第5章 系统设计基础

第5讲 系统设计基础 3、体系结构的重要作用 、
第5讲 系统设计基础 4、体系结构风格 、
第5讲 系统设计基础 4、体系结构风格 、
第5讲 系统设计基础 4、体系结构风格 、
第5讲 系统设计基础 4、体系结构风格 、
第5讲 系统设计基础 4、体系结构风格 、
第5讲 系统设计基础 4、体系结构风格 、
第5讲 系统设计基础 2、发展 、 （3）发展基于体系 ） 结构的软件开发模型
（4）软件产品线体系结构的研究 ） 一个产品线代表着一组具有公共的系统需求集的软件系统， 一个产品线代表着一组具有公共的系统需求集的软件系统， 它们都是根据基本的用户需求对标准的产品线构架进行定制， 它们都是根据基本的用户需求对标准的产品线构架进行定制， 将可重用构件与系统独有的部分集成而得到的。 将可重用构件与系统独有的部分集成而得到的。
第5讲 系统设计基础 2、发展 、 框架模型：框架模型与结构模型类似 框架模型与结构模型类似， ◆ 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。 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。 的问题为目标建立只针对和适应该问题的结构。 动态模型：是对结构或框架模型的补充 研究系统的“ 是对结构或框架模型的补充， ◆ 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 的行为性质。例如，描述系统的重新配置或演化。 可能指系统总体结构的配置、 可能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。 过程。 过程模型：研究构造系统的步骤和过程 研究构造系统的步骤和过程。 ◆ 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。 些过程脚本的结果。 功能模型：认为体系结构是由一组功能构件按层次组成 认为体系结构是由一组功能构件按层次组成， ◆ 功能模型 认为体系结构是由一组功能构件按层次组成，下 层向上层提供服务。可以看作是一种特殊的框架模型。 层向上层提供服务。可以看作是一种特殊的框架模型。
第5讲 系统设计基础
第5讲 系统设计基础
一、软件体系结构 1、概念 、 软件体系结构是具有一定形式的结构化元素，即构件的 集合，包括处理构件、数据构件和连接构件。处理构件负 责对数据进行加工，数据构件是被加工的信息，连接构件 把体系结构的不同部分组组合连接起来。
第5讲 系统设计基础 2、发展 、
与最初的大型中央主机相适应，最初的软件结构体系也是 Mainframe结构，该结构下客户、数据和程序被集中在主机上， 通常只有少量的GUI界面，对远程数据库的访问比较困难。随着 PC的广泛应用，该结构逐渐在应用中被淘汰。 在80年代中期出现了Client/Server分布式计算结构，应用程 序的处理在客户（PC机）和服务器（Mainframe或Server）之间 分担；请求通常被关系型数据库处理，PC机在接受到被处理的数 据后实现显示和业务逻辑；系统支持模块化开发，通常有GUI界 面。Client/Server结构因为其灵活性得到了极其广泛的应用。但 对于大型软件系统而言，这种结构在系统的部署和扩展性方面还 是存在着不足。
第5讲 系统设计基础
（3）基于 ）基于Web Service的体系结构 的体系结构
比如，我们要找一个家政公司来完 成清扫卫生的服务，但我们并不知道家政公司的联系方式，我 们（服务使用者）可以通过查询114服务台（好比是服务代理） 来查询家政公司（服务提供者），然后根据查询到的联系方式直 接和家政公司联系（绑定服务）。 Web Service并不局限在局域网，其主要的应用环境是居于Internet 的分布式应用。概括起来，其主要适用于跨企业、跨系统、跨平 台的情况下，Web Service是不错的解决方案。如果仅仅是开发一 个系统内部的系统，基于Web Service的体系结构倒不一定是最佳 的选择。
第5讲 系统设计基础
二、分布式体系结构
（2）B/S结构 ） 结构
B/S模式下的客户机只需安装浏览器软件，如Windows XP系统内 嵌的IE即可，无须开发前端应用程序，这就是瘦客户机模式中 “瘦”的含义；中间层的Web应用服务器，如Microsoft公司的IIS 等是连接前端客户机和后台数据库服务器的桥梁，主要的数据计 算和应用都在此完成，因此对中间层服务器的要求较高，开发中 间层应用的技术人员需要具备一定的编程基础；后台数据库服务 器主要完成数据的管理。
第5讲 系统设计基础 二、分布式体系结构
第5讲 系统设计基础 二、分布式体系结构
第5讲 系统设计基础 二、分布式体系结构
第5讲百度文库系统设计基础
二、分布式体系结构
第5讲 系统设计基础
二、分布式体系结构
客户/服务器分层结构包括： 结构和B/S结构 结构。 客户 服务器分层结构包括：C/S结构和 结构。 服务器分层结构包括 结构和
第5讲 系统设计基础 4、体系结构风格 、
第5讲 系统设计基础 4、体系结构风格 、
第5讲 系统设计基础 5、应用现状 、
三层体系结构中，客户（请求信息）、程序（处理请求）和 数据（被操作）被物理地隔离。三层结构是个更灵活的体系结构， 它把显示逻辑从业务逻辑中分离出来，这就意味着业务代码是独 立的，可以不关心怎样显示和在哪里显示。业务逻辑层现在处于 中间层，不需要关心由哪种类型的客户来显示数据，也可以与后 端系统保持相对独立性，有利于系统扩展。三层结构具有更好的 移植性，可以跨不同类型的平台工作，允许用户请求在多个服务 器间进行负载平衡。三层结构中安全性也更易于实现，因为应用 程序已经同客户隔离。应用程序服务器是三层/多层体系结构的 组成部分，应用程序服务器位于中间层。
第5讲 系统设计基础 2、发展 、
（2）软件体系结构的形式化方法研究 ） 其中比较有代表性的是美国卡耐基梅隆大学（ 其中比较有代表性的是美国卡耐基梅隆大学（Carnegie Mellon University）的Robert J．A11en于l997年提出的 年提出的Wright系 ） ． 于 年提出的 系 种结构描述语言， 统。Wright是-种结构描述语言，该语言基于一种形式化的、抽 是 种结构描述语言 该语言基于一种形式化的、 象的系统模型，为描述和分析软件体系结构和结构化方法提供了 象的系统模型， 一种实用的工具。 一种实用的工具。Wright主要侧重于描述系统的软件构件和连接 主要侧重于描述系统的软件构件和连接 的结构、配置和方法。它使用显式的、独立的连接模型来作为交 的结构、配置和方法。它使用显式的、 互的方式，这使得该系统可以用逻辑谓词符号系统， 互的方式，这使得该系统可以用逻辑谓词符号系统，而不依赖特 定的系统实例来描述系统的抽象行为。 定的系统实例来描述系统的抽象行为。
第5讲 系统设计基础 4、体系结构风格 、
（2） 面向对象风格
第5讲 系统设计基础 4、体系结构风格 、
（2） 面向对象风格
第5讲 系统设计基础 4、体系结构风格 、
（3） 层次结构
第5讲 系统设计基础 4、体系结构风格 、
（3） 层次结构
第5讲 系统设计基础 4、体系结构风格 、
◆层次结构
第5讲 系统设计基础 2、发展 、
（2）软件体系结构的建模研究 ） 根据建模的侧重点的不同， 根据建模的侧重点的不同，可以将软件体系结构的模型分 模型、 为5种：结构模型、框架模型、动态模型、过程模型和功能模型。 种 结构模型、框架模型 动态模型、过程模型和功能模型。 在这5个模型中，最常用的是结构模型和动态模型。 在这 个模型中，最常用的是结构模型和动态模型。 个模型中 以体系结构的构件、连接件和其他概念来刻画结构， ◆ 结构模型：以体系结构的构件、连接件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、 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。 约束、隐含的假设条件、风格、性质。研究结构模型的核心是体 系结构描述语言。 系结构描述语言。
第5讲 系统设计基础
二、分布式体系结构
（2）B/S结构 ） 结构
基于B/S模式的Web网络数据库应用模式主要用于浏览、查询 Internet/ Intranet信息，受目前技术条件的限制，其功能较弱。但 由于面向的是不特定的用户，客户机无须维护和升级。因此，随 着Internet的普及，这种模式逐渐为我们所重视，典型的例子是 Internet上订票、购物等使用的数据库系统，这也是目前开展电子 商务应用的常用模式。
第5讲 系统设计基础
二、分布式体系结构
（3）基于 ）基于Web Service的体系结构 的体系结构
新一代基于Web的软件体系结构，在这种体系结构中，有3个组 成部分。 ◆服务提供者：提供各种服务。服务提供者需要把自己的信息 注册到服务代理上供服务使用者来查询和定位。 ◆服务代理：为网络中的服务提供者和服务使用者提供一个 沟通的平台，实质上就是提供目录服务。 ◆服务使用者：可以理解为各种各样的软件系统，在服务代 理上查询和定位到服务后，就可以直接访问某些服务了。
第5讲 系统设计基础 2、发展 、
（1）形成研究热点，仍处于非形式化水平。 ）形成研究热点，仍处于非形式化水平。 在目前通用的软件开发方法中， 在目前通用的软件开发方法中，其描述通常是用非形式化的 图和文本，不能描述系统期望的存在于构件之间的接口， 图和文本，不能描述系统期望的存在于构件之间的接口，不能描 述不同的组成系统的组合关系的意义。难以被开发人员理解， 述不同的组成系统的组合关系的意义。难以被开发人员理解，更 不能用来分析其一致性和完整性等特性。 不能用来分析其一致性和完整性等特性。系统的重用性也会受到 影响， 影响，在设计一个系统结构过程中的努力很难移植到另一个系统 中去。对系统构件和连接关系的结构化假设没有得到显式的、 中去。对系统构件和连接关系的结构化假设没有得到显式的、形 式化的描述时， 式化的描述时，把这样的系统构件移植到另一个系统中去将是有 风险的，甚至是不可能的。 风险的，甚至是不可能的。
第5讲 系统设计基础 2、发展 、
Internet的发展给传统应用软件的开发带来了深刻的影响。基 于Internet和Web的软件和应用系统无疑需要更为开放和灵活的体 系结构。随着越来越多的商业系统被搬上Internet，一种新的、更 具生命力的体系结构被广泛采用，这就是为我们所知的“三层/ 多层计算”。 • 客户层 客户层（client tier）。用户接口和用户请求的发出地，典型应用 是网络浏览器和胖客户（如Java程序） • 服务器层 服务器层（server tier）。典型应用是Web服务器和运行业务代码 的应用程序服务器 • 数据层 数据层（data tier）。典型应用是关系型数据库和其他后端 （back-end）数据资源, 如 Oracle和SAP、 R/3等
第5讲 系统设计基础
无论是C/S模式还是B/S模式，分层的软件系统体系结构实际上把一 个软件系统分解成了3个主要部分。 ◆ 用户表现层：接受用户的请求和操作，将操作信息最终显示给用户。 常见的就是一个IE浏览器中的Web页面，或者是一个标准的Windows窗 体程序。 ◆业务逻辑层：业务逻辑层完成业务功能和逻辑。比如，Web网站中的 IIS服务器就是一个业务逻辑层。 ◆数据服务层：指后台数据库系统，也可是各种能够存储数据的文件。 提示：C/S模式就是将用户表现层和业务逻辑层部署在客户机上，B/S模 式就是将用户表现层部署在客户机上，将业务逻辑层分离部署在应用服 务器上。
（1）C/S结构 ） 结构
基于C/S模式的网络数据库在前端计算机上要安装专门的应用程序来操 模式的网络数据库在前端计算机上要安装专门的应用程序来操 基于 作后台数据库服务器中的数据， 作后台数据库服务器中的数据，前端应用程序可以完成计算和接收处 理数据的工作，后台数据库服务器主要完成数据的管理工作。C/S模式 理数据的工作，后台数据库服务器主要完成数据的管理工作。 模式 的优点是速度较快、功能完备，缺点是维护升级很不方便， 的优点是速度较快、功能完备，缺点是维护升级很不方便，主要是基 于行业的数据库应用，如股票接收系统、 于行业的数据库应用，如股票接收系统、 邮局汇款系统等。由于有多个系统， 邮局汇款系统等。由于有多个系统，在 每个客户机上就要安装多个前端客户程 序，因此这种工作模式也被称为胖客户 机模式。 机模式。