynchronization(同步)configurationandschemamanagement(配置和管理)atomicity(原子性)consistency(一致性)persistence(持久性)performance(性能)10SharedInformationSystemsLineageEarliestrepositoriesappearinbatchsequentialsystems
早期的仓库出现在批处理系统mainframes,drums,magnetictapes,discdrivesresourcesmanuallymanaged
人工调配资源Pressureforon-lineaccesstodata
迫切需要数据即时存取requirementtomakeaccesstodataeasyandinstant
简捷地数据存取helptodrivetheshiftfrombatch-sequentialtointeractiveprocessing
促进了从批处理到交互式处理的转变11SharedInformationSystemsLineageTodaysharedinformationsystemsappeareverywherefromthesmallestbusiness,tothemostadvancedscientificapplications
从最小的商业应用到最顶尖的科学应用,信息共享无处不在manyapplicationsprovideaccessmechanismstoshareddata
很多应用提供对共享数据的存取机制theWebhasbecomeagiantdistributedrepository
Web成为庞大的分布式仓库12EvolutionofSharedInformationSystemsBatchSequentialSystemsflat(I/O)13EarlyIntheearliestsystems,codehadtobewrittentopositionthemedia,readthedata,anddoanyassociated“housecleaning”operations.
早期的系统,很难编写代码来完成定位存储介质、读数据等操作14EarlyAdvancesinOSdevelopmentfocusedontheabstractionofdevicesthedemandtouseexternaldatahelpedtodrivethedevelopmentofmorecapableflat-onelevelofdirectoriesthatcontainonlyfileshierarchical-directoriesthatcancontainfilesandmoredirectorieslanguageandOSsupportformanyandmethods15EvolutionofSharedInformationSystemsDatapool(SharedMemory)Example:EnabledbyavailabilityofRAMandlanguagestopermitthesharingofcommondata(E.g.,FORTRANCOMMONBLOCK)ProcessesarenotnecessarilysequentialGetsmessywithoutimplementationrules-whataretheissues?16RepositoryArchitecture17UnifiedSchemasforIntegrating
DatabasesAbstraction:multiplexthedatabases;put
filtersonthequery/updateto
matchdiverseviews抽象:复合多个数据库;
在查询/更新操作中
增加过滤器来匹配
不同的视图18Multi-databases19EvolvingDatabaseArchitecturesBatchprocessing:Standaloneprograms(独立的程序)resultswerepassedfromonetoanotheronmagtape(结果通过磁带从一个程序传到另一个程序)batchsequentialmodel(批处理风格)Interactiveprocessing:concurrentoperationandfasterupdatesprecludebatching,soupdatesareoutofsynchwithreports.
并行操作、更快的更新速度,但是使更新和报告难以保持同步。Repositorymodelwithexternalcontrol(仓库风格)Problem:informationbecamedistributed
amongmanydifferentDBs.
新问题:信息分布到很多不同的数据库20EvolvingDatabaseArchitecturesUnifiedschemas:createonevirtualdatabasebydefining(passive)consistentconversionmappingstomultipleDBs
建立一个虚拟数据库,定义到多个数据库的静态映射Multi-database:DBshavemanyusers;passivemappingsdon‘tsuffice;useactiveagents.
数据库有很多用户;静态映射不满足要求;使用活动的代理。“Layered”hierarchy
层次风格21ComputerAidedSoftware
EngineeringInitiallyjusttranslationfromsourcetoobjectcode:compiler,library,linker,make
起初,就是做从源代码到目标代码的转换Grewtoincludedesignrecord,documentation,analysis,configurationcontrol,incrementality
开始包含分析、设计、调试、测试、文档、配置管理、增量编译等功能Integrationdemandedfor20years,butnothereyet.
集成已经作了20年,但还没有结束22CASEvs.DBMSAscomparedtodatabases,CASEhas:moretypesofdata
更多的数据类型fewerinstancesofeachtype
更少的数据类型实例slowerqueryrates
更慢的查询频率larger,morecomplex,lessdiscreteinformation
更大,更复杂,更集中的信息butnotshorterlifetime
生命周期没有更短23TraditionalCompiler24Example:ModernCanonical
Compiler25CanonicalCompiler26SoftwareToolswithShared
Representation27EvolutionofCASEEnvironmentsEvolutionismuchlikedatabases:Interaction:batch-->interactive
交互:批处理交互式Granularity:completeprocessing-->incremental
粒度:完全处理增量Coverage:compilation-->fulllifecycle
覆盖:编译全生命周期Likedatabases,startedwithbatchsequentialstyle
从批处理风格开始Integrationneedsledtorepositorieswithrigidcontrol,thentoopensystemsinlayers
对集成性的要求,促成了仓库风格被应用,让系统开始分层28VarietiesofRepositoriesDiscriminateoncontrolstrategy(在控制策略上的区别)Predeterminedbydesigner(设计者预先定义好)CompilersDrivenbytypesofinformationininputstream
输入流的信息类型决定DatabasetransactionsystemDrivenbyavailabilityofnewinformationfromotherpartsofthesystem(系统其他部分的新信息决定)Scratchboard(刮板)Opportunistic:drivenbystateofcomputation
机会主义:计算的状态决定Blackboard29Repository(Blackboard)30TheBlackboardModelKnowledgeSourcesProblem-appropriateknowledgepartitionedintoseparate,independentcomputations
把问题分成几个部分,每个部分独立计算Reacttochangesinblackboard
响应黑板上的变化BlackboardDataStructureGlobaldatabasecontainingentirestateofproblemsolution
全局数据库包含解域的全部状态Onlymeansbywhichknowledgesourcesinteract
知识源互相作用的唯一媒介ControlKnowledgesourcesrespond“opportunistically”
让知识源响应偶然事件31TheBlackboardModel32BlackboardArchitectureKeyideasknowledgesharedanddistributedamongsomenumberofcooperatingprocesses
知识在一些协作的processes之间共享和分布opportunisticprocessingofdata
机会主义地处理数据TheBlackboardArchitecturehave3majorcomponentsknowledgesources(知识源)blackboard(黑板)control(控制)Historicalexamples:HearsayI,HearsayII,HASP/SAIP,CRYSALIS,ATOMEOriginallymostwerefromsignalprocessing/interpretationdomains(信号处理、专家系统、模式识别领域经常采用)33BlackboardArchitecture34BlackboardProblemCharacteristicsnodirectalgorithmicsolution
没有直接的算法可解multipleapproachestosolvingtheproblem
多种方法都可能解决问题variousdomainexpertiserequiredtosolvetheproblem
需要多个领域的专门知识协作解决uncertaintyerrorandvariabilityindataandsolution
数据和解决方法可能错误或变化moderatetolow“signal-to-noise-ratio”indata
数据中信噪比的变化Uncertaintyinterfereswithalgorithmicsolutions
算法接口的变化35BlackboardProblemCharacteristics“Best-effort”orapproximationisgoodenoughnosinglediscreteanswertoproblem,or“right”answermayvary
问题没有唯一的解答,或者“正确”答案会变化examplessignalprocessing(信号处理)problemsolving(planning,logistics,diagnostics)compileroptimization36KnowledgeSourcesObjective:contributeknowledgethatleadstosolution
提供解决问题的知识Representation:procedures,setsofrules,logicassertions
过程、规则、逻辑断言Action:modifyonlytheblackboard(orcontroldata--magic)
只修改黑板Responsibility:knowwhenit’spossibletohelp
知道何时能发挥作用Selection:loosely-coupledsubtasks,orareasofspecialization
低耦合的子任务,或者有特别的能力37BlackboardDataStructureObjective:holddataforusebyknowledgesources
保存知识源要使用的数据Representation:storesobjectsfromsolutionspace,including
保存来自解空间的数据,包括inputdata,partialsolutions,alternatives,finalsolutions,controldataobjectsandpropertiesdefinethetermsofthediscourserelationshipsaredenotedbynamedlinks(“next-to”,“part-of”)Organization:hierarchical,possiblymultiplehierarchies;linksbetweenobjectsonsameordifferentlevels
分层;链接同层或不同层的对象38ControlObjective:makeknowledgesourcesrespondopportunistically
让知识源响应偶然事件Representation:keepsvarioussortsofinformationaboutwhichknowledgesourcescouldoperateandpicksasequencethatallowsthesolutionprocesstoproceedastepatatime
了解各个知识源的能力,决策解决问题的步骤Remark:thecontrolmechanismsarethoroughlyadhoc
控制机制是彻底的与时俱进39Example:ThePuzzleMetaphor40Example:ThePuzzleMetaphorDatawithintheblackboardisoftenstructuredhierarchicallyLevel4assemblechunksLevel3b
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