分布式系统软件体系结构
(软件工程理论、方法与实践)第8章分布式系统体系结构
基于服务的架构设计方法
总结词
基于服务的架构设计方法是一种以服务为中心的设计方法，通过将系统功能封装为可复用的服务，实 现松耦合的分布式系统。
详细描述
01
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分布式性
组件分布在不同的物理节点上，可以 位于不同的地理位置。
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通信能力
组件之间通过通信进行协调和交互。
可靠性
分布式系统具有容错性和可恢复性， 能够保证系统的可靠运行。
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并发性
多个组件可以并行执行，提高系统的 整体性能。
分布式系统的应用场景
云计算平台
如亚马逊AWS、谷歌云等，提供计算、存储、网络等 服务。
总结词
基于代理的分布式系统通过使用智能 代理来处理分布式任务，具有自治性、 智能性和协作性等特点。
详细描述
基于代理的分布式系统案例包括：1. 分布式 计算市场案例，如网格计算和云计算平台， 通过智能代理实现资源的共享和交易；2. 智 能家居案例，通过智能代理实现家庭设备的 互联和控制，提高生活便利性。
运维
分布式系统的运维需要关注系统的运行状态 和性能，以及服务的可用性和可靠性。这需
要使用一些监控工具和技术，如 Prometheus、Grafana等，以便及时发现 和处理系统中的问题。同时，还需要建立完 善的运维流程和规范，以确保系统的高可用
性和高可靠性。
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分布式系统案例分析
基于代理的分布式系统案例
测试方法
对于分布式系统的测试，需要采用一些特定 的方法，如模拟测试、灰度测试、故障注入 测试等。这些方法可以帮助开发人员模拟各 种实际运行场景，以便更好地发现和修复系 统中的问题。
软件体系结构风格
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目 录
• 软件体系结构概述 • 集中式软件体系结构 • 层次式软件体系结构 • 分布式软件体系结构 • 面向服务的软件体系结构 • 软件体系结构风格的比较与选择
01
软件体系结构概述
软件体系结构的定义
01
软件体系结构是指软件系统的组 织结构，包括各个组成部分之间 的关系和约束，以及系统的设计 原则和模式。
缺点
层次式软件体系结构的缺点是可能会 导致信息隐藏和难以理解的问题，同 时，由于需要遵循特定的通信协议和 接口规范，开发难度相对较大。Βιβλιοθήκη 04分布式软件体系结构
分布式软件体系结构的特点
分布式软件体系结构是一种由多个自主计算单元组成的系统，这些单元通过网络相 互通信并协同工作。
分布式软件体系结构具有高度的可扩展性和灵活性，可以随着业务需求的变化而进 行调整。
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面向服务的软件体系结构
面向服务的软件体系结构的特点
服务性
通信性
面向服务的软件体系结构强调软件组件的 松散耦合，以便更好地实现服务的复用和 组合。
面向服务的软件体系结构中的服务之间通 过消息传递进行通信，实现异步或同步的 交互。
中立性
可组合性
面向服务的软件体系结构中的服务是中立 的，不依赖于特定的技术和平台，以便更 好地跨平台和跨技术实现服务复用。
Java虚拟机
Java虚拟机（JVM）也是一种典型的层次式软件体系结构，它包括Java虚拟机 和Java平台两部分，其中Java虚拟机包括运行时数据区、垃圾回收器、执行引 擎等层次。
层次式软件体系结构的优缺点
优点
层次式软件体系结构具有清晰的结构 、易于维护和扩展、可重用性高等优 点。同时，它也支持分布式计算和异 构系统集成。
高级软件工程(DNA、MTS、MSMQ)
软件的体系结构有一个范围、视角问题 即： 在什么样的范围内
以什么样的视角 看待 软件的体系结构
传统的方法主要 在单机环境中 从系统功能角度 看待 软件的体系结构
随着软件系统规模的增长及底层机制的完善
需要新的软件体系结构描述方法
ppt课件
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分布式系统对软件的需求
自治性 Autonomy 可靠性 Reliability 可接受性 Availability 可扩展性 Scalability 互操作性 Interoperability
•True interoperability. 各模块皆具有互操作能力，以方便地向现有系统增加功能 符合开放的协议与标准，以集成其它厂商的产品
ppt课件
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•Reduced complexity. 将关键服务直接集成到操作系统中
并通过构件以一般的方式提供服务 降低对IT专家的依赖
以集中精力解决业务问题
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4
可接受性
可接受性指应用程序的响应时间能够被用户接受 这依赖于许多因素：
硬件可接受性 软件可接受性 网络可接受性 等
资源冗余可以提高响应时间
ppt课件
5
可扩展性
可扩展性是对处理能力能够与资源的增加 呈线性增长的一种期望
这使得应用程序在从支持10个用户 发展为支持10000个用户时
只要 增加必要的资源 扩大应用程序的规模即可
省缺分布式应用程序所需要的
基础设施的开发
而将精力p集pt课件中在业务问题上
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DNA设计原则：
•Internet ready. 开发方案能完全利用 平台的灵活性
Internet的优势 通讯能力
DNA
精品PPT课件--第9章软件体系结构与设计模式
9.1 软件体系结构的基本概念
• 体系结构的重要作用
体系结构的重要作用体现在以下三个方面 ： （1）体系结构的表示有助于风险承担者（项目干系
层次结构具有以下优点: （1）支持基于抽象程度递增的系统设计，使设计者可以把
一个复杂系统按递增的步骤进行分解。 （2）支持功能增强，因为每一层至多和相邻的上下层交
互，因此，功能的改变最多影响相邻的内外层。
9.2 典型的体系结构风格
（3）支持复用。只要提供的服务接口定义不变，同一层的 不同实现可以交换使用。这样，就可以定义一组标准 的接口，从而允许各种不同的实现方法。
9.1 软件体系结构的基本概念
2．风格
风格是带有一种倾向性的模式。同一个问题可以有不同 的解决问题的方案或模式，但我们根据经验，通常会强烈 倾向于采用特定的模式，这就是风格。
每种风格描述一种系统范畴，该范畴包括： （1）一组构件（如数据库、计算模块）完成系统需要的某
种功能； （2）一组连接件，它们能使构件间实现“通信”、“合作”
个对象的表示，而不影响其他对象。 （2）设计者可将一些数据存取操作的问题分解成一些交互
的代理程序的集合。
9.2 典型的体系结构风格
其缺点如下: （1）为了使一个对象和另一个对象通过过程调用等进行
交互，必须知道对象的标识。只要一个对象的标识 改变了，就必须修改所有其他明确调用它的对象。 （2）必须修改所有显式调用它的其他对象，并消除由此 带来的一些副作用。例如，如果A使用了对象B，C 也使用了对象B，那么，C对B的使用所造成的对A 的影响可能是料想不到的。
软件体系结构
软件体系结构软件体系结构是指软件系统中各个组件之间的关系和结构的抽象描述。
它是构建软件系统的基础，对软件系统的设计和开发起着重要的指导作用。
本文将从软件体系结构的定义、目标和应用领域等方面对其进行详细的介绍。
一、软件体系结构的定义软件体系结构是指软件系统中各个组件之间的关系和结构的抽象描述，它包括软件系统的静态结构和动态行为。
静态结构是指软件系统中组件的组织方式和相互之间的关系，动态行为是指软件系统中组件的交互方式和相互之间的通信方式。
二、软件体系结构的目标软件体系结构的目标是实现软件系统的可重用性、可维护性、可扩展性和可伸缩性。
可重用性是指软件系统中的组件能够被多次使用，可维护性是指软件系统中的组件能够被轻松地修改和维护，可扩展性是指软件系统能够根据需求进行功能的扩展，可伸缩性是指软件系统能够根据需求进行性能的扩展。
三、软件体系结构的应用领域软件体系结构广泛应用于各个领域的软件系统开发，特别是大型跨平台和分布式系统的开发。
在金融领域，软件体系结构被应用于交易系统和风险管理系统的开发；在电子商务领域，软件体系结构被应用于在线购物系统和支付系统的开发；在物流领域，软件体系结构被应用于供应链管理系统和运输管理系统的开发。
四、软件体系结构的基本原则软件体系结构的设计应遵循以下基本原则：1. 模块化：将软件系统分为独立的模块，每个模块只负责特定的功能，通过接口进行通信和交互。
2. 松耦合：各个模块之间的依赖应尽量降低，避免模块之间的紧密耦合，以提高系统的灵活性和可维护性。
3. 高内聚：模块内部的各个元素之间应紧密关联，功能相关的元素应放在同一个模块中，以提高系统的内聚性。
4. 分层：将软件系统分为多个层次，每个层次负责不同的功能，上层层次通过接口调用下层层次的功能。
5. 可伸缩性：系统的设计应考虑未来的扩展需求，能够根据需求进行功能和性能的扩展。
六、软件体系结构的设计方法软件体系结构的设计方法有很多种，常用的有面向对象的体系结构设计方法、服务导向的体系结构设计方法和领域驱动设计方法。
软件体系结构
软件体系结构随着计算机科学和技术的不断发展，软件开发也越来越重要。
软件体系结构是软件开发中非常关键的一环。
它是指软件系统中各组件之间的关系和交互方式的一种描述方式。
软件体系结构不仅仅是软件系统的设计，还涉及到软件系统的架构、组件、模式等多方面的内容。
软件体系结构的定义软件体系结构是指软件设计时所考虑到的系统结构和组件之间的关系，以及它们之间的交互方式和通信方式。
它是软件系统设计的基础，可以帮助程序员们更好地规划和管理整个项目。
在实际开发过程中，软件体系结构可以将软件系统划分为若干个独立的部分，每个部分可以独立开发，最终组合成一个完整的软件系统。
软件体系结构的重要性软件体系结构在软件开发生命周期的各个阶段都会发挥重要作用。
它可以帮助软件开发者们更清楚地定义系统范围、确定模块之间的关系、减少冲突和风险等。
此外，软件体系结构还可以帮助软件开发者预测系统的变化，让系统更加易维护和扩展。
软件体系结构的种类软件体系结构可以根据不同的标准进行分类。
下面介绍几种常见的分类方式。
1. 根据结构组织按照软件系统的结构组织方式来分类，可以分为：层次体系结构、客户/服务器体系结构、面向对象体系结构等。
层次体系结构将软件系统划分为若干个层次，每个层次尽量保持独立，每个层次只依赖于下一层次，不依赖于上一层次。
这种体系结构的好处是简单易懂，可维护性高。
客户/服务器体系结构是指将软件系统分为服务器端和客户端两部分。
服务器提供各种服务，客户端通过调用服务器端提供的服务来实现自己的功能。
这种体系结构的好处是扩展性好，因为只要增加一台服务器就可以为更多的客户端提供服务。
面向对象体系结构是指将软件系统看成是若干个对象的集合。
每个对象有一些属性和方法，它们之间可以相互调用来完成一些功能。
这种体系结构的好处是维护性好，因为不同对象之间的关系比较简单清晰。
2. 根据数据流方向按照数据流的方向来分类，可以分为：单向体系结构、双向体系结构。
单向体系结构是指软件系统在数据流的传递方向上是单向的，只有一个方向。
第2章DCS的体系结构
第2章DCS的体系结构
DCS（分布式控制系统）的体系结构是一种分布式控制系统的最基本
的架构，它描述了整个系统的组成部分与其互相之间的关系以及系统的功
能特性，从而实现有效的系统集成，它们均由一系列的子系统（模块）组成，如：控制器、I/O模块、人机接口模块、报警处理模块和通信模块等，每个模块都有自己独特的功能，它们之间进行交互及交换信息，以支持整
个系统的运行。
DCS的体系结构主要分为以下几个部分：
硬件部分：DCS以单片机（SCM）为核心，连接一系列外部设备，如
I/O模块、存储模块和现场总线模块等。
软件部分：主要包含操作系统（OS）、应用软件和通信模块。
操作系
统可以是嵌入式操作系统，也可以是客户端/服务器操作系统；应用软件
就是用户以不同的方法去实现不同功能的程序；通信模块则是用来实现DCS与客户端、服务器之间的信息交换的模块。
模块部分：模块是DCS的主要组成部分，它们由多个子模块（子系统）组成。
分布式体系结构范文
分布式体系结构范文分布式体系结构是一种在计算机系统中使用多个计算机或处理器进行协同工作的体系结构。
它可以提供更高的灵活性、可扩展性和容错性，同时还能提供更好的性能和资源利用率。
本文将介绍分布式体系结构的定义、特点、优势和应用，并探讨其在实际应用中的挑战和解决方案。
一、定义和特点：1.节点自治：每个节点都有自己的处理能力和资源，可以独立地执行任务和决策。
2.通信协作：节点之间通过网络进行通信和协作，共同完成任务。
3.分布式控制：系统的控制逻辑被分布在不同的节点上，每个节点都可以参与决策和控制过程。
4.可扩展性：可以根据需求增加或减少节点数量，以适应不断变化的工作负载。
5.容错性：系统可以容忍节点故障或通信故障，并具备自愈能力。
二、优势和应用：1.性能提升：通过利用多个节点的处理能力，可以提高任务的响应速度和吞吐量。
2.资源利用率提高：每个节点可以独立地执行任务，充分利用系统的资源。
3.可扩展性强：可以根据需求增加或减少节点数量，满足不断变化的工作负载。
4.容错性强：系统可以容忍节点故障或通信故障，并具备自愈能力。
5.灵活性提高：每个节点都可以独立地执行任务和决策，系统具有更高的灵活性。
分布式体系结构在许多领域有广泛的应用，如云计算、大数据分析、物联网等。
在云计算中，分布式体系结构可以提供弹性计算和资源共享的能力。
在大数据分析中，可以利用分布式体系结构进行并行计算和数据处理。
在物联网中，分布式体系结构可以实现设备之间的协作和数据共享。
三、挑战和解决方案：1.容错机制：通过使用冗余节点和数据备份等手段，可以提高系统的容错性和可靠性。
2.通信优化：通过优化网络拓扑结构、选择合适的通信协议等，可以减少通信延迟和带宽消耗。
3. 一致性协议：通过使用分布式一致性协议，如Paxos、Raft等，可以确保分布式系统中的数据一致性。
4.负载均衡：通过使用负载均衡算法，可以将任务均匀地分配给各个节点，提高系统的性能和资源利用率。