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  第22题      
  知识点:   经典软件体系结构风格   SOA   可扩展性   软件架构   实现方式   微服务
  章/节:   软件工程       

 
相比传统SOA的服务实现方式微服务更具有灵活性、可实施性以及可扩展性,其强调的是一种()的软件架构模式。
 
 
  A.  联合测试、独立部署、独立运行
 
  B.  联合测试、独立部署、集中运行
 
  C.  独立测试、独立部署、独立运行
 
  D.  独立测试、独立部署、集中运行
 
 
 

   知识点讲解    
   · 经典软件体系结构风格    · SOA    · 可扩展性    · 软件架构    · 实现方式    · 微服务
 
       经典软件体系结构风格
        本节简单介绍几种经典的软件体系结构风格。
               管道/过滤器
               在管道/过滤器风格中,每个构件都有一组输入和输出,构件读输入的数据流,经过内部处理,然后产生输出数据流。因此,这里的构件被称为过滤器,这种风格的连接件就像是数据流传输的管道,将一个过滤器的输出传到另一个过滤器的输入。此风格特别重要的过滤器必须是独立的实体,它不能与其他的过滤器共享数据,而且一个过滤器不知道它上游和下游的标识。
               一个典型的管道/过滤器体系结构的例子是以UNIX shell编写的程序。UNIX既提供一种符号,以连接各组成部分(UNIX的进程),又提供某种进程运行机制以实现管道。另一个著名的例子是传统的编译器。传统的编译器一直被认为是一种管道系统,在该系统中,一个阶段(包括词法分析、语法分析、语义分析和代码生成)的输出是另一个阶段的输入。
               管道/过滤器风格的软件体系结构具有许多很好的特点:
               (1)使得构件具有良好的隐蔽性和高内聚、低耦合的特点。
               (2)允许设计者将整个系统的I/O行为看成是多个过滤器行为的简单合成。
               (3)支持软件重用。只要提供适合在两个过滤器之间传送的数据,任何两个过滤器都可被连接起来。
               (4)系统维护简单,可扩展性好。新的过滤器可以添加到现有系统中来;旧的可以被改进的过滤器替换掉。
               (5)允许对一些如吞吐量、死锁等属性的分析。
               (6)支持并行执行。每个过滤器是作为一个单独的任务完成,因此可与其他任务并行执行。
               但是,这样的系统也存在着若干不利因素:
               (1)通常导致进程成为批处理的结构。这是因为虽然过滤器可增量式地处理数据,但它们是独立的,所以设计者必须将每个过滤器看成一个完整的从输入到输出的转换。
               (2)不适合处理交互的应用。当需要增量地显示改变时,这个问题尤为严重。
               (3)因为在数据传输上没有通用的标准,每个过滤器都增加了解析和合成数据的工作,这样就导致了系统性能下降,并增加了编写过滤器的复杂性。
               面向对象风格
               面向对象风格建立在数据抽象和面向对象的基础上,数据的表示方法和它们的相应操作封装在一个抽象数据类型或对象中。这种风格的构件是对象,或者说是抽象数据类型的实例。
               面向对象的系统有许多的优点:
               (1)因为对象对其他对象隐藏它的表示,所以可以改变一个对象的表示,而不影响其他的对象。
               (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。
               但是,面向对象的系统也存在着某些问题:
               (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的影响可能是预想不到的。
               基于事件的隐式调用
               基于事件的隐式调用风格的思想是构件不直接调用一个过程,而是触发或广播一个或多个事件。系统中的其他构件中的过程在一个或多个事件中注册,当一个事件被触发,系统自动调用在这个事件中注册的所有过程,这样,一个事件的触发就导致了另一模块中的过程的调用。
               从体系结构上说,这种风格的构件是一些模块,这些模块既可以是一些过程,又可以是一些事件的集合。过程可以用通用的方式调用,也可以在系统事件中注册一些过程,当发生这些事件时,过程被调用。
               基于事件的隐式调用风格的主要特点是事件的触发者并不知道哪些构件会被这些事件影响。这样不能假定构件的处理顺序,甚至不知道哪些过程会被调用,因此,许多隐式调用的系统也包含显式调用作为构件交互的补充形式。
               基于事件的隐式调用系统的主要优点有:
               (1)为软件重用提供了强大的支持。当需要将一个构件加入现存系统中时,只需将它注册到系统的事件中。
               (2)为改进系统带来了方便。当用一个构件代替另一个构件时,不会影响到其他构件的接口。
               隐式调用系统的主要缺点有:
               (1)构件放弃了对系统计算的控制。一个构件触发一个事件时,不能确定其他构件是否会响应它。而且即使它知道事件注册了哪些构件的构成,它也不能保证这些过程被调用的顺序。
               (2)数据交换的问题。有时数据可被一个事件传递,但另一些情况下,基于事件的系统必须依靠一个共享的仓库进行交互。在这些情况下,全局性能和资源管理便成了问题。
               (3)既然过程的语义必须依赖于被触发事件的上下文约束,关于正确性的推理存在问题。
               分层系统
               层次系统组织成一个层次结构,每一层为上层服务,并作为下层的客户。在一些层次系统中,除了一些精心挑选的输出函数外,内部的层只对相邻的层可见。这样的系统中构件在一些层实现了虚拟机(在另一些层次系统中层是部分不透明的),连接件通过决定层间如何交互的协议来定义。这种风格支持基于可增加抽象层的设计。这样,允许将一个复杂问题分解成一个增量步骤序列的实现。由于每一层最多只影响两层,同时只要给相邻层提供相同的接口,允许每层用不同的方法实现,同样为软件重用提供了强大的支持。
               下图是层次系统风格的示意图。层次系统最广泛的应用是分层通信协议。在这一应用领域中,每一层提供一个抽象的功能,作为上层通信的基础。较低的层次定义低层的交互,最低层通常只定义硬件物理连接。
               
               层次系统风格
               层次系统有许多可取的属性:
               (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上下层。
               (3)支持重用。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,而允许各种不同的实现方法。
               但是,层次系统也有其不足之处:
               (1)并不是每个系统都可以很容易地划分为分层的模式,甚至即使一个系统的逻辑结构是层次化的,出于对系统性能的考虑,设计师不得不把一些低级或高级的功能综合起来。
               (2)很难找到一个合适的、正确的层次抽象方法。
               仓库系统及知识库
               在仓库(repository)风格中,有两种不同的构件:中央数据结构说明当前状态,独立构件在中央数据存储上执行。控制原则的选取产生两个主要的子类。若输入流中某类时间触发进程执行的选择,则仓库是一传统型数据库;另一方面,若中央数据结构的当前状态触发进程执行的选择,则仓库是一黑板系统。
               黑板系统的传统应用是信号处理领域,主要由3部分组成:
               (1)知识源。知识源中包含独立的、与应用程序相关的知识,知识源之间不直接进行通信,它们之间的交互只通过黑板来完成。
               (2)黑板数据结构。黑板数据是按照与应用程序相关的层次来组织解决问题的数据,知识源通过不断地改变黑板数据来解决问题。
               (3)控制。控制完全由黑板的状态驱动,黑板状态的改变决定使用的特定知识。
               C2风格
               C2(Component-Connector)体系结构风格可以概括为:通过连接件绑定在一起的按照一组规则运作的并行构件网络。C2风格中的系统组织规则如下:
               (1)系统中的构件和连接件都有一个顶部和一个底部。
               (2)构件的顶部应连接到某连接件的底部,构件的底部则应连接到某连接件的顶部,而构件与构件之间的直接连接是不允许的。
               (3)一个连接件可以和任意数目的其他构件和连接件连接。
               (4)当两个连接件进行直接连接时,必须由其中一个的底部到另一个的顶部。
               从C2风格的组织规则和结构图中,我们可以得出C2风格具有以下特点:
               (1)系统中的构件可实现应用需求,并能将任意复杂度的功能封装在一起。
               (2)所有构件之间的通信是通过以连接件为中介的异步消息交换机制来实现的。
               (3)构件相对独立,构件之间依赖性较少。系统中不存在某些构件将在同一地址空间内执行,或某些构件共享特定控制线程之类的相关性假设。
 
       SOA
        SOA(Service-Oriented Architecture,面向服务的架构)是一种粗粒度、松耦合服务架构,服务之间通过简单、精确定义接口进行通信,不涉及底层编程接口和通信模型。SOA可以看作是B/S模型、XML(标准通用标记语言的子集)/Web Service技术之后的自然延伸。
        Web Service是现在实现SOA的主要技术,是一个平台独立的,低耦合的,自包含的、基于可编程的web应用程序,可使用开放的XML(标准通用标记语言下的一个子集)标准来描述、发布、发现、协调和配置这些应用程序,用于开发分布式的互操作的应用程序。Web Service技术,能使得运行在不同机器上的不同应用无须借助附加的、专门的第三方软件或硬件,就可相互交换数据或集成。依据Web Service规范实施的应用之间,无论它们所使用的语言、平台或内部协议是什么,都可以相互交换数据。
        SOA支持将业务转换为一组相互链接的服务或可重复业务任务,可以对这些服务进行重新组合,以完成特定的业务任务,从而使业务能够快速适应不断变化的客观条件和需求。
 
       可扩展性
        该指标主要评价入侵检测系统是否易于配置修改和安装部署的能力,以适应新的攻击技术方法不断出现和系统环境的变迁需求。
 
       软件架构
        随着嵌入式技术的发展,特别是在后PC时代,嵌入式软件系统得到了极大的丰富和发展,形成了一个完整的软件体系,如下图所示。这个体系自底向上由3部分组成,分别是嵌入式操作系统、支撑软件和应用软件。
        
        嵌入式系统的软件架构
        嵌入式操作系统(Embedded Operating System,EOS)由操作系统内核、应用程序接口、设备驱动程序接口等几部分组成。嵌入式操作一般采用微内核结构。操作系统只负责进程的调度、进程间的通信、内存分配及异常与中断管理最基本的任务,其他大部分的功能则由支撑软件完成。
        嵌入式系统中的支撑软件由窗口系统、网络系统、数据库管理系统及Java虚拟机等几部分组成。对于嵌入式系统来讲,软件的开发环境大部分在通用台式计算机和工作站上运行,但从逻辑上讲,它仍然被认为是嵌入式系统支撑软件的一部分。支撑软件一般用于一些浅度嵌入的系统中,如智能手机、个人数字助理等。
        嵌入式系统中的应用软件是系统整体功能的集中体现。系统的能力总是通过应用软件表现出来的。
 
       实现方式
        IPSec可以在端系统或者安全网关中实现,也可以在现有的IP实现中集成IPSec,这种方法需要能够修改现有IP实现的源码;BITS(Bump In The Stack)实现方式是在已有的IP协议栈中实现IPSec,使之存在于IP协议和网络驱动器之间;BITW(Bump In The Wire)实现方式是在外部的加密机中实现IPSec,从而在两个路由器或两个主机之间形成安全隧道。
        IPSec的一个重要实现方式是基于VPN(Visual Private Network)的加密机制,由IPSec构成的加密IP隧道,提供了不同介质和地域网间的安全透明连接。
 
       微服务
        微服务是一种基于一组独立部署运行的小型服务来构建应用的方法。与传统的面向服务体系结构SOA应用相比,这些小型服务主要围绕应用系统业务能力来构建,采用尽量去中心化的机制管理,使用不同技术栈开发,通过轻量级通信机制交互。
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第22题    在手机中做本题