第8章 设计系统体系结构
(软件工程理论、方法与实践)第8章分布式系统体系结构
基于服务的架构设计方法
总结词
基于服务的架构设计方法是一种以服务为中心的设计方法，通过将系统功能封装为可复用的服务，实 现松耦合的分布式系统。
详细描述
01
02
分布式性
组件分布在不同的物理节点上，可以 位于不同的地理位置。
03
通信能力
组件之间通过通信进行协调和交互。
可靠性
分布式系统具有容错性和可恢复性， 能够保证系统的可靠运行。
05
04
并发性
多个组件可以并行执行，提高系统的 整体性能。
分布式系统的应用场景
云计算平台
如亚马逊AWS、谷歌云等，提供计算、存储、网络等 服务。
总结词
基于代理的分布式系统通过使用智能 代理来处理分布式任务，具有自治性、 智能性和协作性等特点。
详细描述
基于代理的分布式系统案例包括：1. 分布式 计算市场案例，如网格计算和云计算平台， 通过智能代理实现资源的共享和交易；2. 智 能家居案例，通过智能代理实现家庭设备的 互联和控制，提高生活便利性。
运维
分布式系统的运维需要关注系统的运行状态 和性能，以及服务的可用性和可靠性。这需
要使用一些监控工具和技术，如 Prometheus、Grafana等，以便及时发现 和处理系统中的问题。同时，还需要建立完 善的运维流程和规范，以确保系统的高可用
性和高可靠性。
05
分布式系统案例分析
基于代理的分布式系统案例
测试方法
对于分布式系统的测试，需要采用一些特定 的方法，如模拟测试、灰度测试、故障注入 测试等。这些方法可以帮助开发人员模拟各 种实际运行场景，以便更好地发现和修复系 统中的问题。
系统体系结构设计概念
系统体系结构设计概念首先呢，得明确需求。
这是整个系统体系结构设计的基础呀！你得知道这个系统是用来干啥的，有哪些功能是必须要实现的。
这一步看似简单，但我得提醒你，可千万别小瞧它！要是这一步没做好，后面的设计就像盖房子没有打好地基一样，容易出大问题。
我通常会在这一环节多花点时间，反复确认需求有没有遗漏或者误解的地方。
然后呢，就是划分模块啦。
你可以把整个系统想象成一个大拼图，每个模块就是一块小拼图。
根据之前确定的需求，把系统分解成不同的功能模块。
这一步啊，灵活性很大的，你可以根据自己的理解和经验来划分。
不过呢，也要考虑模块之间的耦合性，尽量让它们相互独立又能很好地协同工作。
这一点真的很重要哦！我有时候会在这一步反复调整，直到自己觉得满意为止。
接下来就是确定模块之间的接口了。
这就像是各个小拼图之间的连接部分。
接口定义好了，模块之间才能顺利地“对话”。
这个时候要特别小心哦！接口的设计要简洁明了，方便各个模块进行交互。
我通常会在设计完接口之后，再检查一遍，确保没有什么遗漏或者不合理的地方。
你是不是觉得这个过程还挺有趣的呢？再然后就是选择合适的技术框架啦。
市场上有好多技术框架可供选择，这时候你可能会有点眼花缭乱。
不过没关系，根据系统的需求、性能要求还有团队的技术储备来选择就好。
这一步其实还蛮关键的，选错了框架可能会导致开发过程中遇到很多麻烦事儿。
我自己在这一步也会纠结很久呢，哈哈。
最后呢，要进行整体的架构评估。
看看这个架构是否满足需求啦，性能、可扩展性、可靠性这些方面是不是都还不错。
这就像是对整个设计做一个全面的检查。
如果发现有问题，就要及时调整。
这一步可不能偷懒呀！真的很重要，我一般都会再检查一次，确保没有问题。
软件设计与体系结构 秦航 8
例如，在文档编辑器中设有编辑菜单，将 紧密相连的操作如剪切、复制等进行分组。
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4. 设计特征窗口
需要为所有边界类的设计特征窗口，这样 用户就可以得到这些类的所有属性。
注意，某些对象在主窗口中可能只是部分显示 出来；另一方面，它们的特征窗口将显示它们 所有的属性。
边界类的某些简单职责，例如设置某个具 体属性的值，通常作为某项操作在特征窗 口显示出来。
确定主窗口
1.
然而，由于屏幕显示的限制，所有的聚合
关系通常不能将设计成复合窗口。如果没 有足够的空间将所有的聚合关系设计成复 合窗口，至少试试将下面的聚合关系设计 成复合窗口：
作为用户的系统思维模型核心的聚合关系。 用户将花费大部分使用时间的聚合关系。 提供用例初始化的聚合关系。
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8.5.3 反馈
获得有关用户界面原型的
随着原型设计和实施的不断深入，需要将 设计展示给越来越多的复审员，其中包括：
（1）将设计展示给其他项目成员 （2）将设计展示给外部可用性专家 （3）将设计展示给用户
同时，还要注意合理地设定期望。 许多用户希望在系统建立后能对用户界面 （即窗口）进行正确操作。
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8.3.3
内容展示分析
在识别出用户任务后，可能会有不同类型 的内容展示。 展示的内容包括文字报告、图形图像或其 它专门的信息。
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8.3.4
工作环境分析
对于某些应用程序，计算机辅助系统的用 户界面被放置在有利用户使用的环境中
体系结构的设计
Invoice
invoice# date amount customer
issue () sendR eminder () acceptPayment () sendR eceipt ()
Receipt
invoice# date amount customer#
数据流模型
功能转换处理其输入，产生其输出 也称为管道或过滤器模型 (在UNIX命令行环
代码生成器
设计翻译器
项目知识库
程序编辑器
设计分析器
报告生成器
容器模型的特点
优点
• 共享大量数据的有效方法 • 子系统不需关心数据是如何进行集中管理的，如备份、加
密等 • 某些活动（备份、保密型、访问控制、恢复）等集中进行 • 通过容器模型可以清晰的看出共享模型
缺点
• 子系统要与容器数据模型一致。不可避免的需要妥协。 • 数据进化比较困难和昂贵 • 对特定的管理政策缺乏不同的范围 • 数据分布比较困难
体系结构模型?在设计过程中会产生不同的体系结构模型?每个模型代表了体系结构的不同观察角度体系结构模型?静态结构模型表示主要的系统组件?动态过程模型表示了系统的过程结构?接口模型定义了子系统接口?关系模型给出如组件间数据流这样的关系体系结构样式?体系结构模型应符合通用的体系结构模型或样式?通晓这些样式可以使得系统体系结构定义变得简单?然而多数大型系统是异构的无法遵循单一的体系结构样式体系结构的特征?性能?定位操作以尽量减少子系统间的通信?保密性?使用分层结构最关键的资源放在内层?安全性?隔离安全性要求的组件?可用性?在体系结构中采用冗余组件?可维护性?使用小粒度独立的组件系统构成?将系统分解成互相作用的子系统?体系结构设计通常用一个方块图表达代表了系统结构的概貌?还可以提出更专门化的模型用来描述子系统是如何共享数据如何分布以及如何彼此交互的打包机器人控制系统视觉系统对象识别系统手臂控制钳子控制打包选择系统打包系统运送控制容器模型?子系统要交换数据这可以有两种方法
8-设计系统体系结构
2、分析模型到设计模型的转换
（1）设计决策的引入：在设计阶段，要确定技术选择，例如，编程 语言、协议和数据库管理系统，必须确定这些选择对设计的影响 情况。技术选择会影响可用的库、模式和框架，甚至会影响所使 用的UML表示法。 （2）设计的通用性问题：设计越通用，与特定技术的关系就越小， 这会减少开发人员精通多项技术的需求，防止使用已废弃或得不 到支持的技术。通用化的缺点是不能从特定的技术中获得最大利 益。 （3）重用性设计问题：在一般化设计的重用方面，必须进行一些调 查，才能发现每种实现方式的新重用机会。在性能方面，使设计 一般化不会使性能的损失超过10%。
第八章
设计系统体系结构
8.5 并发设计 软 件 建 模 与 分 析
1、并发的一般解决方法 （1）在低层次上，数据库事务和线程监视器用于保护各个 过程内部的数据。 （2）在较高的层次上，需要使用系统规则和业务规则控制 并发活动。 2、并发的最简单方式是限制系统或引入额外的业务规则， 尤其是当用户的访问次数没有明显减少时，就更是如此。 3、举例说明： （1）限制系统：在顾客访问汽车目录时，不应试图更新它， 而可以在一个独立的数据库中更新目录，每天切换一次 数据库。 （2）引入额外的业务规则：考虑音乐会门票的购买系统。
ServletsLayer
RMILayer
ServerLayer BusinessLayer JDBCLayer
4、层中的消息流
软 件 建 模 与 分 析
第八章
设计系统体系结构
（1）在分层的系统中，消息应从上面的层流向下面的层， 每个消息都是一个问题或一个命令。 （2）如果上面的层需要知道改变了什么信息，该怎么办？
第八章
设计系统体系结构
8.2 设计优先级
系统体系结构
目前B/S体系结构和C/S体系结构是信息系统开发中应用最广泛的两种方式，各有优势。P2P是新兴起来的一 种体系结构模式，虽然有很多问题没有完全解决，但是代表着信息系统发展的方向。
每种信息系统体系结构模式都有自己的优缺点，但是出于软硬件要求、开发投入、维护与功能扩展、操作性、 安全与稳定等各方面的考虑，用户需要根据自身的需求，来选择使用最适合自己的方式。
Байду номын сангаас
单用户体系结构
单用户信息系统是早期最简单的信息系统，整个信息系统运行在一台计算机上，由一个用户占用全部资源， 不同用户之间不共享和交换数据。
C/S体系结构
C/S（Client/Server）结构，即客户机和服务器结构。这种体系结构模式是以数据库服务器为中心、以客户 机为网络基础、在信息系统软件支持下的两层结构模型。这种体系结构中，用户操作模块布置在客户机上，数据 存储在服务器上的数据库中。客户机依靠服务器获得所需要的网络资源，而服务器为客户机提供网络必须的资源。 目前大多数信息系统是采用Client/Server结构。
B/S体系结构
B/S（Browser/Server）结构，即浏览器服务器结构。它是随着Internet技术的兴起，对C/S结构的一种变 化或者改进的结构。在这种结构下，用户工作界面通过浏览器来实现，极少部分事务逻辑在前端（Browser）实 现，主要事务逻辑在服务器端（Server）实现，形成所谓三层结构。这样就大大简化了客户端电脑载荷，减轻了 系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本。
单用户体系结构因为功能简单和不支持网络功能，虽然对软硬件的要求都很少，只可用于开发不需要网络的 单机小规模信息系统。本节主要分析和比较C/S体系结构、B/S体系结构和P2P体系结构。
第8章读写器的体系结构
第8章读写器的体系结构物联网射频识别（RFID）技术与应用第8章读写器的体系结构点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用各种读写器虽然在工作频率、耦合方式、通信流程和数据传输方式等方面有很大的不同，但在组成和功能方面是十分类似的。
读写器的主要功能是将数据加密后发送给电子标签，并将电子标签返回的数据解密，然后传送给计算机网络。
点击此处结束放映8.38.28.48.1读写器的组成与设计要求高频读写器低频读写器微波读写器物联网射频识别（RFID）技术与应用点击此处结束放映8.1读写器的组成与设计要求物联网射频识别（RFID）技术与应用点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用8.1.1读写器的组成1.读写器的软件读写器的所有行为均由软件来控制完成。
软件向读写器发出读写命令，作为响应，读写器与电子标签之间就会建立起特定的通信。
点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用2.读写器的硬件读写器的硬件一般由天线、射频模块、控制模块和接口组成。
图8.1读写器的结构框图点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用（1）控制模块控制模块由ASIC组件和微处理器组成。
（2）射频模块射频模块主要由发送电路和接收电路构成。
（3）读写器的接口接口主要有RS-232、RS-485、RJ-45或WLAN。
（4）天线点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用8.1.2读写器的设计要求读写器在设计时需要考虑许多因素，包括基本功能、应用环境、电器性能和电路设计等。
点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用1．读写器的基本功能和应用环境（1）读写器是便携式还是固定式。
（2）支持一种还是多种类型电子标签的读写。
（3）读写器的读取距离和写入距离。
（4）读写器周边的电磁环境、温度、湿度和安全等环境。
点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用2．读写器的电气性能（1）空中接口的方式。
第8章__网络协议的安全-ipsec
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SPD（Security Policy （ Database，安全策略数据库） ，安全策略数据库）
SPD也不是通常意义上的“数据库”，而是将所有的 SP以某种数据结构集中存储的列表。 （包处理过程中，SPD和SAD两个数据库要联合使用） 当接收或将要发出IP包时，首先要查找SPD来决定如 何进行处理。存在3种可能的处理方式：丢弃、不用 IPSec和使用IPSec。
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安全联盟＆ 安全联盟＆安全联盟数据库
SA（Security Association，安全联盟）
是两个IPSec实体（主机、安全网关）之间经过协商建立起 来的一种协定，内容包括采用何种IPSec协议（AH还是 ESP）、运行模式（传输模式还是隧道模式）、验证算法、 加密算法、加密密钥、密钥生存期、抗重放窗口、计数器等， 从而决定了保护什么、如何保护以及谁来保护。可以说SA 是构成IPSec的基础。 AH和ESP两个协议都使用SA来保护通信，而IKE的主要功能 就是在通信双方协商SA。 SA是单向的，进入（inbound）SA负责处理接收到的数据包， 外出（outbound）SA负责处理要发送的数据包。因此每个 通信方必须要有两种SA，一个进入SA，一个外出SA，这两 个SA构成了一个SA束（SA Bundle）。 11
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SAD中每个SA除了上述三元组之外，还包括：
1. 序列号（Sequence Number）：32位，用于产生AH 或ESP头的序号字段，仅用于外出数据包。SA刚建立 时，该字段值设置为0，每次用SA保护完一个数据包时， 就把序列号的值递增1，对方利用这个字段来检测重放 攻击。通常在这个字段溢出之前，SA会重新进行协商。 2. 序列号溢出（Sequence Number Overflow）：标识 序号计数器是否溢出。用于外出数据包，在序列号溢出 时加以设置。安全策略决定一个SA是否仍可用来处理 其余的包。 3. 抗重放窗口： 32位，用于决定进入的AH或ESP数据 包是否为重发的。仅用于进入数据包，如接收方不选择 抗重放服务（如手工设置SA时），则不用抗重放窗口。
软件系统设计与体系结构
软件系统设计与体系结构软件系统设计是指在软件开发过程中，对软件系统的功能、结构、性能等方面进行详细规划和设计的过程。
它涉及到对需求分析的结果进行进一步细化和抽象化，确定软件系统的各个组成部分及其相互关系，以及设计系统的接口、模块和算法等。
软件系统设计的主要任务包括：1. 定义系统的功能和需求：根据需求分析的结果，明确系统需要实现的功能和需求。
2. 设计系统的结构和架构：对系统进行整体的架构设计，包括划分模块、确定模块之间的关系和接口等。
3. 设计系统的各个模块：对系统的每个模块进行详细设计，包括定义模块的功能和接口，设计模块的算法和数据结构等。
4. 设计系统的用户界面：设计系统的用户界面，包括界面的布局、交互方式、界面控件等。
5. 设计系统的逻辑和算法：设计系统的逻辑流程和算法，以实现系统的功能。
6. 设计系统的性能和可扩展性：考虑系统的性能需求，设计系统的数据结构和算法以提高系统的性能和可扩展性。
7. 设计系统的测试策略：设计系统的测试策略，包括单元测试、集成测试和系统测试等。
软件系统的体系结构是指软件系统的整体结构和组织方式，它描述了软件系统中各个组成部分的角色和相互关系，以及组成部分之间的交互方式。
软件系统的体系结构通常包括模块划分、层次结构、组件和接口设计等。
软件系统的体系结构设计需要考虑以下几个方面：1. 模块划分：将系统划分为若干个模块或子系统，每个模块具有明确的功能和职责。
2. 层次结构：根据系统的功能和复杂性，设计合适的层次结构，将系统划分为若干个层次，并确定层次之间的接口和依赖关系。
3. 组件和接口设计：设计系统的组件和接口，明确各个组件的功能和关系，并定义组件之间的接口，以实现模块的独立性和可重用性。
4. 安全性和可靠性：考虑系统的安全性和可靠性需求，设计相应的体系结构，采取合适的安全措施和容错机制。
5. 性能和可扩展性：考虑系统的性能需求和可扩展性需求，设计相应的体系结构，优化系统的性能和扩展性。
体系结构设计
4.体系结构系统体系结构是一个综合模型，系统体系结构是由许多结构要素及各种视图（或观点）（View）所组成的，而各种视图主要是基于各组成要素之间的联系与互操作而形成的。
所以，系统体系结构是一个综合各种观点的模型，用来完整描述整个系统。
系统体系结构要求为•设计应该是便于维护和升级的，因而应该是模块化的•设计应该是便于移植的•设计应该具有适应性•设计过程应该受到理性化的控制•设计应该表现出概念的完整性4.1体系结构体系结构包括下面4种•概念结构包括部件、互连、原则和性能等•代码结构包括软件的配置管理、系统建造等•模块结构包括模块界面、模块管理、模块控制和一致性等•执行结构包括性能分析、调度分析、动态配置和不同的执行系统之间的接口等４.１.１STRUCTS框架结构Struts基础Struts 是遵循MVC（Model-View-Controller）模式开发出来的一个开源框架Framework框架：将相同类型的问题的解决途径进行抽象，从而形成一个框架，该框架可以重用，可扩展、同时是经过严格测试的良好的软件组件。
Framework提供了一套明确的机制，通常包含密令和控制组件基于请求响应(request-response)模式应用的Framework分层：控制器（controller）,业务逻辑层（business logic）,数据逻辑层（data logic）Structs 框架的优势：良好的框架和设计,可重用、模块化、扩展性好,Open source（开源）Struts 有自己的控制器（controller），同时整合了其他的一些技术去实现模型层（model）和视图层（view）Struts有一组相互协作的类、servlet以及jsp taglib组成基于struts机构的WEB应用程序是符合JSP MODEL2设计标准MVC处理过程(1)首先控制接受用户的请求，并决定应该调用哪个模型来处理(2)然后模型根据用户请求进行相应的业务逻辑处理，并返回数据(3)最后控制器调用相应的视图格式化模型返回的数据，并通过视图呈现给用户。
系统与设计系统的结构23页PPT
三个和尚没水吃” 2、 “三个臭皮匠等于一个诸葛亮” 3、“丢卒保车” 4、 “一着不慎，全盘皆输” 5、“头痛医头脚痛医脚”
请根据系统的整体性特 征，分别解释之。
巴尔扎克的雕塑
罗丹雕塑
相关性：各要素之间相互作用 相互联系
例：厨房装修
目的性：实现一定的功能 例：企业管理系统
动态性：系统处于运动变化之中 例：生病、看病
自行车系统分析
【案例分析】
系统有大有小，有简单有复杂。大 的和复杂的系统又可以划分为若干 子系统。 如：人体系统，教育系统，交通系 统等等……
自行车能够分成哪几个子系统 ？
台灯
灯座 灯泡 灯罩 电线 开关等。
手表
表壳、表带、表芯等。
计算机系统
显示器 音箱 键盘 鼠标 主机
多媒体教学系统
两个小故事：
《申鉴 时事》 罗丹雕塑巴尔扎克
1、系统的含义：
由相互联系、相互作用、 相互依赖和相互制约的若 干要素或部分组成的具有 特定功能的有机整体。
构成系统的三要素 ：
至少要有两个或两个以上的要素（或 部分） ； 各要素之间互相联系互相作用，有一 定的结构； 系统的功能是组成的要素所不具备的。
系统与设计系统的结构
幽默来自智慧，恶语来自无能
系统与设计
（引用网络资源） 一 系统的结构
网络搜索引擎对“系统”一词的搜索结果
sogou Yahoo
sina
约有21,300,000项查询结果 找到相关网页约14,900,000篇 共找到 128,442,333 个结果 约30,002,406项 共找到 结果 15819032 个
人体系统
汽车系统
点火系统， 传动系统， 方向系统， 制动系统， ……
第八章-质量管理体系的建立和运行
质量记录的作用
质量记录是重要的质量信息资料； 质量记录是重要的证明文件，是一个反映质量管理
有效性的证实性文件； 质量记录是记载过程状态和结果的文件； 质量记录为采取预防措施和纠正措施提供了依据。
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质量记录的编制流程
制定质量记录总体要求的文件； 进行表卡设计； 校审和批准； 汇编成册。
的需要。 完善的质量管理体系是在考虑组织和顾客双方利
益、成本和风险基础上实现质量最优化。
6
需要
组织
顾客
在经营中需以最佳成本保持质量， 要求组织提供符合质量要求的产品或服务，
因此需要有效利用组织资源
并具备质量保证能力
利益
利润增长和市场占有率
减少费用，提高对产品或服务的满意度， 增加信任
成本
承担由于质量不合格而产生的返修、 购买费用、由于质量不合格而产生的停产
管理职责、资源管理、 分章节描述所有的质量管理体系要素。要素描述应包
产品实现、测量分析 含：目的和适用范围；部门的质量职责；开展的质量
和改进
活动；实施方法
阅读指南 支持性文件附录
质量手册的阅读和使用指南 包括程序文件、作业程序、技术标准和管理标2准3
质量手册的审查
风格审查：统一名词、统一结构、统一深度 内容审查： 表达是否准确、内容是否覆盖 格式审查：是否方便修改、是否方便使用、是否适
法规性：应遵循ISO9000族标准及其它法规的 要求，成为质量管理的行为准则；
高增值性：产品生产是一个价值转换的过程，文 件应体现这种增值性；
见证性：应向顾客、第三方证实质量管理体系的 运转情况；
适宜性：应事实求是，考虑本组织的实际状况。
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（二）质量手册（quality manual）
系统体系结构设计
4.3.2 两层客户机/服务器结构
客户机/服务器(Client/Server 简称 C/S)结构，是基于资源不对等，且为实现 共享而提出来的，是20世纪90年代成熟 起来的技术，客户机/服务器结构将应用 一分为二，由服务器提供应用(数据)服务， 多台客户机进行连接。
两部分各自完成不同的功能并充当 不同的角色。客户为完成特定的工作向服 务器发出请求，而服务器接受客户的请求， 并将处理结果返送给客户。两个部分协作 完成一个共同的任务。
4.3 软件体系结构的风格
4.3.1 软件体系结构的风格概述 体系结构设计表示计算机系统的基
础架构，主要从高层描述各组成部分的关 系以及它们的接口。 核心问题是能否使用重复的体系结构 模式
常见的软件体系结构风格有： (1) 经典软件体系结构风格 (2) 客户机/服务器风格，也称两层客户机/
服务器结构。 (3) 三层客户机/服务器结构风格。 (4) 浏览器/服务器风格。 (5) 公共对象请求代理体系结构。
(6) 正交软件体系结构。 (7) 基于层次消息总线的体系结构风格。 (8) 异构结构风格。 (9) 互连系统构成的系统及其体系结构。 (10) 特定领域软件体系结构。
一般用于客户机在50台以下的管理 信息系统，客户机采用Visual Basic或 Delphi编写，服务器采用SQL Server、 DB2、ORACLE等大型数据库管理系统。
在两层客户机/服务器结构中，每一 个客户端都存在数据引擎，并且每个客户 端与数据库服务器建立独立的数据库连接。
4.3.3 三层客户机/服务器结构
在三层客户机/服务器结构中，由于 数据访问是通过功能层进行的，因此客户 端不再与数据库直接建立数据连接。也就 是说，建立在数据库服务器上的连接数量 将大大减少。
信息系统分析与设计第3版课后答案8章：系统结构设计
习题答案一、简答题1. 信息系统体系结构设计需要做哪些工作？答：信息系统基础设施设计，信息系统拓扑结构设计、信息资源结构设计、体系结构模式设计、软件架构设计。
2. 信息系统基础设施设计主要做哪些工作？答：网络设计，计算机及相关设备选型，支撑软件平台设计。
3. 应如何选择信息系统体系结构模式？答：根据具体应用的需要进行选择。
例如，如果系统结构不复杂，有一定的安全性要求，而且不使用Internet，就可以选择C/S模式。
如果系统要使用到互联网，则需要用B/S模式。
4. 信息系统软件架构设计的主要工作有哪些？答：①由信息系统需求结构得到初步软件架构；②根据业务逻辑需求对子系统进行分解和细化；③在满足业务逻辑基础上考虑系统逻辑；④确定在信息系统拓扑结构的不同节点的软件架构。
二、填空题1. 信息系统体系结构是（信息系统）各要素按照确定关系构成的系统（框架）。
2．信息系统基础设施设计包括（网络设计）、（物理设备）、（软件支撑平台）等设计工作。
3. 网络结构可以分为（单级）、（两级）和（多级）。
4．信息系统体系结构模式有（集中模式）、文件服务器、（客户机/服务器）、浏览器/服务器模式和应用服务器模式。
5．信息系统软件架构一般呈现为四层：包括（应用层）、中间件层、（数据层）和系统层。
三、选择题1．下面哪项工作不属于信息系统基础设施设计（D ）A：网络设计 B：布线设计C：物理设备设计 D：PCI设计2．下面不正确地说法是（ A，C ）A：DBMS是CASE的一种类型。
B：根据信息系统结构设计要求来确定物理设备设计方案。
C：操作系统是计算机系统中最重要的应用软件。
D：信息系统一般是集成式、综合性系统，所以要进行网络设计。
3. （B）不是确定底层子系统的原则。
A：支持一个具体并简单的业务过程的用例B：支持一个完整业务逻辑C：支持一个具体使用者的用例D：具有较强的内聚性答：1:D; 2:A，C; 3:B四、思考题1.简述信息系统结构设计的任务。
第八章 软件架构与架构建模技术
8.2.2 面向对象模式
4、模式实例 以一个最简单的交互式矢量绘图系统为例。
对象容器类 -对象标识数组 +增加() +删除() 图形类 -背景色 -线宽 -线型 -位置 +绘制() 绘制交互类 -图形标识 +鼠标交互() +键盘交互()
图形对象容器类 +增加() +删除()
点交互类 点类 +绘制() 直线类 +绘制() 矩形类 +绘制() 圆形类 +绘制() +鼠标交互() +键盘交互()
8.2.3 分层模式
3、分层模式的不足 （1）并不是每个系统都可以很容易地划分 为分层的模式，甚至即使一个系统的逻辑 结构是层次化的，出于对系统性能的考虑， 系统设计师不得不把一些低级或高级的功 能综合起来； （2）很难找到一个合适的、正确的层次抽 象方法。
8.2.3 分层模式
4、模式实例 层次系统最广泛的应用是分层通信协议。在这一应用领域中，每一层提供一 个抽象的功能，作为上层通信的基础。较低的层次定义低层的交互，最低层 通常只定义硬件物理连接。 以ISO/OSI参考模型为例。该模型采用了7层体系结构，从高到低分别是：应 用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。
8.1.2软件架构的发展史
20世纪80年代初到90年代中期，是面向对象开发 方法兴起与成熟阶段。 90年代以后则是基于构件的软件开发阶段，该阶 段以过程为中心，强调软件开发采用构件化技术 和体系结构技术，要求开发出的软件具备很强的 自适应性、互操作性、可扩展性和可重用性。此 阶段中，软件架构已经作为一个明确的文档和中 间产品存在于软件开发过程中，同时，软件架构 作为一门学科逐渐得到人们的重视，并成为软件 工程领域的研究热点。
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2020/12/12
第8章 设计系统体系结构
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系统设计的内容
第8章 设计系统体系结构
• 设计安全策略
• 选择子系统部分：开发一个解 决所有问题的系统常常是不切 实际的，需要开发若干个软件， 确保这些软件有效通信
• 把子系统分解为层或其它子系 统：每个子系统一般都需要进 一步分解为可管理的模块，然 后进行详细设计
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第8章 设计系统体系结构
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系统设计的内容
第8章 设计系统体系结构
• 决定机器、子系统和层的通信 问题
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第8章 设计系统体系结构
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第8章 设计系统体系结构
8.4 选择联网的系统拓扑
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第8章 设计系统体系结构
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8.6 安全设计
第8章 设计系统体系结构
• 作用：安全系统可以阻止无意 或恶意的误用
2020/12/12
第8章 设计系统体系结构
22
第8章 设计系统体系结构
安全所包含的方面...
1. 私密性：必须隐藏信息，只 有授权的人才能读取它
2. 验证：需要知道信息从何而 来，以便决定信任或不信任 它
* CootGUI
Client
2 Coot Server
*
CootGUI Client
2 DB Server
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第8章 设计系统体系结构
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8.5 并发设计
第8章 设计系统体系结构
• 大多数系统，尤其是联网系统， 会在同一时刻发生许多事件， 即它们是并发系统
• 在设计上，系统应作为一个整 体，各个过程运行为系统的一 部分
2020/12/12
第8章 设计系统体系结构
18
并发所导致的问题...
第8章 设计系统体系结构
• 如何确保在他人访问之前，完 全更新信息
• 如何确保信息在读取的同时不 被更新
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并发采用的技术
第8章 设计系统体系结构
• 在低层次上，数据库事务和线 程监视器用于保护各个过程内 部的数据
3. 不能反驳的信息：这是验证 附带的一个功能，确保信息 的初始提供者不能否认它们 是信息的来源，如果事情出 错，这将有所帮助
客户机－服务器与分布式体系结构
• 术语“客户机－服务器”和 “分布式”用于描述软件体系 结构，独立于软件部署到物理 机器和网络上的方式
• 客户机－服务器体系结构易于 开发
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第8章 设计系统体系结构
8.4.9 用UML描述网络拓扑
• 体系结构可以使用UML的部 署图进行描述
• 分布式（或对等peer-to-peer）： 一组独立的对等机器根据需要 在任意方向上实现通信
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第8章 设计系统体系结构
客户机－服务器与分布式体系结构
客户机－服务器结构
分布式体系结构
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第8章 设计系统体系结构
第8章 设计系统体系结构
学习目标： • 理解系统设计的步骤和系统如何分解 为物理和逻辑组件 • 在UML部署图上演示体系结构决策 • 理解联网系统中产生的并发和安全问 题 • 理解如何分解系统，在UML部署图 中添加分解决策
8.1 引言
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• 分析是调、重用机会和 个人喜好驱动
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第8章 设计系统体系结构
8.4.8 客户机－服务器与分布式体系结构
• 只要连接多台机器或多个软件 系统，就必须在客户机－服务 器与分布式体系结构中选择
• 客户机－服务器：大量小型的 简单客户机给几个大型多线程 的服务器发送请求，服务器处 理并将结果返回给客户机
8.3 系统设计中的步骤
• 设计分为两部分：
– 系统设计：（概要设计）注重从 较高的层次来考察任务
– 子系统设计：（详细设计）位于 系统设计之后
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系统设计的内容
第8章 设计系统体系结构
• 选择系统拓扑：硬件和过程如 何在网络上分布
• 选择技术：选择编程语言、数 据库、协议等
桌面计算机
应用服务器
客户层
中间层
服务器
大型机 数据层
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三层体系结构的优点
第8章 设计系统体系结构
• 分解重要的部分：业务逻辑、 用户界面和数据安全
• 使用正确的机器完成工作 • 改进性能，便于负载均衡 • 改进安全性，保护内部机器、
程序和数据 • 保护投资 • 部署灵活 • 支持容纳不同类型的客户
• 在设计阶段，要确定技术选择 （如编程语言、协议和数据库 管理系统）
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8.2 设计优先级
第8章 设计系统体系结构
• 面向对象的软件开发是递增的， 不可能一次就设计出完整的系 统
• 通过优先级规划系统的设计
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第8章 设计系统体系结构
• 系统拓扑是指系统如何分解为 几个物理和逻辑组件
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第8章 设计系统体系结构
8.4.1 网络体系结构的简史
• 大多数现代的联网系统都有三 层体系结构
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一层体系结构
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哑终端
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大型机
• 优点：部署简单
• 缺点：只能通过 购买新大型机或 升级已有的大型 机，来提高计算 能力
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两层体系结构
小型机
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数据和程 序
中型计算机
工作站
文件服务器
客户层
服务器层
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8.4.2 三层体系结构
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• 在较高层次上，需要使用系统 规则和业务规则控制并发活动
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并发的一些注意事项
第8章 设计系统体系结构
• 设计优秀的并发系统的外观和 操作方式与单用户版本没有区 别
• 业务服务对并发用户和单用户 是相同的
• 为了确保业务对象的并发操作 的安全，只需添加消息和支持 对象；因此，业务消息（和相 关的属性）可以单独设计