一種基于多維總線的通用體系結構可視化建模方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于多維總線的通用體系結構可視化建模方法，該方法將需要建模的體系結構抽象為點和線的集合，制訂了一種通用的可視化體系結構建模規范，借助于總線將各個子系統集成起來，支持多層多總線體系結構的建模，支持復雜系統的遞歸子系統的建模，支持交互接口之間傳輸數據的驗證并支持用戶自定義可視化建模元素，有效地提高體系結構可視化建模和維護效率。
【專利說明】一種基于多維總線的通用體系結構可視化建模方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于計算機軟件【技術領域】，涉及一種基于多維總線的通用體系結構可視化 建模方法。
【背景技術】
[0002] 可視化建模是對現實世界的客觀抽象。模型是對現實問題的邏輯抽象，能夠從某 些側面來現實系統的重要性質，忽略其相關細節，建模促進了需求的更好的理解、更清晰的 設計、更加容易維護的系統。〇MG(Object Management Group)組織發布了統一建模語言 (Unified Modeling Language，UML),其為開發團隊提供標準通用的設計語言來開發和構建 計算機應用。然而UML語言重點描述是軟件內部模塊的細節，對于體系結構的建模并沒有 太多涉及，由此衍生出多種體系結構可視化建模方法。
[0003] 軟件體系結構建模，就是建立軟件體系結構模型的方法和過程，它是以具體的形 式來表現系統的框架結構，能夠幫助人們從全局的角度來把握整個系統的框架結構。然而 UML語言重點描述的是軟件內部模塊的細節，對于軟件體系結構的建模并沒有太多涉及，由 此衍生出多種軟件體系結構可視化建模方法。
[0004] 軟件體系結構建模主要關注的是系統的原子結構及其關系的組合，強調的是系統 架構的設計，然而現今沒有一種統一的標準化軟件體系結構建模方法，由此增加了用戶對 于軟件體系結構建模學習的成本。
【發明內容】
[0005] 發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種基于多維總線的通 用體系結構可視化建模方法，以解決現有技術中存在的缺乏統一的體系結構可視化建模標 準，造成各種體系結構建模的孤立存在，增加了用戶的學習成本，降低了建模的效率的問 題。
[0006] 技術方案：為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：
[0007] -種基于多維總線的通用體系結構可視化建模方法，首先建立可視化建模的基本 元素，所述基本元素包括子系統、數據總線、數據交互接口、控制總線、控制接口和系統標 識；
[0008] 所述子系統上設有數據交互接口和控制接口；
[0009] 所述數據總線通過數據交互接口與子系統連接，用于傳輸子系統之間交互的數 據；
[0010] 所述控制接口用于控制數據交互接口接收數據和發送數據；
[0011] 所述控制總線通過控制接口與子系統連接，用于傳輸命令給子系統；
[0012] 所述系統標識將子系統、子系統內的模塊、數據交互接口、控制接口、數據總線以 及控制總線均進行區別標識；
[0013] 將需要傳遞的數據信號化，并利用不同的系統標識在數據總線和控制總線中注冊 子系統之間的交互關系，用以識別不同子系統之間信號的傳輸。
[0014] 本發明將以點和線為基礎的體系結構的建模方法進行抽象化，建立了各種建模的 基本元素，包括子系統、數據總線、數據交互接口、控制總線、控制接口和系統標識等；利用 數據總線和控制總線分別完成數據以及命令的傳輸，實現將數據和命令加以區分，然而這 兩種總線在邏輯上是一個整體，可以適應子系統交互的不同數據類型，減輕了設計人員用 于各個子系統之間交互的建模，因此建模的通用性及擴展性有所提高；還引入了系統標識， 將相對獨立的子系統分解為不同的模塊，對模塊與模塊以及子系統與子系統之間的接口進 行對象化標識，借助系統標識可以清晰地描述了不同子系統的不同模塊之間的通信；因為 信號交互可以直接匹配不同的數據交互接口和控制接口，而不需要遺留給上層的應用程序 識別，所以為了便于數據傳輸，本發明采用信號交互的模式，首先將數據信號化，然后將交 互關系在總線上注冊好，刻畫各個子系統之間的數據交互，實現數據信號的自動化匹配；用 戶可以自由擴展可視化建模元素，只要建模元素上有控制端口和數據接收端口即可。
[0015] 作為優選的，在本發明中，所述控制接口支持驗證數據交互接口中數據的有效性。 有效地減少了不合法數據的輸入，保證數據輸入的有效性。
[0016] 進一步的，在本發明中，可以根據用戶需求可以簡單便捷地進行遞歸子系統的擴 展。首先，在所述子系統內有遞歸子系統擴展口用于設置遞歸子系統，所述遞歸子系統與子 系統的結構相同，遞歸子系統上的控制接口和該遞歸子系統所屬的子系統上的控制接口連 通，遞歸子系統上的數據交互接口和該遞歸子系統所屬的子系統上的數據交互接口連通。 與此同時，在本發明中，所述系統標識中包含對遞歸子系統的區別標識。這樣遞歸子系統的 設置與交互方法都與子系統完全一樣，可擴展性強。
[0017] 有益效果：
[0018] 本發明提供的一種基于多維總線的通用體系結構可視化建模方法，抽象以點和線 為基礎的體系結構的建模方法，定義了基本的建模元素，采用總線將不同子系統的模塊進 行集成，刻畫各個子系統之間的數據交互，并在數據端口驗證數據的有效性，支持復雜的遞 歸系統的可視化建模。
[0019] 本發明具有以下優點：
[0020] (1)數據總線和控制總線在邏輯上是一個整體，可以適應不同子系統交互的不同 數據類型，減輕了設計人員用于各個子系統之間交互的建模，采用總線集成提高了建模的 通用性和擴展性，統一了體系結構可視化建模方法，形成了統一的建模規范，用戶可以自由 擴展可視化建模元素，只要建模元素上有控制端口和數據接收端口；
[0021 ] (2)控制接口驗證數據的有效性，有效了減少了不合法數據的輸入，保證數據輸入 的有效性；
[0022] (3)采用信號交互的模式進行交互，因為信號交互可以直接匹配不同的數據接口 和控制接口，而不需要遺留給上層的應用程序識別，提高了交互的便捷性；
[0023] (4)本發明方法，從現有的體系建模的基礎出發形成一種統一的體系結構可視化 建模標準，降低了用戶的學習成本，提高了建模效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發明中建模的基本元素圖；
[0025] 圖2為面向體系結構的可視化建模方法的建模結構圖；
[0026] 圖3為基于Chord協議的P2P網絡的邏輯結構圖；
[0027] 圖4為實施例中建模的基本元素圖；
[0028] 圖5為本發明方法對實施例的建模圖。
【具體實施方式】
[0029] 下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0030] 如圖1所示，本發明的建模方法包括以下建模的基本元素：子系統3、控制總線1、 數據總線2、控制接口 4、數據交互接口 5和系統標識；子系統3內還可以增加遞歸子系統6 作為局部放大設計。
[0031] 圖2為本發明的建模結構圖。圖中可見，包括數據總線2和控制總線1，以及設置 在這兩條總線上的多個子系統，每個子系統3上都設有控制接口 4和數據交互接口 5,控制 總線1通過控制接口 4分別與子系統連接；數據總線2通過數據交互接口 5分別與子系統 3連接；其中一個子系統3上還設有遞歸子系統6,遞歸子系統6的結構與子系統3相同，并 且遞歸子系統6上的控制接口和該遞歸子系統6所屬的子系統3上的控制接口 4連通，遞歸 子系統6上的數據交互接口和該遞歸子系統6所屬的子系統3上的數據交互接口 5連通。
[0032] 為了使子系統3間方便地進行數據交互，需要將數據信號化，由此定義了系統標 識及不同子系統3間的交互關系；
[0033] 如圖2所示，子系統3上的控制接口 4被標識為C ;子系統3上的數據交互接口 5 分別被標識為PI. . Pn
[0034] 子系統3被標識為Μ,因此,x#子系統上的控制接口被標識為Mx. C ;x#子系統上的 數據交互接口被標識為Mx. PI、Mx. P2、.......Mx. Pn。
[0035] 具體的，舉個例子，如圖2所示，共有3個子系統3,分別為1#子系統、2#子系統和 1#子系統；其中1#子系統上的控制接口被標識為：Ml. C，1#子系統上的數據交互接口被標 識為Ml. P1、M1. P2 ;2#子系統上的控制接口被標識為：M2. C，2#子系統上的數據交互接口被 標識為 M2. Ρ1、Μ2· Ρ2、Μ2· P3。
[0036] 在系統標識的幫助下，可以簡便地表明信號之間的傳遞關系，如要表示1#子系 統上的數據交互接口 Ρ1和2#子系統上的數據交互接口 Ρ3的交互關系，則可以表示為 Ml. PI <--- M2. P3〇
[0037] 將所有需要使用的交互關系在總線中進行注冊，可以實現數據信號的自動化匹 配，可以直接匹配不同的數據接口和控制接口，而不需要遺留給上層的應用程序識別。
[0038] 下面以具有代表性的以CHORD為基礎的P2P網絡系統作為具體的實例來說明發明 內容。
[0039] 圖3是基于CHORD協議的P2P網絡邏輯結構模型，為了對其進行建模，把P2P網絡 上每個節點抽象為一個服務實體，在服務實體中定義了以CHORD協議、TCP協議、IP協議為 基礎的交互邏輯，通過協議的交互為外部提供服務功能。服務實體與服務實體之間通過簡 單的鏈路環境連接，構成一個通信環境。
[0040] 如圖4所示，是為本實施例的基本建模元素圖。定義了最基本的建模元素協議件 7、服務件8、鏈路件9以及環境件10,它們都有同樣的邏輯結構，控制接口、數據交互接口以 及服務件都以協議件7為基礎通過局部放大設計來定義具體的服務，環境件10支持遞歸子 環境（復雜系統）定義。將本【具體實施方式】與本建模方法加以對應則有以下對應關系：
[0041] 協議件7為以橢圓抽象表示的子系統，包含有一個控制接口以及一個數據交互接 Π ；
[0042] 服務件8為以圓角矩形抽象表示的子系統，包含一個控制接口以及數據交互接 口，并包含若干個遞歸定義的協議件7的子系統，多個協議件7的子系統進行交互對外提供 服務；
[0043] 環境件10是以直角矩形抽象表示的子系統，包括一個控制接口以及若干個數據 交互接口，并包含由服務件8組成的遞歸子系統；
[0044] 鏈路件9是由數據總線和兩個數據交互接口組成，用于服務實體（包括協議件7、 服務件8、環境件10)之間的連接。
[0045] 在圖4的基礎上，圖5是最終的基于CHORD協議的P2P網絡體系結構的模型圖。為 了方便描述表示，將圖3中任選5節點（它們在邏輯上相互連通，并組成一個環）抽象為服 務實體 nl、n2、n3、n4、n5。
[0046] 由圖5可知，環境件中包含服務件（遞歸子系統）nl，n2，n3，n4，n5和鏈路 el, e2, e3, e4, e5
[0047] 服務件 nl、n2、n3、n4、n5 上的控制端 口分別標識為 nl. c、n2. c、n3. c、n4. c、n5. c, 服務件nl、n2、n3、n4、n5上的數據交互端口分別標識為：nl. pi、nl. p2、n2. pi、n2. p2、 n3. pl> n3. p2> n4. pl> n4. p2> n5. pl> n5. p2 ；
[0048] 服務件111、112、113、114、115的控制端口和數據交互接口的數據通過鏈路61、62、 63、 e4、e5的控制端口和數據交互接口分別傳輸到控制總線和數據總線上。
[0049] 假設服務件nl端口 nl. pi與服務件n5的端口 n5. pi之間存在交互關系為 nl. pi ―― n5. pl，將此交互關系注冊在總線中，實現數據的自動化匹配，以此類推，最終可 實現不同服務件之間任意端口間的通信。
[0050] 服務件n2包括協議件m_chord、m_tcp和m_ip作為遞歸子系統，協議件m_chord、 m_tcp和m_ip上分別有各自的控制接口和數據交互接口，如m_chord上的控制接口標識為 m_chord. c，m_chord上的數據交互接口有2個，分別標識為m_chord. pi和m_chord. p2。協 議件上的控制端口和數據端口分別連接到控制總線和數據總線上，最終實現協議件與不同 服務件的任意端口之間的通信。
[0051] 綜上所述，本方法統一了不同標準的體系結構可視化建模方法，定義了基本的可 視化建模元素，并在此基礎上支持用戶自定義建模元素，具有良好的規范性和擴展性。
[0052] 以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出：對于本【技術領域】的普通技術人 員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1. 一種基于多維總線的通用體系結構可視化建模方法，其特征在于：建立可視化建模 的基本元素，所述基本元素包括子系統、數據總線、數據交互接口、控制總線、控制接口和系 統標識； 所述子系統上設有數據交互接口和控制接口； 所述數據總線通過數據交互接口與子系統連接，用于傳輸子系統之間交互的數據； 所述控制接口用于控制數據交互接口接收數據和發送數據； 所述控制總線通過控制接口與子系統連接，用于傳輸命令給子系統； 所述系統標識將子系統、數據交互接口、控制接口、數據總線以及控制總線均進行區別 標識； 將需要傳遞的數據信號化，并利用不同的系統標識在數據總線和控制總線中注冊子系 統之間的交互關系，用以識別不同子系統之間信號的傳輸。
2. 根據權利要求1所述的一種基于多維總線的通用體系結構可視化建模方法，其特征 在于：所述控制接口支持驗證數據交互接口中數據的有效性。
3. 根據權利要求1所述的一種基于多維總線的通用體系結構可視化建模方法，其特征 在于：所述子系統內有遞歸子系統擴展口用于設置遞歸子系統，所述遞歸子系統與子系統 的結構相同，遞歸子系統上的控制接口和該遞歸子系統所屬的子系統上的控制接口連通， 遞歸子系統上的數據交互接口和該遞歸子系統所屬的子系統上的數據交互接口連通。
4. 根據權利要求3所述的一種基于多維總線的通用體系結構可視化建模方法，其特征 在于：所述系統標識中包含對遞歸子系統的區別標識。
【文檔編號】G06F17/50GK104156532SQ201410404962
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月15日 優先權日:2014年8月15日
【發明者】沈軍, 高文 申請人:東南大學