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题目:面向领域需求的大型软件密集型系统软件体系结构建模方法定制框架

关键词:软件体系结构建模;领域体系结构概念模型;体系结构视点;体系结构描述语言;船舶指控系统

  摘要

软件体系结构对大型软件密集型系统(Large-scale Software-intensive Systems)的整个生命周期有着重要的影响,且软件体系结构模型具有多种用途(如指导系统的开发、部署和集成,分析评价系统的质量属性),因此大型软件密集型系统软件体系结构建模方法(Software Architecture Modeling Method)的研究也显得尤为重要。针对建模方法设计人员在定制/设计软件体系结构建模方法时面临的挑战,如需要描述哪些体系结构元素,从哪些视角进行描述,如何选择或定义体系结构描述语言等,本文提出一个框架以指导建模方法设计人员根据领域需求定制大型软件密集型系统的软件体系结构建模方法。本文的主要研究内容和贡献如下: 首先,提出一个框架(称为GCVL)指导建模方法设计人员定制适合其领域的大型软件密集型系统软件体系结构建模方法。GCVL框架清晰定义了面向领域的大型软件密集型系统软件体系结构建模的相关概念及其关系(如建模目标、领域体系结构概念模型、体系结构视点等),给出了软件体系结构建模方法的定义及其包含的内容,并提供了一个详细的过程指导建模方法设计人员根据领域需求逐步定制出一个大型软件密集型系统的软件体系结构建模方法。 其次,为了验证GCVL框架的适用性,我们应用GCVL框架至船舶领域,定义了一个支持船舶指控系统(Ship Command and Control Systems)开发过程的软件体系结构建模方法SAMM4SDP,该方法可多视图、可视化地对船舶指控系统开发过程中业务人员、设计人员和组装人员关注的体系结构元素进行描述。我们进一步应用SAMM4SDP方法描述了一个船舶指控原型系统的体系结构以验证SAMM4SDP方法的适用性。通过与船舶领域专家的讨论,一致认为SAMM4SDP方法适用于在船舶指控系统开发过程中描述其体系结构。此外,通过调查问卷的形式,我们收集了具有不同建模背景和建模经验的建模方法设计人员对GCVL框架适用性的主观评价,调查结果显示GCVL框架适用于定制面向领域需求的大型软件密集型系统软件体系结构建模方法,且框架对具有越少建模经验的建模方法设计人员能够提供越多的帮助。 再次,为了验证基于GCVL的软件体系结构建模方法的可扩展性,我们基于GCVL框架,通过扩展SAMM4SDP方法,定制了以船舶指控系统可靠性风险分析为目的的体系结构建模方法SAMM4RRA,并通过调查问卷的形式收集了具有不同建模背景和建模经验的建模方法设计人员对基于GCVL的软件体系结构建模方法可扩展性的主观评价,调查结果显示基于GCVL的软件体系结构建模方法具有良好的可扩展性。 最后,我们总结了GCVL框架在领域应用中的经验以便于该框架在更多领域应用时参考,并通过实验对具有不同经验的建模方法设计人员针对同一大型软件密集型系统和相同建模目标定制的软件体系结构建模方法进行相似度比较,以验证GCVL框架的有效性。实验结果显示,具有较多建模经验的建模方法设计人员设计的软件体系结构建模方法具有较高的相似度,说明GCVL框架对他们具有较高的有效性。