面向網(wǎng)構(gòu)軟件的系統(tǒng)建模與質(zhì)量保障技術(shù)研究.pdf

1、網(wǎng)構(gòu)軟件誕生于開放、難控的新型互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，具有動(dòng)態(tài)多變、自適應(yīng)演化、多目標(biāo)性等特征，給傳統(tǒng)軟件開發(fā)過程帶來了新的挑戰(zhàn)，受到國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。為適應(yīng)網(wǎng)構(gòu)軟件的發(fā)展需求，需要探討新型網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下網(wǎng)構(gòu)軟件系統(tǒng)內(nèi)在的基本規(guī)律，以高可信性等質(zhì)量屬性為目標(biāo)，創(chuàng)建一套新型的理論、方法和技術(shù)體系，同時(shí)以軟件體系結(jié)構(gòu)作為核心制品，對(duì)網(wǎng)構(gòu)軟件系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行抽象描述，控制網(wǎng)構(gòu)軟件系統(tǒng)的多重復(fù)雜性并保障相關(guān)質(zhì)量屬性。
　　本文重點(diǎn)關(guān)注網(wǎng)構(gòu)軟件在系統(tǒng)建

2、模以及質(zhì)量屬性方面提出的新要求，提出了一種適用于網(wǎng)構(gòu)軟件的體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言――Breeze/ADL，通過采用元建模擴(kuò)展技術(shù)，定義了質(zhì)量屬性模型，使得在Breeze/ADL模型層次可集成質(zhì)量屬性分析方法，滿足網(wǎng)構(gòu)軟件在可信保障方面的需求。針對(duì)網(wǎng)構(gòu)軟件演化特性，本文引入軟件控制理論思想，提出新型網(wǎng)構(gòu)軟件體系結(jié)構(gòu)演化框架，通過對(duì)構(gòu)件行為定義進(jìn)行驗(yàn)證并修復(fù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)構(gòu)軟件行為的有效控制。針對(duì)網(wǎng)構(gòu)軟件多目標(biāo)建模的需求，本文建立了Breeze/AD

3、L到其他體系結(jié)構(gòu)模型的雙向映射，可用于維護(hù)不同體系結(jié)構(gòu)模型間信息的一致性，為網(wǎng)構(gòu)軟件建立多種相容的目標(biāo)形態(tài)。
　　本文的主要工作和創(chuàng)新性包括以下幾個(gè)方面：
　　1.設(shè)計(jì)了適用于網(wǎng)構(gòu)軟件系統(tǒng)抽象建模的體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言――Breeze/ADL。通過分析網(wǎng)構(gòu)軟件的典型特性以及建模需求，凝練出Breeze/ADL的設(shè)計(jì)原則，從體系結(jié)構(gòu)、構(gòu)件/連接件、配置、風(fēng)格約束及演化操作五個(gè)方面定義Breeze/ADL的建模元素，對(duì)網(wǎng)構(gòu)軟件主體化

4、特性進(jìn)行表達(dá)。同時(shí)，Breeze/ADL中還定義了演化操作，為網(wǎng)構(gòu)軟件演化提供語(yǔ)言層面的支持?；贐reeze/ADL定義，本文開發(fā)了體系結(jié)構(gòu)建模工具Breeze，為Breeze/ADL模型提供可視化建模支持。
　　2.提出了可靠性模型和安全性模型。本文在模型中定義了可靠性分析方法和安全性分析方法中的核心屬性，借助元建模擴(kuò)展技術(shù)，實(shí)現(xiàn)體系結(jié)構(gòu)建模元素與分析方法核心屬性的關(guān)聯(lián)、綁定，擴(kuò)展了Breeze/ADL的建模能力。在擴(kuò)展后的B

5、reeze/ADL模型上，集成了馬爾科夫鏈分析方法和故障樹分析方法，并根據(jù)分析結(jié)果，定義產(chǎn)生式元素，指導(dǎo)體系結(jié)構(gòu)調(diào)整。針對(duì)調(diào)整規(guī)則，建立形式化模型，確保調(diào)整規(guī)則的作用正確、有效。此外，在Breeze工具上已開發(fā)了相應(yīng)的插件，實(shí)現(xiàn)了分析方法的自動(dòng)執(zhí)行并給出可視化的分析結(jié)果。
　　3.設(shè)計(jì)了一種基于軟件控制理論的網(wǎng)構(gòu)軟件演化框架。本文在Breeze/ADL描述的網(wǎng)構(gòu)軟件模型基礎(chǔ)上，借助模型檢驗(yàn)器NuSMV，驗(yàn)證體系結(jié)構(gòu)描述中的行為定義

6、是否存在沖突關(guān)系或缺乏必要的依賴條件；根據(jù)模型檢驗(yàn)提供的反例信息，設(shè)計(jì)控制算法以及狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣來標(biāo)識(shí)構(gòu)件行為的“合法”執(zhí)行范圍；并根據(jù)行為執(zhí)行范圍推導(dǎo)產(chǎn)生式定義，通過產(chǎn)生式的執(zhí)行，指導(dǎo)體系結(jié)構(gòu)演化，從而對(duì)網(wǎng)構(gòu)軟件行為進(jìn)行控制。整個(gè)流程開發(fā)了相應(yīng)工具進(jìn)行支持。
　　4.設(shè)計(jì)了一種基于體系結(jié)構(gòu)模型的雙向轉(zhuǎn)換框架。在轉(zhuǎn)換框架中，結(jié)合多種體系結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)言特性，凝練并設(shè)計(jì)體系結(jié)構(gòu)核心建模集；針對(duì)建模集中的元素，設(shè)計(jì)處理框架并集成到雙向轉(zhuǎn)換引