基于动态软件系统构成软件自适应性研究

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1、基于动态软件系统构成软件自适应性研究第一章绪论1.1研究背景　　基于动态软件系统构成软件自适应性研究第一章绪论1.1研究背景随着计算机技术的发展，传统软件以手工静态部署的方式已经不能满足开放环境下的软件需求，云计算、物联网等概念兴起，对软件开发的新模型、新方法和技术带来了机遇和挑战。软件系统应当具备对动态环境的适应性，这种适应性应当能够感知环境的变化，通过调整自身的结构实现静态或动态演化。与软件技术有关的三个要素是现实中问题特征，人的思维活动，以及软件平台。软件的开发活动是通过人的思维活动，在特定的平台上解决现实中问题的过程，而软件开发的难点在于如何缩小三个要素

2、之间的语义鸿沟。因特网的发展使得人们的生活与软件越来越紧密，具有计算能力的移动设备大量的出现，软件的结构和规模越来越复杂，这使得软件的开发活动面临各种各样新的问题，主要体现在以下几个方面：软件在管理和维护方面的压力越来越大，这主要是由于软件的规模越来越大，软件结构越来越复杂，许多大型的软件拥有千万行代码的级别，软件管理和维护的工作也越来越繁重和复杂，直接导致维护人员的快速增长，耗费大量的人力。促使开发人员寻求新的软件模型、开发技术和方法，使软件具有一定的自适应性，能够在运行过程中对自身进行调整，降低人工维护费用。软件健壮性需求的增加，现阶段的软件已经完全融入到人

3、们的日常生活中，如购物、交通、地图等，软件的失效或错误也会导致很大的损失。作为一种人工制品，软件系统是对现实中需求的一种实现。需求的不断变化也使得面向用户的软件和设计时刻存在差距，软件的健壮性需求难以保证，软件系统应能支持及时地在线应对需求变化，这就要求软件系统能够在运行时根据需求的变化进行自适应演化。1.2软件自适应相关研究动态环境下对软件自适应的研宄得到越来越多的重视，自适应的研宄技术主要包括感知技术、决策技术和执行技术。在环境感知方面，环境信息就是一组描述环境实体状态的变量，环境感知系统能够察觉环境实体状态信息的变化，并作为进一步的决策和演化的依据，环境感

4、知主要处理底层的原始数据和高层的抽象数据之间的融合以及数据的管理；在决策方面，系统根据感知的信息做出调整决策来满足目标，系统决策关注决策模型的扩展性、决策算法的智能性以及策略的表示；在执行方面，研究集中在软件动态演化[4]，以及如何保证方法实施的正确性。普适计算服务计算[8]、软件Agent[_等领域的大量研究促进了软件自适应的不断发展，并取得了大量的研宄成果，文献[1]较为全面的阐述了自适应软件的特征、问题及挑战。为了较为全面的介绍自适应各个环节的技术，本文以国内外比较有代表性的自适应项目来阐述相关研究。研究方法主要体现在三类：基于体系结构的方法，基于智能实体

5、模型以及基于中间件支撑平台和应用程序框架。这种分类方法并不是正交的，主要起到一个指导性的分类。很多项目如Rainbodash;个提供新闻信息服务的门户网站，新闻内容主要由文字、图像、音频和视频体现，系统服务的期望目标是在保证网站提供功能性服务的前提下，尽量的提高系统的质量属性。Znn.的体系结构如图5.1所示。系统和自适应有关的主要质量属性如表5.1所示：从权衡软件的质量属性的角度来考虑，将软件的质量属性的均衡机制加入到自适应的决策中，自适应触发后，决策块在多种可选的动作中依据收益效用值的计算选择最优的自适应动作，使得自适应的的方式更加准确和灵活，开发者和用户之

6、间的综合收益更高，达到更好的软件目标。由4.2.1节中给出的决策模型中分析，与最优动作选择的因素有四个，分别是可监测的环境变化和属性、质量属性的偏好、可选动作集以及执行动作对质量属性的影响。接下来分别对这四个要素建模。结论动态变化的环境下软件系统应该具备自适应性，来对软件自身和环境变化进行自主的调整。软件体系结构作为软件系统的一种高层组织结构，它具备反射性、动态性、推理性和可信性等特征，能够从监测、分析、决策和执行各个阶段来支持自适应全过程。结合现有的对于软件自适应以及软件体系结构的研究，本文的主要工作如下：首先，本文提出了一个基于构件系统的软件自适应框架，以模

7、块分离、框架扩展、组件协作为原则来组织框架的各个部分。框架包括用户层、控制层和目标层。用户层是系统面向用户提供的接口，包括获取系统自适应需求，自适应规则描述；控制层包括监测器、分析模块、决策器以及自适应规则库，自适应规则库支持在线的扩展；目标层包括可维护的软件体系结构元层以及与之关联的基层，基于体系结构的调整首先是通过对体系结构元层实体的调整，进而通过反射机制将这种调整映射到基层系统。