面向網構軟件的系統建模與質量保障技術研究.pdf

1、網構軟件誕生于開放、難控的新型互聯網環(huán)境下，具有動態(tài)多變、自適應演化、多目標性等特征，給傳統軟件開發(fā)過程帶來了新的挑戰(zhàn)，受到國內外研究者的廣泛關注。為適應網構軟件的發(fā)展需求，需要探討新型網絡環(huán)境下網構軟件系統內在的基本規(guī)律，以高可信性等質量屬性為目標，創(chuàng)建一套新型的理論、方法和技術體系，同時以軟件體系結構作為核心制品，對網構軟件系統架構進行抽象描述，控制網構軟件系統的多重復雜性并保障相關質量屬性。
　　本文重點關注網構軟件在系統建

2、模以及質量屬性方面提出的新要求，提出了一種適用于網構軟件的體系結構描述語言――Breeze/ADL，通過采用元建模擴展技術，定義了質量屬性模型，使得在Breeze/ADL模型層次可集成質量屬性分析方法，滿足網構軟件在可信保障方面的需求。針對網構軟件演化特性，本文引入軟件控制理論思想，提出新型網構軟件體系結構演化框架，通過對構件行為定義進行驗證并修復，實現對網構軟件行為的有效控制。針對網構軟件多目標建模的需求，本文建立了Breeze/AD

3、L到其他體系結構模型的雙向映射，可用于維護不同體系結構模型間信息的一致性，為網構軟件建立多種相容的目標形態(tài)。
　　本文的主要工作和創(chuàng)新性包括以下幾個方面：
　　1.設計了適用于網構軟件系統抽象建模的體系結構描述語言――Breeze/ADL。通過分析網構軟件的典型特性以及建模需求，凝練出Breeze/ADL的設計原則，從體系結構、構件/連接件、配置、風格約束及演化操作五個方面定義Breeze/ADL的建模元素，對網構軟件主體化

4、特性進行表達。同時，Breeze/ADL中還定義了演化操作，為網構軟件演化提供語言層面的支持。基于Breeze/ADL定義，本文開發(fā)了體系結構建模工具Breeze，為Breeze/ADL模型提供可視化建模支持。
　　2.提出了可靠性模型和安全性模型。本文在模型中定義了可靠性分析方法和安全性分析方法中的核心屬性，借助元建模擴展技術，實現體系結構建模元素與分析方法核心屬性的關聯、綁定，擴展了Breeze/ADL的建模能力。在擴展后的B

5、reeze/ADL模型上，集成了馬爾科夫鏈分析方法和故障樹分析方法，并根據分析結果，定義產生式元素，指導體系結構調整。針對調整規(guī)則，建立形式化模型，確保調整規(guī)則的作用正確、有效。此外，在Breeze工具上已開發(fā)了相應的插件，實現了分析方法的自動執(zhí)行并給出可視化的分析結果。
　　3.設計了一種基于軟件控制理論的網構軟件演化框架。本文在Breeze/ADL描述的網構軟件模型基礎上，借助模型檢驗器NuSMV，驗證體系結構描述中的行為定義

6、是否存在沖突關系或缺乏必要的依賴條件；根據模型檢驗提供的反例信息，設計控制算法以及狀態(tài)轉移矩陣來標識構件行為的“合法”執(zhí)行范圍；并根據行為執(zhí)行范圍推導產生式定義，通過產生式的執(zhí)行，指導體系結構演化，從而對網構軟件行為進行控制。整個流程開發(fā)了相應工具進行支持。
　　4.設計了一種基于體系結構模型的雙向轉換框架。在轉換框架中，結合多種體系結構描述語言特性，凝練并設計體系結構核心建模集；針對建模集中的元素，設計處理框架并集成到雙向轉換引