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第12章 软件体系结构 讲 授：董兰芳 研究方向：科学计算可视化 图形、图像处理 模式识别 Telephone:0551-3603484 Email:lfdong@ Homepage: /~lfdong 中国科学技术大学 视觉计算与可视化实验室 1 内 容 软件体系结构奠基于程序算法、数据结构和对象设计，它 是系统实施的抽象描述。 体系结构概括了整体系统结构、功能部件分解、部件本质和 特性、部件的界面、部件之间的通讯协议和整体性布局策略及 法则。 良好的软件系统，必须有合理健全、内在一致的体系结构。 了解软件体系结构可以帮助各种不同背景的人(包括技术人员 、用户或客户、项目管理人员、投资者等)共同就系统的总体 性质和要求作讨论分析，从而对将要诞生的系统取得共识。 2 内 容 软件体系结构 流程处理系统 层次结构 客户机/服务器系统 集群系统 代理 聚合和联邦 体系结构的样式 3 12.1 软件体系结构 软件体系结构定义了软件的布局和总体计算部件的构成， 以及这些部件（组件）之间的相互作用关系。 部件包括诸如客户、服务器、数据库、程序包、过程、 子过程等一切软件的组成成分。 相互作用关系包括过程调用、共享变量访问、消息传递等。 相互作用也包括具有十分复杂的语义和构成的关系，诸如 客户/服务器的访问协议、数据库的访问协议、网络传输协 议、异步事件的映射等。 在系统的功能需求方面，体系结构还表达了系统需求和 构成之间的对应关系，这为系统的设计提供了分析和评价的 依据。在系统宏观层面上，人们所关心的是系统的非功能性 需求方面的内容，诸如容量、数据吞吐量、一致性、兼容性、 安全性、可靠性等，这些在体系结构中也都表达了出来。 4 12.1 软件体系结构 体系结构设计与程序设计之间的侧重点不同。 作体系结构设计时，主要关心的是各部件的协作、系统的 总体性能、伸缩扩展能力等。 在程序设计时，则集中注意一个部件、界面或子系统内的 详情。 体系结构的重要性在于它决定了一个系统的主体结构、宏 观特性和具有的基本功能及其特性。 大型建筑物设计成功的关键首先在于主体结构。同样，复 杂软件设计的成功与否在于软件系统的宏观上层结构设计的 5 12.1 软件体系结构 软件体系结构的作用可以表现在软件设计开发的各阶段。 在项目规划阶段，粗略的体系结构是进行项目可行性、 工程复杂性、工程进展、投资规模、风险预测等重要根据。 在项目需求阶段，需要从需求出发建立更深入的体系 结构描述，这时的体系结构，是开发商和客户之间进行需求交 互的表达形式，也是交互所产生的结果。通过它，可以准确地 表达用户需求，以及设计对应需求的解决方法，并考察终结系 统的各项性能。 在项目设计阶段，需要从实现角度对体系结构进行更深 入的分解和描述。 在项目实施阶段，体系结构的层次和部件是建立开发人 员的组织和分工、协调开发人员关系的依据。 6 12.1 软件体系结构 在项目的评估阶段，体系结构是性能测试和评价的 依据。 在项目维护和升级阶段，对软件的任何扩充和修改 都需要在体系结构的指导下进行，以维护整