基于动态体系结构的软件自适应调整的研究.pdf

杭州电子科技大学硕士学位论文
摘要
随着计算机技术不断发展,软件的变化特性越来越受到广泛关注。特别是在动态异构的
网络环境成为主流软件运行环境之后,网络的动态性和开放性使得硬件资源与客户需求更加
频繁地变化,导致软件的变化性和复杂性进一步增强,这对当前的基础软件设施提出了全新
的挑战,迫切需要一种具有自适应能力的软件体系结构,即要求体系结构能够根据系统内部
运行情况和外部上下文状态的变化进行组成结构和行为功能的自主调整和重新配置,为上层
应用提供自适应的服务。体系结构的自适应性可分为静态自适应和动态自适应两种类型,主
要指的是软件进行变化并达到所希望形态的过程,同时由于具有持续可用性的优点,软件体
系结构的自适应特性已成为软件工程研究的热点。
当前,在动态体系结构研究中,存在着两个十分重要的问题:一是如何描述具有动态自
适应特性的软件体系结构,如何在体系结构层次上刻画系统运行时演化行为。二是基于体系
结构的构件动态调整问题。本文从软件体系结构、自适应体系结构模型,动态调整机制三个
方面逐步展开研究。
在研究软件体系结构相关理论技术基础上,本文基于π演算理论提出了支持动态自适应调
整的动态体系结构模型 DSAM。首先描述了此模型中的各个组成部分,并对其各个部分功能
进行介绍,接着利用π演算中描述了构件行为规约与构件基层 CBL 的核心语法;再利用反射机
制来对自适应元层 AML 进行表达;并对自适应调整的原因与时机进行形式化分析。最后描
述了 C-S 系统的自适应体系结构模型。
在此基础上,设计了一种基于 DSAM 的自适应调整算法,该算法根据运行时上下文信息
的变化,能够动态调整内部构件的组织结构和运行时行为。首先分析了动态自适应中系统一
致性约束,将其分为五类,分析现有方法存在的不足。然后为解决此问题,先介绍了行为一
致性及改进了行为一致性保证办法,接着介绍了自适应调整过程中一致性约束机制。最后基
于系统一致性办法提出了可靠自适应调整机制。
最后,通过一个基于 DSAM 信息管理系统应用实例验证前面工作的有效性与可行性,首
先介绍了应用系统的体系结构设计原则与其内部构件的实现,其次描述了系统在上下文变化
的情况下构件自适应调整的过程;最后对其自适应调整过程进行功能测试。

关键词:体系结构,动态体系结构,一致性,π演算,动态自适应
I
杭州电子科技大学硕士学位论文
ABSTRACT
As puter technology is growing rapidly, the variable characteristic of the software are
receiving more and more attention. Especially amid the being the operation environment
for mainstream software, with the more frequent changes of customer’s demand and hardware
configurations resulted from the open and work. The enhanced variability and
complexity impose new challenges to the nowadays fundamental software infrastructure, which
urgently calls for adaptive software architecture. The adaptation of software architecture, which
covers both static and dynamic manners, refers to the process of software transforming into
expected status of self-adjustment and re-configuration according to internal system operating and
external environment. Dynamic adaptation of software architecture has already e the focus of
software engineering research due to the merit of sustainability and the features of dynamic
adaptation.
Th