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1、南京大学硕士研究生毕业论文摘婆摘要随着软件规模的日 益扩大， 软件系统的复杂性不断增加， 传统的软件可靠性设计在 实际的 应用中存在的问 题愈显不足。 具备自 适应地处理资源变化、 用户需求改变和系统 故障的能力成为保障软件系统可靠性设计的新要求。于是， 一种称作自 愈的软件可靠性新技术应运而生。目 前， 对于自 愈的研究已 从多方面展开。其中， 基于软件体系结构的自 愈研究占 有重要地位。主要因为，基于软件体系结构的自 愈研究利用软件体系结构能够提供对软件 系统关键属性、结构表达、 行为高层次的抽象的优势，为日 益庞大和复杂的软件系统的 自 愈研究提供了很好的切入点， 合理的软件体系结构为自
2、 愈的实施提供了基础。 基于软件体系结构的自 愈研究主要回 答如何构建易于检测、隔离、 修复的自 愈系统， 如何分析 设计适合加入自 愈机制的软件系统等问 题。本文就自 愈的概念、问 题空间、 研究现状、软件体系结构的 概念、软 件体系结构风 格、 软件体系结构同软件质量属性间的关系 进行了阐述，分析了 荃于软件体系结构的自 愈研究可行性， 在构件、 连接件和配置层次上， 剖析了 现有的墓于软件体系结构的自 愈研究方法。 并从软件体系结构的角度， 对如何构建自 愈系统进行讨论。 提出了一种在C 2 和 W e a v e s 风格基础上， 构造基于软件体系结构的自 愈系统的方法，并采用此方法对
3、实际的城域网 海量视听实时点 播信息系统进行设计，通过实验检验其可行性。关 键 字: 自 愈 ， 软 件 可 a lit . 容 错 ， 软 件 质 量 属 性 ， 软 件 体 系 结 构 ，C 2 . We a v e s南京大学硕士研究生毕业论文Ab s t r a c tAb s t r a c tWi t h t h e e x p a n s i o n o f s o f t w a r e s c a l e , s o ft w a r e i s b e c o m i n g m o r e a n d m o re c o m p l e x . S o ft w a r
4、 e d e p e n d a b i l i ty c o n f r o n t s w i t h s e r i o u s p r o b l e m s . T o c o u n t e r a c t t h e s e p r o b l e m s , a n e w t e c h n o l o g y c a l l e d “ S e l f - H e a l i n g “ h a s b e e n p r o p o s e d . S e l f - h e a l in g s y s t e m s a r e a n e m e r g i n g
5、 c l as s o f s o ft w a r e s y s t e m s t h a t e x h i b i t t h e a b i l i ty t o a d a p t t h e m s e l v e s a t tu n - t i m e t o h a n d l e s i t u a t i o n s s u c h a s re s o u r c e v a r i a b i l i t y , c h a n g i n g u s e r n e e d s , a n d s y s t e m f a u l t s .S o ft w
6、a r e A r c h i t e c t u r e p r o v i d e s t h e h i g h l e v e l a b s t r a c t i o n o f s o ft w a r e s y s t e m k e y a t t r i b u t e , s t r u c t u r a l e x p r e s s i o n s a n d b e h a v i o r s . T o t h e c o m p l e x a n d l a r g e s o ft w a r e , t h e s e c h a r a c t e
7、r i s t i c s c a n h e l p t o e n s u r e t h e i n t r o d u c t i o n o f S e l f - H e a l i n g . G o o d S o ft w a r e A r c h i t e c t u re c a n p r o v i d e a s u i t a b l e b ase me n t t o a c h i e v e S e l f - H e a l i n g . S o ft w a r e A r c h i t e c t u r e - B a s e d S e
8、l f - H e a l i n g a n s w e r t o t h e s e q u e s t i o n s s u c h as, h o w t o c o n s t r u c t a s o ft w a r e s y s t e m, w h i c h i s e a s y t o b e d e t e c t e d , i s o l a t e d a n d r e p a i r e d , h o w t o d e s i g n a n d a n a l y s i s s y s t e m , w h i c h S e l f -
9、H e a l i n g m e c h a n i s m i s e as y t o b e a d d e d i n , i s t h e o b j e c t o f t h e S o ft w a r e A r c h i t e c t u r e - B a s e d S e l f - H e a l i n gA t t h e b e g i nn i n g , w e i n t r o d u c e o u r e x p l o r i n g o n S e l f - H e a l i n g a n d S o f t w a r e A
10、r c h it e c t u r e , a n a l y s e s t h e f e as i b i l i t y o f A r c h i t e c t u r e - B a s e d S e l f - H e a l i n g a t t h e l e v e l o f c o m p o n e n t c o n n e c t o r a n d c o n f i g u r a t i o n . T h e n , a n a p p r o a c h o f U s i n g C 2 - s t y l e a n d We a v e s
11、 - s t y l e as b a s e f o r c o n s t r u c t i n g A r c h i t e c t u r e - B a s e d S e l f - H e a l i n g S y s t e m i s p r o p o s e d . A t l a s t w e g i v e a n e x p e r i e n c e o f p r a c t i c e .K e y w o r d : S e lf-H e a lin g . S o ft w are D e p en d ab ility , F au lt T o
12、 le ran c e , S o ft w areQ u a l i t y A tt r i b u t e , S o ft w a r e A r c h i t e c t u r e , C 2 ,We a v e s南京大学硕士研究生毕业论文第一章前言第一章前言1 . 1 研究背景随着网 络技术的迅速发展和广泛应用， 计算机技术已经渗透到人类社会的各个领 域，人们对计算机系统的依赖性越来越强。然而， 一个不容忽视的事实是: 计算系统从诞生之日 起，就饱受计算机系统错误的折磨。据报告，由于服务器的突然宕机给企业造 成的 经济损失 甚至可以 高 达 2 .7 万美元 汾钟 I 。 而
13、 据 G a r tn e r G r o u p 估算， 4 0 % 的 服 务器故 障是由 软件引起的汇 2 。 软件是计算机系统的神经中 枢， 在计算机系统中起着至关重要的 作用。正是由于软件的 特殊性，决定其在计算机系统可靠性研究中的重要地位。随着软件规模的不断增大，软件的复杂性日 益增加， 传统的软件可靠性设计在实际的应用中存在的问题日 益突出:I 、同先前的简单程序相比，目 前计算系统要复杂得多， 先前的程序的可靠性模型 须依据详细的软件说明， 但在目 前的计算系统中， 得到软件的 精确说明往往是不可能的。 2 、系统可接受的行为标准也是随着时间的推移和用户需求的变更而不断变化的，
14、 按照传统的假设， 采用精确说明的模型构造的系统极易受到意外状况的侵害;3 ,以 缩短软件开发周期为目 标的商业构件的被广泛采用，带来了在不可信构件基础上构建可靠软件系统的问 题。 4 、传统容错的做法是将系统设计成即使局部 发生故障，整体功能依然不变。然而再坚固的系统也会发生故障。明显， 传统的软件可靠性设计己 经很难胜任保证系统可靠性这一职责 3 。 于是， 不 仅开发人员卷入了 复杂的软件系统的构建中【 4 ， 终端用户也不得不加入软件系统维护的 队列，参加 “ 抗击”软 件故障的斗争中。 然而， 这一切都是与构建软件系统的初衷相违背的。这些无不引 起人们对于软件可靠性的重新认识和思考。
15、构建自 主、 安全、 可靠的软件系统已 经成为 人们的迫切需求。 要求计算系统在运行时时刻能够自 适应地处理诸如资 源变化、 用户需求变更和系统故障等问题; 对外界运行环境、内部运行状态变化和侵害表现出相当的弹性: 对可靠性的实现也由 先前的以 容错 为主， 转向故障预防( F a u lt P r e v e n t io n ) 、 故障 排除( F a u lt R e m o v a l) 、 容错( F a u lt T o le r a n c e ) , 故障预 测( F a u lt F o r e c a s t in g ) : T 四 个 方面 3 ， 可靠 性研究己 经
16、发展 到一个 新 的阶段。 模仿生 物特性的自 愈 ( 5 正是这一阶 段的 产物。尽管自 愈的 提出，为我们在复杂的计算环境下， 解决软件可靠性问 题给出了 一个新的解决思路。 但是，也对现有的软件系统提出了以 下的问 题:. 可重配置性:为了 支持 “ 愈” 这一动态过程， 软件系统的各成分可能要进行重新配置，如何保证系统重新配置前后的一致性、正确性。. 开放性: 为支持重配置这一过程， 必须访问 系统结构的各方面， 如何对软件结构基本成分及基本成分的变化进行描述。.自 适应性:自 愈系统必须具备自 适性。 适应性不仅指自 主地依据自 身的运行状态做出调整， 而且还能对周围环境的 变化做出反应。自 愈面对的是复杂的 计算环境， 它包括: 不断变化的用户需求、 不断演化的运行环境、 要求不断提高的南京大学硕士研究生毕业论文第一章前言服务质量。.自 主性:在处理故障能力方面，自 愈强调的是计算系统自 主地检侧、 隔离、 修复故障。上述问 题的解决都直接或间 接与软件体系结构有着密切关系: 可重配置性， 涉及验 证系统结构变化时体系结构的完整性
