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架构蓝图--软件架构 "4+1" 视图模型

    我们同时使用两种策略来决定并发的程度和定义所需的过程集合。考虑一系列潜在的物理目标架构。以下两种形式我们可以任选其一:

    从内至外:

    由逻辑架构开始:定义代理任务,该任务将控制一个类的多个活动对象的单个线程进行多元化处理;同一代理任务还执行持久化处理那些依赖于一个主动对象的对象;需要相互进行操作的几个类或仅需要少量处理的类共享单个代理。这种聚合会一直进行,直到我们将过程减少到合理的较少数量,而仍允许分布性和对物理资源的使用。

    由外至内:

    从物理结构开始:识别系统的外部触发;定义处理触发的客户过程和仅提供服务(而非初始化它们)的服务器进程;使用数据完整性和问题的串行化(serialization)约束来定义正确的服务器设置,并且为客户机与服务器代理分配对象;识别出必须分布哪些对象。

    其结果是将类(和它们的对象)映射至一个任务集合和进程架构中的进程。通常,活动类具有代理任务,也存在一些变形:对于给定的类,使用多个代理以提高吞吐量,或者多个类映射至单个代理,因为它们的操作并不是频繁地被调用,或者是为了保证执行序列。

    注意这并不是产生非常好的过程架构的线性的、决定性的进程;它需要若干个迭代来得到可接受的折衷。还存在许多其他方法,例如 Birman 等人5 或 Witt 等人7提出的方法。 确切的实施映射的方法不在本文的讨论范围,但我们以一个小的例子来说明一下。

    图 12 显示了一个小的类集合如何从假想的空中交通控制系统映射至进程。

    flight 类映射至一个 flight 代理集合:有许多航班等待处理,外部触发的频率很高,响应时间很关键,负载必须分布于多个 CPU。并且,航班处理的持久化和分布性方面都取决于 flight server,为了满足可用性,还是使用 flight server 的一台备份服务器。

    航班的 profile 和 clearance 总是从属于某个航班,尽管它们是复杂的类,但它们共享 flight 类的进程。航班分布于若干其他进程,特别是对于显示和外部接口。

    sectorization 类,为 controller 的权限分配建立了空域划分。由于完整性约束,仅能被一个代理处理,但可以与 flight 类共享服务器过程:更新得并不频繁。

    location 和 arispace 及其他的静态航空信息是受到保护的对象,在几个类中共享,很少被更新;它们被映射至各自的服务器,分布于其他过程。

    图 12 - 从逻辑视图到过程视图的映射

    从逻辑视图到开发视图

    类通常作为一个模块来实现,例如 Ada 包中可视部分的一个类型。密切相关的类(类的种类)的集合组合到子系统中。子系统的定义必须考虑额外的约束,如团队组织、期望的代码规模(通常每个子系统为 5 K 或 20 K SLOC)、可重用性和通用性的程度以及严格的分层依据(可视性问题),发布策略和配置管理。所以,通常最后得到的不是与逻辑视图逐一对应的视图。

    逻辑视图和开发视图非常接近,但具有不同的关注点。我们发现项目规模越大,视图间的差距也越大。例如,如果比较图 3 b 和图 6,则会发现并不存在逐一对应的类的不同种类到层的映射。而如果我们考虑类的种类的"外部接口"-网关种类时,它的实现遍布若干层:通讯协议在第 1 层或以下的层,通用网关机制在第 2 层,而特定的网关在第 5 层子系统。

    从进程视图到物理视图

    进程和进程组以不同的测试和部署配置映射至可用的物理硬件。Birman 在 ISIS 项目中描述了详细的映射模式5。

    场景主要以所使用类的形式与逻辑视图相关联;而与进程视图的关联则是考虑了一个或多个控制线程的、对象间的交互形式。

    模型的剪裁

    并不是所有的软件架构都需要"4+1"视图。无用的视图可以从架构描述中省略,比如:只有一个处理器,则可以省略物理视图;而如果仅有一个进程或程序,则可以省略过程视图。 对于非常小型的系统,甚至可能逻辑视图与开发视图非常相似,而不需要分开的描述。场景对于所有的情况均适用。

   

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