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分布式实时系统面向方面QoS监控模型 　　摘要：分布式实时系统是一个非常重要且资源有限的系统，系统资源的调配策略很大程度上决定了系统是否能满足实时性要求。要制定资源调配策略，首先要标识出实时系统中的各种资源，建立起资源模型。面向方面是一种全新的编程思想，它和面向对象方法结合解决了传统软件开发方法中的一些问题。文章结合面向方面技术，把QoS监控作为一个关注点，通过UML的扩展机制描述了分布式实时系统中资源模型的面向方面的QoS监控模型。 　　关键词：分布式实时系统；面向方面；资源管理；QoS监控模型 　　 　　0　引言 　　 　　动态分布式实时系统广泛应用在对响应与处理时间有较高要求的系统，如汽车，飞机，核反应堆等的控制，这些系统的故障轻则导致经济财产损失，重则对人类生命造成威胁。动态分布式实时系统是一个资源有限的系统，能否确保系统的实时性，在很大程度上取决于系统资源的调配策略。制定资源调配策略，首先要标识出实时系统中的各种资源，建立资源模型。在资源模型中，Qos(Quality of Service)对系统的行为进行监控，以保证系统在规定时间内完成任务。所以QoS监控对分布式实时系统来说是非常重要的。本文结合面向方面技术，利用UML的扩展机制描述了分布式实时系统中资源模型的面向方面的QoS监控模型。 　　 　　1　面向方面 　　 　　面向方面编程AOP(Aspect-Oriented Programming)是一种全新的编程思想，被认为是一种影响二十一世纪人类生活，工作方式，及经济的技术思想。它将非功能需求形成的横切关注点从功能需求形成的核心关注点中分离，从而可以将非功能需求与功能需求分别模块化，单独进行设计与编码，最后将两者的代码编织在一起形成最终的系统。面向方面编程(AOP)的思想与面向对象编程(OOP)的思想从思维方向上有很大的不同，它将系统开发时一维的思维方式转变成二维的思维方式。利用面向方面编程(AOP)可以解决软件开发过程中因代码杂混、分散，导致软件开发过程的可追踪性差、开发效率低，特别是代码的复用性不好、代码质量不高、软件系统维护困难等一系列问题。文献对UML在面向方面建模方法进行了探讨，通过引入时间方面来表达系统的时间特性，并对UML进行相应的扩展来建立面向方面的实时系统模型。 　　 　　 　　2　资源模型 　　 　　UML有两个profile(剖面法)与实时系统建模有关，一个是“可调度性、性能和时间说明规范的UMLTMprofile”，另一个是“建模服务质量和容错的特征及机制的UMLTMprofile”。第一个profile定义了实时系统通用资源模型，也定义了可调度性和性能分析模型。用UML描述实时系统其核心就是对Qos的描述。QoS信息直接或间接地代表了与模型相关的应用系统的软、硬件资源的物理属性。第二个profile则定义了资源使用模型。实时系统的研究对象是系统资源。系统资源是指CPU、储存空间、传输带宽等软硬件资源。在实践中系统资源是有限的，而且大多数是共享的，当一个资源需要同时处理多于一个的请求时，就要以一定的策略轮流响应不同请求。在实时系统中，响应时间的正确与否决定了系统的正确性；而能否在要求的时间内作出响应，很大程度上取决于系统资源的调配策略。要制定资源调配策略，首先就要标志出实时系统中的各种资源。 　　核心资源模型定义了资源和QoS的本质概念，这些概念也是实时资源模型的基础；驱动模型描述了实时系统实例行为间的因果关系；资源使用模型则体现了客户(服务使用者)的概念，它描述客户使用系统资源及其服务的模式；资源管理由资源、资源代理和资源管理器几个不同的功能角色组成；资源类型描述了按不同标准划分的资源分类；实现模型则描述了资源之间的关系。文献介绍了如何定义QoS，管理QoS。 　　 　　3　基于QoS的资源管理结构 　　 　　文献6介绍了基于QoS的资源管理结构。资源管理体系结构(图1)主要由5个子系统构成：资源申请、QoS管理，资源调度、资源管理和资源配置管理。资源申请模块在用户提交任务后，为应用创建一个资源集，负责本地或远程资源的申请；QoS管理模块执行层次转换，把应用Qos映射为系统QoS，根据资源的QoS协商结果，决定是否预留资源，在任务运行时监控任务资源的活动情况和QoS变化，作出维持QoS、QoS降级和关闭服务的决定；资源调度模 　　 块根据资源预留情况，采用不同的调度策略来分配资源，控制资源管理模块的执行；资源管理模块收集计算资源和网络资源的使用率和可用率，并且控制资源访问；资源配置模块用于管理和分析硬件的配置信息，其中资源配置文件描述了计算资源和网络资源的属性和特征，其它模块从它这里获取所要的信息。 　　 　　4　面向方面的QoS监控模型