專利名稱：一種基礎軟件平臺體系結構設計與評價方法
技術領域：
本發明屬于計算機信息處理技術領域，具體涉及一種基礎軟件平臺體系結構設計與評價方法。
背景技術：
在現有的基礎軟件領域，國內外沒有針對性的體系結構設計與評價方法。在體系結構設計方面，典型的方法如Zachman、Togaf、DoD AF、Mod AF等,這些方法主要適用于大型應用系統。而基礎軟件處于基礎和支撐地位，采用這些方法并不適用。在體系結構評價方法方面，現有的以ATAM為代表的評價方法主要是針對體系結構開展靜態分析，基于可執行模型的評價方法也主要用于系統測試，這些方法無法將靜態分析和動態分析有效結合。另外，在現有的DoD CLIP項目中提出使用QAW和ATAM方法評估分析通用鏈接集成處理平臺的體系結構，能夠減少軟件采購和研發的風險。其中QAW和 ATAM主要采用論壇方式分析平臺體系結構的需求和隱含內容，以定性評價為主，主要為前期的體系結構決策提供支持，缺乏對具體場景下質量屬性指標的可度量化和體系結構實現情況的評估。
發明內容
為克服上述缺陷，本發明提供了一種基礎軟件平臺體系結構設計與評價方法，適用于大規模基礎軟件平臺在開發初期階段進行頂層架構設計及其評價，對體系結構進行評價時，可將靜態分析和動態分析有效結合。本發明提出的基礎軟件多視圖體系結構框架設計方法，相對于DoD AF、T0GAF、Zachman、FEAF等方法，具有針對性強、適用于大型基礎軟件等基礎設施類項目、適合網絡化和服務化技術發展趨勢的特點；還提出了基于場景的體系結構評價與驗證方法，將基于ATAM的質量屬性權衡比對和基于可執行模型的測試驗證有機地集成在一起，定性評價與定量驗證相結合。為實現上述目的，本發明提供一種基礎軟件平臺體系結構設計與評價方法，其改進之處在于，所述方法包括如下步驟(I).構建能力需求分析視(2).構建服務視(3).構建技術視(4).建立效用評價系統；
(5).建立實施評價單元，對體系結構進行綜合評價。本發明提供的優選技術方案中，所述能力需求分析視圖，包括依次設置的網絡支持模塊、安全支持模塊、綜合管理模塊、集成支持模塊、數據共享模塊、配套支撐模塊和基礎支撐|吳塊。本發明提供的第二優選技術方案中，所述服務視圖包括并列設置的映射模塊和接口模塊、以及與所述映射模塊和接口模塊分別連接的信息交換模塊。
本發明提供的第三優選技術方案中，所述映射模塊用于定義體系中各領域軟件服務、服務子項及其與基礎軟件平臺能力單元之間的映射關系；接口模塊用于定位各服務域之間的接口關系；所述信息交換模塊按照映射關系和接口關系確定各服務項在提供服務過程中體現的信息交換關系。本發明提供的第四優選技術方案中，所述技術視圖包括并排設置的應用支撐單元、中間件單元、數據庫單元、操作系統單元、網絡軟件單元、安全單元和綜合管理單元。本發明提供的第五優選技術方案中，所述效用評價系統包括并排設置的功能性評價單元、效率評價單元、安全性評價單元和可靠性評價單元。本發明提供的第六優選技術方案中，所述功能性評價單元包括并列設置的功能適合性模塊、標準符合性模塊和互操作性模塊。本發明提供的第七優選技術方案中，所述效率評價單元設置有時間特性模塊。本發明提供的第八優選技術方案中，所述安全性評價單元包括并排設置的保密性模塊和安全可靠性模塊。本發明提供的第九優選技術方案中，所述可靠性評價單元包括并排設置的容錯性模塊和易恢復性模塊。本發明提供的第十優選技術方案中，所述實施評價單元包括場景描述表和與其連接的綜合評價模塊。 本發明提供的較優選技術方案中，所述場景描述表包括數據采集模塊和與其連接的體系結構決策模塊。本發明提供的第二較優選技術方案中，所述數據采集模塊采集所述基礎軟件平臺體系結構在同一場景下的屬性、環境、刺激和響應4個方面的信息并進行存儲；所述體系結構決策模塊列舉針對該場景的體系結構決策，分析決策的敏感點、權衡點以及是否具有風險，并根據分析結果對體系結構決策是否支持場景做出推理。本發明提供的第三較優選技術方案中，所述體系結構決策模塊采用下述模型對所述基礎軟件平臺體系結構進行評價F = § (yi, wi)其中，wi為第i項評價指標的權數；yi = fi(xi)，為xi的效用函數評價值，fi為 Xi的效用函數；§為合成函數的結果是基于分析結果計算得出每一個評價指標的量化值，或者是根據判斷結果得到的量化值。與現有技術比，本發明提供的一種基礎軟件平臺體系結構設計與評價方法，在體系結構設計方法方面，提出了大基礎軟件多視圖體系結構框架設計方法，相對于DoD AF、 TOGAF, Zachman、FEAF等傳統體系結構設計方法，本方法具有針對性強、適用于基礎軟件等基礎設施類項目、適合網絡化和服務化技術發展趨勢等優點；本方法結合基礎軟件的地位與特點，重點考慮了三個方面的因素，對體系結構框架方法進行優化，一是考慮到基礎軟件在信息系統中處于基礎和支撐地位，屬于軟件基礎設施，從能力需求出發比從操作需求出發更適合其特點；二是考慮到網絡化、服務化技術發展趨勢，基礎軟件作為基礎對新技術體制具有帶動作用，在系統視圖中強調了面向服務的設計思想；三是考慮到項目的頂層指導作用，需要在進度、項目銜接關系上進行統一籌劃、整體推進，落實體系結構、標準輪廓等總體設計，增加項目視圖。通過以上因素分析，項目確定了大型基礎軟件體系結構框架四視圖方法。通過基礎軟件體系結構框架四視圖方法，有力提高了大型基礎軟件總體設計的水平； 在體系結構評價與驗證方面，本方法提出了基于場景的體系結構評價與驗證方法，在體系結構設計和集成聯試兩個關鍵節點對體系結構進行定性評價與定量驗證，將基于ATAM的質量屬性權衡比對和基于可執行模型的測試驗證有機地集成在一起，綜合不同階段的評估數據，對體系結構做出全面、客觀的評價，該方面采用定性和定量相結合、分階段評價，具有評價方法更深入、體系結構調整更及時的特點，評價結果對軟件體系結構調整、設計改進具有良好的促進作用。
圖I為能力需求分析視圖的示意圖。圖2為技術視圖的示意圖。圖3為效用評價系統的示意圖。具體實施方法(I)基礎軟件四視圖體系結構框架設計技術即能力需求視圖(CV)、系統與服務視圖(SV)、技術視圖(TV)以及項目視圖(PV)， 系統地描述基礎軟件體系的能力、構成、關系以及技術體制。在需求能力視圖(CV)中，針對應用對基礎軟件的需求，結合網絡化、服務化等技術發展趨勢，較系統地分析軟件的能力構成。全面地體現了大型基礎軟件高可靠、高安全、 可擴展、可互操作等主要能力特性。在系統與服務視圖(SV)研究中，分頂層結構、系統與服務結構、各服務域間的接口關系以及服務部署模型等多個部分開展研究，重點對基礎軟件各服務域之間的接口關系進行分析，確定了功能調用、服務調用、網絡通信、數據訪問、數據采集等共各類接口集。在技術視圖(TV)中，提出面向服務的基礎軟件的技術參考模型，歸納大型基礎軟件的技術體制，形成了標準輪廓，指導各軟件的技術路線和接口設計。在項目視圖(PV)中，明確了項目的組織結構、項目進程安排、里程碑節點，以及任務之間的銜接關系，規范項目各承研單位之間的技術協調關系和進程安排。(2)基于場景的體系結構評價與驗證技術在體系結構設計和集成聯試兩個關鍵節點對體系結構進行定性評價與定量驗證， 將基于ATAM的質量屬性權衡比對和基于可執行模型的測試驗證有機地集成在一起，綜合不同階段的評估數據，對體系結構做出全面、客觀的評價。主要分以下三個步驟(A)構建基于場景的評價指標體系評價指標體系的構建采用自頂向下的分析法，首先提出針對大型基礎軟件體系結構的評價總目標，然后將總目標按照質量屬性分為不同子目標，逐步細分，直到將子目標的驗證落實到具體的場景中，形成可以度量的指標，對場景指標進行精確描述，明確觸發事件、產生環境、響應內容和度量方法，以及指標的優先級，同時綜合各領域專家的意見，不斷的調整完善該評價指標體系。(B)基于ATAM的體系結構定性分析基于ATAM的大型基礎軟件體系結構分析方法從評價指標體系中抽取場景中的屬性、環境、觸發事件、響應等描述，從體系結構框架產品包含的質量屬性中分析與該場景相關的體系結構決策，分析是否具有支持該場景的敏感點、權衡點以及該決策是否具有風險等，并由專業人員根據指標優先級綜合分析結果，對體系結構決策是否支持該場景做出定性推理。(C)基于可執行模型的體系結構定量評估體系結構動態行為和特征的驗證評估是體系結構驗證評估中的重要內容，基于可執行模型的體系結構驗證方法是將體系結構各視圖產品轉換為可執行模型，建立集成演示系統，通過效用函數綜合分析集成演示系統的執行過程和執行結果，驗證體系結構的設計質量。根據上述的構思，提供一種基礎軟件平臺體系結構設計與評價方法，考慮當前國內基礎軟件平臺(包括操作系統、數據庫、中間件、網絡支撐、安全支撐和綜合管理支撐等) 所面臨亟待解決的頂層設計缺乏、總體架構不清晰、技術體系評價方法弱等現實問題，本文提出了以基礎軟件能力分析視圖、服務分析視圖、技術分析視圖共三個方面進行基礎軟件平臺體系結構設計的方法。同時，提出了基于指標體系的體系結構評價方法。(I)基礎軟件平臺體系結構設計方法能力需求視圖設計方法依據基礎軟件平臺所屬領域不斷呈現出的新特點提出相應需求框架，利用結構化的描述方法重點設計要滿足功能通用、集成度高、網絡化支持能力強、靈活性好、安全可靠等方面的能力構成，其構成方式是基于所屬業務領域在業務和管理兩個層面對基礎軟件界定的任務與需求而產生，是體系結構設計中服務視圖、技術視圖，以及評價中評估指標體系建立的主要依據，也是各個領域業務系統設計開發、評估、集成的主要依據。服務視圖設計方法通過設計大型基礎軟件平臺核心軟件的服務部署模型，以基礎軟件實體為服務元素，定義模型中各服務元素的組成要素、要素接口關系、服務支撐節點、支撐節點間連接關系以及具有可動態調整能力的部署結構。技術視圖設計方法提出大型基礎軟件平臺應遵循的統一技術體制，規范各部分的實現技術途徑，重點針對關鍵基礎軟件中吸納借鑒的核心技術和自主研發的關鍵技術進行歸納分析，形成大型基礎軟件平臺技術體制框架。(2)體系結構評價方法體系結構的評價方法必須結合并符合大型基礎軟件平臺所屬業務領域的技術特征要求，也就是要在一定的上下文環境中才能對體系結構質量屬性做出客觀科學的評價。 為此提出了基于場景的體系結構評價方法，該方法主要以大規模業務領域系統建設平臺為想定場景，利用場景技術使評價目標具體化，同時構建基于場景的評價指標體系，通過場景分析明確場景與體系結構的關系，根據體系結構對場景的支持程度采用基于效用函數綜合評價法予以評價，最終可為調整優化基礎軟件體系結構和修正基礎軟件設計開發提供技術。具體方法如下評價指標體系的建立，根據大型基礎軟件平臺所屬業務領域的技術特征要求，確定以功能性、效率、安全性、可移植性和可靠性5個質量屬性及功能適合性、互操作性、容錯性等子屬性為評價指標的切入點，構建以樹狀結構為主要表現形式的評價指標體系建立方法，該樹狀結構可以反映指標之間的分類或從屬關系，樹狀結構的根節點為目標層，可用作效用衡量，代表各屬性的綜合水平；質量屬性作為效用樹的二級節點；質量屬性下的子屬性成為分支層，它們使質量屬性的評價目標更加明確和具體；可度量指標成為效用樹的葉節點。針對所建立的評價指標體系，采用基于效用函數綜合評價法，針對體系結構對場景的支持做出綜合評價。其基本思想是計算每一個評價指標的量化值，根據特定合成模型加權合成得到總評價值。實施例第一步構建能力需求分析視圖依托領域內基礎軟件特定的行業標準與已有技術條件，通過采用與之相適應的能力需求分析途徑與方法，建立可以獲得預想效果并能夠完成領域內一系列主導任務要求的能力視圖，是基礎軟件平臺完成體系結構設計和成體系研制開發的基礎。此處，以典型的、 通用性較強的大型基礎軟件平臺能力視圖分析的過程和成果來描述采用能力需求視圖設計方法進行體系結構設計所反映的核心思路。構建能力需求分析視圖主要通過一系列的能力定義包(⑶P)來表述。⑶P主要描述大型基礎軟件平臺所提供的各項功能與非功能特性，描述應滿足的一些關鍵性能參數， 并說明這些能力所應遵循和基于的基本條件。同時，按照分層次、成體系對能力進行論述的原則，大型基礎軟件平臺能力描述分三層，在第一層次上即大型基礎軟件平臺的總體描述， 在第二層上包括網絡支持、安全支持、綜合管理、集成支持、數據共享、配套支撐以及基礎支撐等七類，第二層的七類能力向下在第三層中包括具體的⑶P，各⑶P在總體上符合大型基礎軟件平臺在“高可靠、高安全、高性能、可擴展、可互操作”等方面的需求。大型基礎軟件平臺能力視圖的構成如圖I所示。第二步構建服務視圖在能力需求分析視圖構建的基礎上，構建大型基礎軟件平臺服務域是體系結設計中的重要環節。針對典型的大型基礎軟件平臺，服務視圖的建立主要完成三個任務一是定義體系中各領域軟件服務、服務子項及其與大型基礎軟件平臺能力構成之間的映射關系； 二是準確定位各服務域之間接口關系；三是按照映射關系和接口關系確定各服務項在提供服務過程中體現的主要信息交換關系。如表I所示為以上三個任務分析完成后形成服務視圖的主要表現形式。表I
權利要求
1.—-種基礎軟件平臺體系結構設計與評價方法，其特征在于，所述方法包括如下步(I).構建能力需求分析視圖；(2).構建服務視圖；(3).構建技術視圖；(4).建立效用評價系統；(5).建立實施評價單元，對體系結構進行綜合評價。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述能力需求分析視圖，包括依次設置的網絡支持模塊、安全支持模塊、綜合管理模塊、集成支持模塊、數據共享模塊、配套支撐模塊和基礎支撐模塊。
3.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述服務視圖包括并列設置的映射模塊和接口模塊、以及與所述映射模塊和接口模塊分別連接的信息交換模塊。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述映射模塊用于定義體系中各領域軟件服務、服務子項及其與基礎軟件平臺能力單元之間的映射關系；接口模塊用于定位各服務域之間的接口關系；所述信息交換模塊按照映射關系和接口關系確定各服務項在提供服務過程中體現的信息交換關系。
5.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述技術視圖包括并排設置的應用支撐單元、中間件單元、數據庫單元、操作系統單元、網絡軟件單元、安全單元和綜合管理單元。
6.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述效用評價系統包括并排設置的功能性評價單元、效率評價單元、安全性評價單元和可靠性評價單元。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述功能性評價單元包括并列設置的功能適合性模塊、標準符合性模塊和互操作性模塊。
8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述效率評價單元設置有時間特性模塊。
9.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述安全性評價單元包括并排設置的保密性模塊和安全可靠性模塊。
10.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述可靠性評價單元包括并排設置的容錯性模塊和易恢復性模塊。
11.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述實施評價單元包括場景描述表和與其連接的綜合評價模塊。
12.根據權利要求11所述的方法，其特征在于，所述場景描述表包括數據采集模塊和與其連接的體系結構決策模塊。
13.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，所述數據采集模塊采集所述基礎軟件平臺體系結構在同一場景下的屬性、環境、刺激和響應4個方面的信息并進行存儲；所述體系結構決策模塊列舉針對該場景的體系結構決策，分析決策的敏感點、權衡點以及是否具有風險，并根據分析結果對體系結構決策是否支持場景做出推理。
14.根據權利要求11所述的方法，其特征在于，所述體系結構決策模塊采用下述模型對所述基礎軟件平臺體系結構進行評價F= § (yi, wi)其中，wi為第i項評價指標的權數；yi = fi (xi),為xi的效用函數評價值，fi為xi的效用函數；§為合成函數的結果是基于分析結果計算得出每一個評價指標的量化值， 或者是根據判斷結果得到的量化值。
全文摘要
本發明提供了一種基礎軟件平臺體系結構設計與評價方法，所述方法包括如下步驟(1)構建能力需求分析視圖；(2)構建服務視圖；(3)構建技術視圖；(4)建立效用評價系統；(5)建立實施評價單元，對體系結構進行綜合評價。本發明提供的基礎軟件平臺體系結構設計與評價方法，適用于大規模基礎軟件平臺在開發初期階段進行頂層架構設計及其評價，對體系結構進行評價時，可將靜態分析和動態分析有效結合。
文檔編號G06F9/44GK102609259SQ201210023580
公開日2012年7月25日 申請日期2012年2月3日 優先權日2012年2月3日
發明者佟金榮, 劉宇, 劉杰, 包陽, 唐樂樂, 喻琳, 彭甫陽, 戰茅, 李海龍, 衣雙輝, 谷天陽, 趙燕君, 鄧波, 齊璇, 齊超 申請人:中國人民解放軍63928部隊