软考架构师(8)——软件架构设计
2019-07-25

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一:架构模型

  软件架构可归纳为

(1)结构模型:这是一个最直观、最普遍的建模方法。这种方法以架构的构件、连接件(connector)和其他概念来刻画结构,并力图通过结构来反映系统的重要语义内容,包括系统的配置、约束、隐含的假设条件、风格、性质等。研究结构模型的核心是架构描述语言。

(2)框架模型:框架模型与结构模型类似,但它不太侧重描述结构的细节而更侧重于整体的结构。框架模型主要以一些特殊的问题为目标建立只针对和适应该问题的结构。

(3)动态模型:动态模型是对结构或框架模型的补充,研究系统的“大颗粒”的行为性质。例如,描述系统的重新配置或演化。动态可以指系统总体结构的配置、建立或拆除通信通道或计算的过程。这类系统常是激励型的。

(4)过程模型:过程模型研究构造系统的步骤和过程。因而结构是遵循某些过程脚本的结果。

(5)功能模型:该模型认为架构是由一组功能构件按层次组成,下层向上层提供服务。它可以看作是一种特殊的框架模型。

5种,但各有所长,将它们有机统一起来也许更合适,所以有人提出了“4+1”视图模型: 

逻辑视图:逻辑视图关注功能,不仅包括用户可见的功能,还包括为实现用户功能而必须提供的"辅助功能模块";它们可能是逻辑层、功能模块等。

开发视图:开发视图关注程序包,不仅包括要编写的源程序,还包括可以直接使用的第三方SDK和现成框架、类库,以及开发的系统将运行于其上的系统软件或中间件。开发视图和逻辑视图之间可能存在一定的映射关系:比如逻辑层一般会映射到多个程序包等。

处理视图:处理视图关注进程、线程、对象等运行时概念,以及相关的并发、同步、通信等问题。处理视图和开发视图的关系:开发视图一般偏重程序包在编译时期的静态依赖关系,而这些程序运行起来之后会表现为对象、线程、进程,处理视图比较关注的正是这些运行时单元的交互问题。物理视图:物理视图关注"目标程序及其依赖的运行库和系统软件"最终如何安装或部署到物理机器,以及如何部署机器和网络来配合软件系统的可靠性、可伸缩性等要求。物理视图和处理视图的关系:处理视图特别关注目标程序的动态执行情况,而物理视图重视目标程序的静态位置问题;物理视图是综合考虑软件系统和整个IT系统相互影响的架构视图。

场景(scenarios):可以看作是那些重要系统活动的抽象,它使四个视图有机联系起来,从某种意义上说场景是最重要的需求抽象。在开发架构时,它可以帮助设计者找到架构的构件和它们之间的作用关系。同时,也可以用场景来分析一个特定的视图,或描述不同视图构件间是如何相互作用的。场景可以用文本表示,也可以用图形表示。

二:架构需求与软件质量属性

1:软件质量属性

一是可在运行时确定的系统系统质量属性,如性能,安全性,可用性和使用性

二是无法通过观察系统运行确定的:可更改性,可移植性,可重用性,可集成性,可测试性

三是架构直接相关的:概念完整性,正确性,完整性,可构建性。

1、可用性及其实现 故障处置。 1)错误检测 日志 心跳 异常捕捉 2)错误恢复 冗余,备件,回滚,事务,降级 3)错误预防 事务等

2、可修改性及其实现 1)将修改限制在局部 高内聚低耦合,降低对其他模块的依赖;提高模块的通用性;限制变更范围等; 2)防止连锁反应 对扩展开放, 对更改关闭。 3)推迟绑定时间 配置文件,多态,注册

3、性能及其实现 1)减少及控制资源使用 2)资源管理 引入并发,缓存,增加资源 3)资源仲裁 资源调度

4、安全性及其实现 1)防御攻击 2)检测攻击 3)恢复

5、可测试性及其实现 1)输入输出 记录,接口与实现分离,用实现替代用于测试 2)内部监控

6、易用性及其实现 1)运用时 记录用户习惯,收集用户反馈 2)设计时 用户接口独立 3)支持用户主动操作

2:软件架构评估

名词解释

敏感点:敏感点是一个或多个构件(和/或构件之间的关系)的特性。研究敏感点可使构设计师或系统分析师明确在搞清楚如何实现质量目标时应注意什么。

权衡点:权衡点是影响多个质量属性的特性,是多个质量属性的敏感点。

风险点

非风险点

质量属性效应树:

软件评估方式:

基于调查问卷(检查表)的方式

基于度量的方式

基于场景的方式:

架构权衡分析法(ATAM)

软件架构分析法(SAAM)

成本效益分析法(CBAM)

 

三:软件架构风格

架构设计的一个核心问题是能能否达到架构级的软件服用

架构风格反映了领域中众多系统所共有的结构和语义特性,并指导如何将各个构件有效地组织成一个完成的系统

架构风格定义了用于描述系统的术语表和一组指导构件系统的规则

1:数据流风格

  在管道/过滤器风格中,每个构件都有一组输入和输出,构件读输入的数据流,经过内部处理,然后产生输出数据流。传统的编译器一直被认为是一种管道系统,在该系统中,一个阶段(包括词法分析、语法分析、语义分析和代码生成)的输出是另一个阶段的输入。

2:面向对象风格

(内容较多,出新篇)

2:调用返回风格

3:独立构件风格

4:虚拟机风格

5:仓库风格

黑板风格:语音识别的应用

 

6.C2风格

C2(Component-Connector)架构风格可以概括为:

通过连接件绑定在一起的按照一组规则运作的并行构件网络。C2风格中的系统组织规则如下:

(1)系统中的构件和连接件都有一个顶部和一个底部。

(2)构件的顶部应连接到某连接件的底部,构件的底部则应连接到某连接件的顶部,而构件与构件之间的直接连接是不允许的。

(3)一个连接件可以和任意数目的其它构件和连接件连接。

(4)当两个连接件进行直接连接时,必须由其中一个的底部到另一个的顶部。从C2风格的组织规则和结构图中,我们可以得出C2风格具有以下特点:

(1)系统中的构件可实现应用需求,并能将任意复杂度的功能封装在一起。

(2)所有构件之间的通讯是通过以连接件为中介的异步消息交换机制来实现的。

(3)构件相对独立,构件之间依赖性较少。系统中不存在某些构件将在同一地址空间内执行,或某些构件共享特定控制线程之类的相关性假设。

 

6:两层 C/S 架构

C/S架构的优点主要在于系统的客户应用程序和服务器构件分别运行在不同的计算机上,系统中每台服务器都可以适合各构件的要求,这对于硬件和软件的变化显示出极大的适应性和灵活性,而且易于对系统进行扩充和缩小

7:三层C/S架构

8:三层 B/S 架构

不足:

B/S 架构缺乏对动态页面的支持能力,没有集成有效地数据库处理功能

B/S架构的安全性难以控制

采用B/S架构的应用系统,在数据查询等响应速度上,要远低于C/S架构

B/S架构的数据提交一般以页面为单位,数据的动态交互性不强,不利于OLTP应用

9:混合架构风格

 

10:富换联网应用(RIA)

 

RIA-AJAX

11:基于服务的架构(SOA)

服务是一种为了满足某项业务需求的操作,规则等的逻辑组合,它包含一系列有序活动的交互,为实现用户目标提供支持。

基于服务的架构(SOA)到实现方式:

1:WebService

2:ESB

12:特定领域软件架构(Domain Specific Software Architecture,DSSA)

是在一个特定应用领域中为一组应用提供组织结构参考的标准软件架构,是一个特定的问题领域中支持一组应用的领域模型、参考需求、参考架构等组成的开发基础,其目标是支持在一个特定领域中多个应用的生成。

 

 四:软件产品线

软件产品线主要由两部分组成,分别是核心资源和产品集合。核心资源是领域工程的所有结果的集合,是产品线中产品构造的基础。

软件产品线开发有4个基本技术特点,即过程驱动、特定领域、技术支持和架构为中心。与其他软件开发方法相比,组织选择软件产品线的宏观上的原因有:对产品线及其实现所需的专家知识领域的清楚界定;对产品线的长期远景进行了战略性规划。

 

 

 

 

 

  

 

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