基于cps实时系统面向方面qos建模

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1、摘要服务质量(QualityofService，QoS)是指与用户对服务满意程度相关的各种性能效果。在软件设计过程中，性能、可用性、可靠性和安全性等QoS方面决定了整个软件系统对于使用者而言是否“有用”，因此QoS是系统小可或缺的重要方面。面向对象软件丌发(Object．OrientedSoftwareDevelopment，OOSD)技术使得软件系统更容易设计和实现，并且具有良好的可复用性和可扩展性。然而在对象内部，性能、可用性、可靠性和安全性等QoS横切关注点的代码与核心关注点的代码混杂在一起，不仅降低了程序的可理解性，更严重限制了程序的呵复用

2、性和可扩展性，OOSD技术对此却无能为力。面向方面软件丌发(Aspect．OrientedSoflwareDevelopment，AOSD)技术继承并发展了OOSD的思想，它能深入到对象内部，将横切关注点抽取出来并进行模块化，与核心关注点完全分离。这有利于创建松散耦合的、可复用及可扩展的大型软件系统。用面向方面的方法对QoS建模显得顺理成章。随着传感技术、嵌入式计算技术和无线通信技术的发展，一场新的计算技术革命——CyberPhysicalSystems(CPSs)——已经开始兴起。正如因特网改变了我们与他人交互的方式一样，CPS将改变我们与物理世

3、界的交互方式。CPS这个全新的领域给我们带来大量的挑战，QoS保障便是其中之一。本文使用面向方面的方法对CyberPhysical网络环境下实时系统的QoS方面进行建模。首先介绍了分布式系统的QoS框架和分类学以及网络QoS的一些主要衡量指标，并分析了CPS系统的服务质量保障

4、’uJ题。然后应用关注点分离的思想，提出了基于通用建模环境(GenericModelingEnvironment，GME)的Petri网建模方法。具体地说，本文通过GME提供的一套元模型以及继承机制，定义了一个建模范式(即Petri网元模型)。接着使用该范式对基于组件的实时系

5、统的行为结构进行建模，并通过构造可达树的方法判断各个组件或者组件组合能否满足系统的QoS需求，进而剔除不合要求的组件或组件组合。最后通过一个战场增强现实系统(BattlefieldAugmentedRealitySystems，BARS)的实例来说明该建模方法的实际应用。关键词：面向方面建模；服务质量；实时系统ABS．1RACTABSTRACTQualityofService(QoS)referstotheperformanceofservicerelatedtousers’satisfaction．Inthesoftwaredesignproce

6、ss，performance，availability,reliability,andsecurityaspectsdeterminewhetherthewholesoftwaresystemiS”useful”forusersornot．Therefore，QoSisanessentialaspectofthesystem．TheObject—OrientedSoftwareDevelopment(OOSD)technologymakesiteasiertodesignandimplementsoftwaresystemswithgoodreus

7、abilityandscalability．However,withinanobject，performance，availability,reliability,andsecuritycodesforcrosscuttingconcernstanglewithcodesforcoreconcerns．Thisnotonlyreducestheintelligibilityofthecodes，butalsoseverelylimitsthereusobilityandscalabilityoftheprogram．TheOOSDtechnolog

8、ycandonothingtosolvethistanglingproblem．TheAspect—OrientedSoftwareDevelopment(AOSD)technologyhasinheritedanddevelopedtheideaofOOSD．Itcancompletelyseparatecrosscuttingconcernsfromcoreconcernsbyextractingthemfromtheinternalofanobjectandthenmodularizingthem．Thiswillhelptocreatelo

9、oselycoupled，reusableandscalablelarge-scalesoftwaresystems．It