陈江平
Software Engineering, 8th edition. Chapter 11
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总体设计
功能设计
总体功能结构 子系统及组件物理部署 系统层次结构 公共组件 全局数据结构 子系统（组件） 子系统（组件）内全局 数据结构 通信接口组件 外部接口数据 总体测试数据 总体数据库结构 数据库公共管理组件 公共数据库表结构 系统主界面 用户功能子系统切换界 面 统一登录界面 权限划分与管理 数据安全管理设计 系统性能设计 总体设计说明书 数据模型文件
缺点
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客户机/服务器模型
分布式系统模型（Distributed system model） 显示数据和操作是如何通过一系列组件而进行 分布的。客户机/服务器体系结构的模型是一 个分布式系统模型。 这个模型的主要组成部分是： 一组给其他子系统提供特定服务（如打印服务， 数据管理服务等）的单机服务器； 一组向服务器请求服务的客户机； 一个连接客户机和服务器的网络。
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清晰的软件体系结构的三个好处
信息持有者之间的沟通
• 体系结构可以作为不同的项目相关人员之间讨论 的焦点。 系统分析对体系结构的设计决策，对系统能否满 足非功能需求具有很大的影响。 体系结构能在相似需求的系统之间互用，以支持 大规模的软件复用。
系统分析
•
大规模复用
•
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体系结构的复用
同一个应用领域内的系统通常具有相似的体系 结构，这种体系结构能反映基本的领域概念， 比如信息管理系统的体系结构。 应用产品线（ Application product lines ）是 围绕一个核心体系结构建立的一些应用，核心 体系结构会有一些变量可以调整来满足专门用 户的需求。 一般应用体系结构，应用产品线将分别在13 章和18章进行讨论。
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体系结构模型
体系结构设计的产品是一个体系结构设计文档。 静态结构模型（ Static structural model ）显示一个 系统的子系统或组件。 动态过程模型（Dynamic process model） 显示系统 在运行时的过程组成。 接口模型（Interface model） 定义每个子系统从它们 的公共接口能得到的服务。 关系模型（Relationships model）如数据流模型，显 示子系统间的关系。 分布模型（Distribution model）显示子系统在多台计 算机上是如何分布的。
缺点
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客户机/服务器两层架构 客户机 服务器两层架构
对一个拥有12~100个用户，两层架构模型是一个 个用户， 对一个拥有 个用户 很好的解决方案。 很好的解决方案。该模型极少需要在人工的介入下 运作，且常被用作不是太复杂、 运作，且常被用作不是太复杂、时间性不强的信息 处理系统。 处理系统。 该模型有3个组件： 该模型有 个组件： 个组件 (1) 用户系统界面（比如会话、文本输入、对话框 用户系统界面（比如会话、文本输入、 和显示管理）； 和显示管理）； (2) 程序管理（比如程序开发和程序资源服务）； 程序管理（比如程序开发和程序资源服务）； (3) 数据库管理（比如数据和文件服务 数据库管理（
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内容
体系结构设计决策 系统组成 模块化分解模型 控制类型 参考体系结构
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软件体系结构
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电影和图片库系统的体系结构
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客户机/服务器模型的特点
优点
• • • • • • 数据的分布式最直接的; 可以更有效地使用网络系统，从而降低了对硬件的要求； 很容易就添加一台新的服务器或更新现有的服务器。 没有共享数据模型，子系统以不同的方式组织它们的数据。 数据交换效率就可能很低； 每个服务器上出现冗余数据管理； 没有中央寄存器的名字和服务，这可能很难找出哪个服务 器和哪些服务可用 。
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目标
介绍软件体系结构的概念和设计，以及软件体 系结构设计的重要性； 在体系结构设计阶段对系统体系结构必须做出 的决策； 介绍三种互补的软件体系结构类型，涵盖系统 组成、模块分解和控制 讨论如何用参考体系结构来沟通体系结构概念 和评估系统体系结构
初始设计过程的任务是要识别出组成大型系统 的多个子系统，并建立起子系统控制与通信的 框架，这个过程叫做体系结构设计 （ architectural design）。 体系结构设计输出的一个描述就是软件体系结 构（ software architecture）。
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信息安全性 安全性
• • •
可用性 可维护性
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体系结构之间的冲突
使用大力度的组件虽然改进了系统的性能，但 却降低了系统的可维护性； 引入冗余性数据虽然提高了系统的可用性，但 却使系统的信息安全性变得更困难； 定位与安全相关的操作意味着增加了子系统之 间的通信，但这样也降低了系统的性能。
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打包机器人控制系统的方块图
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箱式图和线路图
方块图非常抽象 ，因为它没有给出系统组件 之间的本质关系，也没有显示出子系统的全部 特性； 不过，这种模型在与系统项目相关人员沟通中 和在项目规划中是很有效的。
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体系结构设计
体系结构设计是设计过程的初始阶段； 表现为设计和需求工程过程之间的桥梁； 通常是与一些系统描述活动同时进行的； 它包括识别出系统的主要组件以及它们之间的 通信。
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体系结构设计决策
体系结构设计是一个充满创意性的过程，所以 过程中的活动差别非常的大，这很大程度上所 要开发的系统的类型。 然而，所有的设计过程都有一些共同的决策阶 段。因而，我们可以从决策角度来看待体系结 构设计。
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数据结构设计
子系统公用数据结构 模块内公用数据结构 子系统测试数据
数据库设计 界面设计
子系统通用数据库表 子系统专用数据库表 功能子系统界面
安全设计 设计完成的交 付产物
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子系统权限
功能模块单元权限 子系统（模块） 子系统（模块）详细 设计说明书 数据模型文件
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子系统（组件） 子系统（组件）设计说明 书 数据模型文件
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体系结构设计决策
是否存在一个一般性的应用体系结构可以拿来当做模 板？ 系统将如何分配到多个处理器上？ 有哪个或哪几个体系结构类型时候本系统？ 有哪些基本方法可以用来构成该系统? 如何将系统中的结构单元分解为模板? 应该使用什么样的策略来控制系统中单元的操作? 如何评估体系结构设计? 如何记录系统体系结构?
子系统（组件） 子系统（组件）
子系统功能结构 子系统模块物理部署 子系统模块层次结构 公共组件功能结构
模块（单元） 模块（单元）设计
模块功能流程， 模块功能流程，主要包 括业务逻辑。 括业务逻辑。 模块内局部数据结构 包括协议包结构等） （包括协议包结构等） 。 模块测试数据 模块专用数据库表 用户功能模块单元界面
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软件体系结构的属性
性能
• • • 定位关键性操作，最大限度内减少子系统之间的通信； 使用较大粒度的组件。 采用分层结构，把重要资源放在内层，并在每层中采用更加严 格的信息安全性验证。 把与安全相关的操作集中在一个或少数几个子系统中。 包括冗余性组件和容错型体系结构设计。 使用小粒度，可更换的组件。