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基于耦合度的分布問題研究
基于耦合度的分布問題研究
【摘要】 本文主要討論分布式應(yīng)用系統(tǒng)中基于耦合度的用戶分布、功能分布和數(shù)據(jù)分布問題。
【關(guān)鍵詞】用戶分布，功能分布，數(shù)據(jù)分布，耦合度，領(lǐng)域知識，自動(dòng)構(gòu)造
隨著Client/Server結(jié)構(gòu)應(yīng)用系統(tǒng)復(fù)雜和擴(kuò)大，其數(shù)據(jù)、功能和用戶的分布問題變得日益突出。合理有效地設(shè)計(jì)MIS系統(tǒng)模型是MIS系統(tǒng)能否有效發(fā)揮效率的關(guān)鍵。通常處理這些問題都是軟件開發(fā)人員根據(jù)其以往的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)的好壞受人為因素影響很大，且方案因人而異。本文提出了基于耦合度的分布過程解決方案，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了一個(gè)分布的自動(dòng)生成工具。
一、 分布問題
當(dāng)我們根據(jù)系統(tǒng)的需求信息來設(shè)計(jì)基于三層Client/Server模型的MIS系統(tǒng)的時(shí)候，一個(gè)很重要的工作就是需要確定MIS系統(tǒng)由多少個(gè)客戶端、應(yīng)用程序服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組成，用戶、功能和數(shù)據(jù)是如何分布在客戶端、應(yīng)用程序服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上的。
對于一個(gè)MIS系統(tǒng)來說，我們都可以將它抽象分解為用戶集U={u1,u2,..,ul}、功能集F={f1,f2,..,fm}和數(shù)據(jù)集T={t1,t2,..,tn}。用戶通過調(diào)用功能集中的一些功能模塊，來存取數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)表。我們可以用圖1說明它們之間的關(guān)系：
本文所要討論的分布問題包括用戶分布(User Distribution)、功能分布(Function Distribution)和數(shù)據(jù)分布(Data Distribution)。用戶分布指的是根據(jù)系統(tǒng)的需求，決定如何在客戶端各個(gè)平臺上分配用戶，即每個(gè)客戶端允許哪些用戶使用。功能分布也稱處理(process)分布、事務(wù)(business)分布、邏輯(logic)分布，指的是如何在應(yīng)用程序服務(wù)器各個(gè)平臺上分配功能，即決定哪些功能適合在哪些平臺上完成。數(shù)據(jù)分布的粒度大小可以是數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)表、行、列等，我們這里討論的數(shù)據(jù)分布邏輯單元是數(shù)據(jù)表(以下簡稱數(shù)據(jù))，數(shù)據(jù)分布指的是如何在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器各個(gè)平臺上分配數(shù)據(jù)，即如何在服務(wù)器上組織這些數(shù)據(jù)。
二、耦合度的計(jì)算
在分布式MIS系統(tǒng)中，之所以有不同的客戶端、應(yīng)用程序服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，是因?yàn)橛脩糁g、功能之間和數(shù)據(jù)之間也存在著一種類似的不同“吸引力”。我們將這種“吸引力”取名為耦合度(Coupling Degree)。我們將兩個(gè)用戶分在同一個(gè)客戶端的可能性稱之為用戶耦合度，兩個(gè)功能分在同一個(gè)應(yīng)用程序服務(wù)器的可能性稱之為功能耦合度，兩個(gè)數(shù)據(jù)分在同一個(gè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的可能性稱之為數(shù)據(jù)表耦合度。這里討論耦合度，是因?yàn)轳詈隙仁欠植际組IS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)劃分的依據(jù)。耦合度是不同種因素的函數(shù)。
耦合度=f(因素1，因素2，…，因素n)
用戶耦合度 用戶之間所屬關(guān)系、距離和特殊要求等因素都可能影響用戶耦合度大小。企業(yè)的部門和職務(wù)之間的所屬關(guān)系構(gòu)成一棵部門職務(wù)關(guān)系樹或森林，葉結(jié)點(diǎn)為用戶。直接同屬一個(gè)部門的兩個(gè)用戶肯定比間接同屬一個(gè)部門的兩個(gè)用戶分在同一個(gè)客戶端的可能性要大。我們將兩個(gè)用戶到它們最近共同祖先的最大距離定義為兩個(gè)用戶之間的疏遠(yuǎn)度，當(dāng)兩個(gè)用戶分屬于兩棵關(guān)系樹時(shí)，它們的疏遠(yuǎn)度為￥ 。如圖2所示的部門職務(wù)關(guān)系樹中，用戶u1(職務(wù)1)和u4(職務(wù)3)之間的疏遠(yuǎn)度為2，用戶u1和u3(部門6)之間的疏遠(yuǎn)度為3 。疏遠(yuǎn)度越大其耦合度越小，我們給不同的疏遠(yuǎn)度以不同的權(quán)值，這樣就可以折算為耦合度值。
兩個(gè)用戶相距400米以內(nèi)肯定比兩個(gè)用戶相距1公里以上分在同一個(gè)客戶端可能性要大。兩個(gè)用戶相距越近，其耦合度越大，用戶相距遠(yuǎn)近給予不同的權(quán)值，以折算為耦合度值。針對企業(yè)的一些特殊要求，我們用程度詞來說明兩個(gè)用戶分在同一個(gè)客戶端的可能性，常見的程度詞如必須、盡可能、不可能、不能等等，我們給不同的程度詞以不同的權(quán)值，以折算為耦合度值。
功能耦合度 很明顯，調(diào)用功能1的所有用戶和調(diào)用功能2的所有用戶之間的關(guān)系越緊密，這兩個(gè)功能分在同一應(yīng)用程序服務(wù)器的可能性就越大。這種用戶調(diào)用功能的關(guān)系對功能耦合度影響較大，但其它因素也影響功能耦合度大小。
數(shù)據(jù)耦合度 功能存取數(shù)據(jù)的關(guān)系對數(shù)據(jù)耦合度影響較大。其它影響數(shù)據(jù)耦合度大小的因素包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特殊要求、MIS系統(tǒng)要求等。
三、 分布過程
用戶、功能和數(shù)據(jù)分布主要是確立Client/Server系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。我們這里主要討論基于耦合度的用戶、功能和數(shù)據(jù)劃分過程，用戶、功能和數(shù)據(jù)耦合度是我們進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)劃分的依據(jù)。用戶、功能、數(shù)據(jù)分布需要解決兩個(gè)問題：1）MIS系統(tǒng)由多少個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成。2）用戶、功能、數(shù)據(jù)是如何在這些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上分配的。這兩個(gè)問題的解決又是統(tǒng)一的，即如何進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的劃分。下面我們以用戶分布為例，來說明分布過程的具體步驟。
設(shè)企業(yè)的用戶集合U={u1,u2,…um}，Lu為客戶端分組劃分的用戶耦合度下限。我們的目標(biāo)是找出一個(gè)最小個(gè)數(shù)客戶端集合C={C1, C2, C3,…, Ck}，客戶端C1, C2, C3,…, Ckí U，滿足（1） C1,+C2+ C3+…+Ck =U。（2）任意Ci∈C，Cj∈C，i≠j 有Ci∩Cj=φ。（3）若RF(ui，uj)>=Lu，則用戶ui，uj 就在同一客戶端。
具體步驟如下：
第一步，計(jì)算用戶之間耦合度。這里RFd (ui,uj) 、RFc (ui,uj) 、RFs (ui,uj)分別表示用戶ui和uj之間由于距離、所屬關(guān)系、特殊要求等因素影響的耦合度。
RF(ui,uj)= RFd (ui,uj) +RFc (ui,uj) +RFs (ui,uj)+…
第二步，求用戶二元關(guān)系Ru。
Ru={<ui, uj > | " ui, uj ? U 且 RF(ui, uj)3 Lu }
第三步，求Ru的等價(jià)關(guān)系Ru挕?
Ru? t(Ru)
第四步，客戶端劃分C。
C=U/ Ru?/P>
分布是一個(gè)權(quán)衡的過程，不存在唯一正確的方案。必須兼顧目標(biāo)與限制，綜合考慮所有方面的因素。
四、分布的自動(dòng)生成工具
我們設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一個(gè)MIS系統(tǒng)輔助開發(fā)環(huán)境NDTool(Node Distributed Tool)，這是一個(gè)基于耦合度和領(lǐng)域知識的用戶、功能和數(shù)據(jù)分布的自動(dòng)生成工具。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程貫穿了我們所提出的思想和方法。
ECSL(Enterprise Concept Structure description Language)是一個(gè)企業(yè)概念結(jié)構(gòu)描述語言，主要用于獲取最終用戶所提供的企業(yè)的需求信息。采用中文的類自然語言形式，面向最終用戶。
DKDL(Domain Know
ledge Description Language)是一個(gè)領(lǐng)域知識描述語言，主要用于獲取領(lǐng)域?qū)＜以贛IS系統(tǒng)開發(fā)上所積累的經(jīng)驗(yàn)，并將所得到的領(lǐng)域知識存放于領(lǐng)域知識庫中。該語言面向領(lǐng)域軟件專家。
領(lǐng)域知識庫用于存放領(lǐng)域知識。由DKDL獲取的領(lǐng)域?qū)＜业拈_發(fā)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過分析、組織，所得到的結(jié)果保存在領(lǐng)域知識庫中。我們提供一組領(lǐng)域知識庫的操作接口，用于領(lǐng)域知識庫的存取和維護(hù)工作。
MADL（MIS System Architecture Description Language）是一個(gè)分布式MIS系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)描述語言，主要用于描述MIS系統(tǒng)中的用戶、數(shù)據(jù)和功能的分布情況。它是NDTool系統(tǒng)最后生成的結(jié)果。該語言面向軟件開發(fā)人員。
NDTool系統(tǒng)的工作流程。首先，將領(lǐng)域軟件專家所掌握的領(lǐng)域知識，描述成DKDL文本，經(jīng)過DKDL編譯器的編譯，并調(diào)用領(lǐng)域知識庫的接口將所分析的結(jié)果存入領(lǐng)域知識庫中。當(dāng)需要開發(fā)MIS系統(tǒng)時(shí)，企業(yè)最終用戶將他的需求信息用ECSL語言描述出來。通過ECSL編譯器進(jìn)行編譯，參考領(lǐng)域知識庫的有關(guān)領(lǐng)域知識，計(jì)算用戶、功能和數(shù)據(jù)耦合度，再根據(jù)耦合度進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的劃分，最后將結(jié)果用MADL語言描述出來。提供給開發(fā)人員進(jìn)行數(shù)據(jù)模型和模塊設(shè)計(jì)。
五、 結(jié)束語
本文圍繞基于耦合度的Client/Server結(jié)構(gòu)應(yīng)用程序的分布過程及其自動(dòng)生成工具的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了討論。分布問題具有一個(gè)不確定性的特點(diǎn)，同時(shí)分布將耗費(fèi)開發(fā)者大量的精力。如何合理地設(shè)計(jì)分布構(gòu)造方法以及設(shè)計(jì)分布的自動(dòng)生成工具是Client/Server系統(tǒng)開發(fā)過程中一個(gè)重要問題。
參考文獻(xiàn)：
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