软考-系统架构设计师-第十章 系统质量属性和架构评估

10.1 软件系统质量属性

• 基本概念
  软件系统质量属性是一个系统的可测量或可测试的属性，基于软件系统的生命周期，可以将软件的质量属性分为开发期的质量属性和运行期的质量属性。
  

属性子属性作用及要点开发期质量属性易理解性指设计被开发人员理解的难以程度开发期质量属性可扩展性软件因新需求或需求变化而增加新功能的能力，也称灵活性开发期质量属性可重用性指重用软件系统或某一部分的难易程度开发期质量属性可测试性对软件的测试以证明其满意需求规范的难易程度开发期质量属性可维护性当需要修改缺陷、增加功能、进步质量属性时，辨认修改点并实施修改的难易程度开发期质量属性可移植性将软件从一个运行环境转移到另外一个差别的运行环境的难易程度运行期质量属性性能软件系统实时提供相应服务的能力，如速率、吞吐量和容量等运行期质量属性安全性软件系统同时兼顾向合法用户提供服务，以及制止非授权访问的能力运行期质量属性可伸缩性当用户数和数据量增加时，软件系统维持高服务质量的能力运行期质量属性互操作性软件系统和其他系统交换数据和相互调用服务的难易程度运行期质量属性可靠性软件系统在一定时间内持续无端障运行的能力运行期质量属性可用性系统在一定时间范围内正常工作的时间占比运行期质量属性鲁棒性软件系统在非正常情况下（用户进行非法操作、相关软硬件系统发生故障）仍能正常运行的能力，也叫健壮性或容错性

• 面向架构评估的质量属性
  在架构评估过程中，评估人员普遍关注的质量属性
  

属性子属性作用及要点性能性能效率指标：处理任务所需要的事件或单位时间内的处理量可靠性容错出现错误仍能保证系统精确运行， 且自动修正错误可靠性健壮性错误不对系统产生影响， 按既定步伐忽略错误可用性可用性正常运行的时间比例安全性安全性系统向合法用户提供服务并制止非法用户的能力可修改性可维护性局部修复使故障对架构的影响最小化可修改性可扩展性因疏松耦合更轻易实现新特性/性能， 不影响架构可修改性结构重组不影响重组进行灵活配置可修改性可移植性顺应于多种环境（硬件平台、语言、操作系统）功能性功能性需求的满意程度可变性可变性整体架构可变互操作性互操作性通过可视化或接口方式提供更好的交互操作体验常见的质量属性和应对步伐
（1）. 可用性。

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  • 错误检测：心跳、ping/echo、异常
    
  
  
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  • 错误规复：表决、主动冗余、被动冗余、重新同步、内测、检查点/回滚。
    
  
  
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  • 错误避免：服务下线、事件、进程监控器
    （2）. 性能
    
  
  
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  • 资源的需求：减少处理事件时对资源的占用、减少处理事件的数量、控制资源的利用
    
  
  
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  • 资源管理： 并发机制、增加资源
    
  
  
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  • 资源仲裁： 先来先服务、固定优先级、动态优先级、静态调治
    （3）. 可修改性
    
  
  
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  • 局部化修改：高内聚低耦合、预测变更、利用模块通用
    
  
  
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  • 防止连锁反应：信息隐藏、维持现有接口、限定通讯路径、利用中介
    
  
  
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  • 推迟绑定时间：运行时注册、多态、配置文件
    
  
  

（4）.安全性

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  • 反抗攻击： 用户身份验证、用户授权、维护数据的机密性和完整性、限定暴露、限定访问
    
  
  
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  • 检测攻击： 入侵检测系统
    
  
  
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  • 从攻击中规复：规复状态、辨认攻击者
    
  
  

• 质量属性场景形貌
  质量属性场景是一种面向特定质量属性的需求，由刺激源、刺激、环境、成品、相应、相应度量组成
  （1）. 刺激源：生成该刺激的实体（人、盘算机系统或者其他刺激器）
  （2）. 刺激（Stimulus）：指当刺激源到达系统时需要思量的条件
  （3）. 环境（Environment）：指该刺激在某些条件内发生。当鼓励发生时，系统可能处于过载、运行或者其他情况
  （4）. 成品（Artifact）： 某个成品被鼓励，可能是整个系统也可能是系统的一部分
  （5）. 相应（Response）：当鼓励到达后所接纳的举措
  （6）. 相应度量（Measurement）: 当相应发生时，应当可以或许以某种方式对其进行度量，以对需求进行测试。
  

10.2 系统架构评估

系统架构评估是在对架构分析、评估的基础上，对架构策略的选取进行决议，通常分为：
（1）基于观察问卷或者检查表的方法：缺点是很大程度上依赖评估人员的主观判断。
（2）基于场景的评估：应用在架构权衡分析法（ATAM）和软件架构分析方法（SAAM）中。
（3）基于度量的分析方法: 建立质量属性和度量之间的映射原则-> 软件文档中获取度量信息 -> 分析推导系统质量属性

• 系统架构评估中的重要概念
  

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  • 敏感点：实现质量目标应该注意的点，是一个或者多个构件的特性
    
  
  
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  • 权衡点：影响多个质量属性的敏感点
    
  
  
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  • 风险承担者或利益相关人：影响体系结构或被体系结构影响的群体
    
  
  
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  • 场景：确定架构质量评估目标的交互机制，一样寻常采用触发机制、环境和影响三方面来形貌。
    
  
  

• 系统架构评估方法
  

（1）软件架构分析方法（Software Architecture Analysis Method， SAAM），是最早形成文档并得到广泛应用的软件架构分析方法。SAAM重要输入是
题目形貌、需求说明和架构形貌 ，其分析过程重要包括：场景开发、架构形貌、单个场景评估、场景交互和总体评估。

（2）架构权衡分析法（Architecture Tradeoff Analysis Method， ATAM）。ATAM是一种架构评估方法，重要在系统开发前，针对性能、可用性、
安全性和可修改性等质量属性进行评价和折中。传统的ATAM可以分为4个重要运动阶段，包括需求网络、架构视图形貌、属性模型构造和分析、架构决议与
折中，整个评估过程强调以属性作为架构评估的焦点概念。
当代的ATAM方法采用效用树对质量属性进行分类和优先级排序。用ATAM方法评估软件体系结构分为演示、观察和分析、测试和报告，如下图

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  • 阶段1 演示（Presentation）
    利用ATAM评估软件体系结构的初始阶段，包括以下三个步骤：
    a. 先容ATAM：形貌ATAM的评估过程
    b. 先容业务驱动因素：着重业务视角，提供有关系统功能、重要利益相关方、业务目标和其他限定等信息。
    c. 先容要评估的体系结构：侧重可用性和体系结构的质量要求
    
  
  
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  • 阶段2 观察和分析
    利用ATAM技能评估架构的第二个阶段，对一些关键题目彻底观察，包括以下三个步骤：
    a. 确定架构方法： 涉及可以或许理解系统关键需求的关键架构方法
    b. 生成质量属性效用树： 确定最重要的质量属性，并确定优先序次。
    c. 分析体系结构方法： 彻底观察和分析，找出处理相关质量属性的方法。包括4个重要阶段：观察架构方法 -> 创建分析题目 ->
    分析题目答案-> 找出风险、 非风险、敏感点和权衡点。
    
  
  
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  • 阶段3 测试
    a. 头脑风暴和优先场景：将头脑风暴的优先列表与生成质量属性效用树中所获取的优先方案进行比较
    b. 分析架构方法
    
  
  
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  • 阶段4 报告ATAM
    提供评估期间所有的报告，呈现给利益相关者
    
  
  

评估方法的对比见下表
项目SAAMATAM特定目标通过步伐文档验证体系结构，注重发现潜在题目，可用于评价单系统或进行多系统的比较确定在多个质量属性之间折中的须要性评估技能场景技能场景技能、开导式分析方法质量属性可修改性是重要分析内容性能、可用性、安全性和可修改性风险承担者所有到场者场景和需求网络过程中的相关人架构形貌围绕功能、结构和分配形貌五个基本结构及其映射关系方法运动场景开发、体系结构形貌、单个场景评估、场景交互和总体评估演示、观察和分析、测试和报告知识库可复用性不涉及有基于属性的体系模型，可复用方法验证（应用范畴）空中交通管制系统、嵌入式音频系统、修正控制系统仍在研究中（3）成本效益分析法（Cost Benefit Analysis Method， CBAM） 分为整理场景-> 对场景进行求精 -> 确定场景的优先级-> 分配效用->
架构策略涉及哪些质量属性及相应级别 -> 利用内插法确定“期望的”质量属性相应级别的效用-> 盘算各架构策略的总收益 ->
根本受成本限定影响ROI选择架构策略。
（4）其他评估方法

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  • SAEM方法：将软件架构看作一个最终产品以及涉及过程中的一个中央产品，从外部质量属性和内部质量属性阐述的评估模型。
    
  
  
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  • SAAB Net方法：辅助架构的定性评估，帮助诊断软件题目的可能原因，分析架构中的修改给质量属性带来的映像、预测架构的质量属性，帮助架构设计人员做决议。
    SAABNet度量的对象包括架构属性、质量准则和质量因素。
    
  
  
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  • SACMM方法：一种软件架构修改的度量方法，起首基于内核定义差别度量准则来盘算两个软件架构之间的间隔，然后分析对象之间的相似性。
    
  
  
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  • SASAM方法：：通过对预期的架构和实际架构进行映射和比较来静态的评估软件架构。
    
  
  
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  • AALRRA方法：是软件架构可靠性风险评估方法，利用动态复杂度准则和动态耦合度准则来定义组件和连接件的复杂性因素。
    
  
  
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  • AHP方法：把定性分析和定量盘算相结合，对各种决议因素进行处理。
    
  
  
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  • COSMIC+UML方法：针对差别表达方式的软件架构，采用同一的软件度量COSMIC方法来进行度量和评估。
    
  
  

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