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架构蓝图--软件架构 "4+1" 视图模型

  所有的终端由单个的 Termal process 处理,其中 Termal process 由输入队列中的消息进行驱动。Controller 对象在组成控制过程三个任务之中的一项任务上执行:Low cycle rate task 扫描所有的非活动终端(200 ms),将 High cycle rate task(10 ms)扫描清单中的终端激活,其中 High cycle rate task 检测任何重要的状态变化,将它们传递给 Main controller task,由它来对状态的变更进行解释,并通过向对应的终端发送消息来通信。这里 Controller 过程中的通信通过共享内存来实现。

  开发架构

  子系统分解

  开发架构关注软件开发环境下实际模块的组织。软件打包成小的程序块(程序库或子系统),它们可以由一位或几位开发人员来开发。子系统可以组织成分层结构,每个层为上一层提供良好定义的接口。

  系统的开发架构用模块和子系统图来表达,显示了"输出"和"输入"关系。完整的开发架构只有当所有软件元素被识别后才能加以描述。但是,可以列出控制开发架构的规则:分块、分组和可见性。

  大部分情况下,开发架构考虑的内部需求与以下几项因素有关:开发难度、软件管理、重用性和通用性及由工具集、编程语言所带来的限制。开发架构视图是各种活动的基础,如:需求分配、团队工作的分配(或团队机构)、成本评估和计划、项目进度的监控、软件重用性、移植性和安全性。它是建立产品线的基础。

  开发蓝图的表示方法

  同样,使用 Booch 方法的变形,仅考虑具有架构意义的项。

图 5 - 开发蓝图表示方法

来自 Rational 的 Apex 开发环境支持开发架构的定义和实现、和前文描述的分层策略,以及设计规则的实施。Rational Rose 可以在模块和子系统层次上绘制开发蓝图,并支持开发源代码(Ada、C++)进程的正向和反向工程。

  开发视图的风格

  我们推荐使用分层(layered)的风格,定义 4 到 6 个子系统层。每层均具有良好定义的职责。设计规则是某层子系统依赖同一层或低一层的子系统,从而最大程度地减少了具有复杂模块依赖关系的网络的开发量,得到层次式的简单策略。

图 6 - Hughes 空中交通系统(HATS)的 5 个层
开发架构的例子

  图 6 代表了加拿大的 Hughes Aircraft 开发的空中交通控制系统(Air Traffic Control system)产品线的 5 个分层开发组织结构。这是和图 3 b 描述的逻辑架构相对应的开发架构。

  第一层 和第二层组成了独立于域的覆盖整个产品线的分布式基础设施,并保护其免受不同硬件平台、操作系统或市售产品(如数据库管理系统)的影响。 第三层为该基础设施增加了 ATC 框架,形成一个特定领域的软件架构(domain-specific software architecture)。使用该框架,可以在第四层上构建一个功能选择板。层次 5 则非常依赖于客户和产品,包含了大多数用户接口和外部系统接口。72 个子系统分布于 5 个层次上,每层包含了 10 至 50 个模块,并可以在其他蓝图上表示。

  物理架构

  软件至硬件的映射

  物理架构主要关注系统非功能性的需求,如可用性、可靠性(容错性),性能(吞吐量)和可伸缩性。软件在计算机网络或处理节点上运行,被识别的各种元素(网络、过程、任务和对象),需要被映射至不同的节点;我们希望使用不同的物理配置:一些用于开发和测试,另外一些则用于不同地点和不同客户的部署。因此软件至节点的映射需要高度的灵活性及对源代码产生最小的影响。

  物理蓝图的表示法

  大型系统中的物理蓝图会变得非常混乱,所以它们可以采用多种形式,有或者没有来自进程视图的映射均可。

图 7 - 物理蓝图的表示法

TRW 的 UNAS 提供了数据驱动方法将过程架构映射至物理架构,该方法允许大量的映射的变更而无需修改源代码。

  物理蓝图的示例

图 8 - PABX 的物理蓝图

图 8 显示了大型 PABX 可能的硬件配置,而图 9 和图 10 显示了两种不同物理架构上的进程映射,分别对应一个小型和一个大型 PABX。C、F 和 K 是三种不同容量的计算机,支持三种不同的运行要求。

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