一种基于多维总线的通用体系结构可视化建模方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于多维总线的通用体系结构可视化建模方法，该方法将需要建模的体系结构抽象为点和线的集合，制订了一种通用的可视化体系结构建模规范，借助于总线将各个子系统集成起来，支持多层多总线体系结构的建模，支持复杂系统的递归子系统的建模，支持交互接口之间传输数据的验证并支持用户自定义可视化建模元素，有效地提高体系结构可视化建模和维护效率。
【专利说明】一种基于多维总线的通用体系结构可视化建模方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于计算机软件【技术领域】，涉及一种基于多维总线的通用体系结构可视化 建模方法。
【背景技术】
[0002] 可视化建模是对现实世界的客观抽象。模型是对现实问题的逻辑抽象，能够从某 些侧面来现实系统的重要性质，忽略其相关细节，建模促进了需求的更好的理解、更清晰的 设计、更加容易维护的系统。〇MG(Object Management Group)组织发布了统一建模语言 (Unified Modeling Language，UML),其为开发团队提供标准通用的设计语言来开发和构建 计算机应用。然而UML语言重点描述是软件内部模块的细节，对于体系结构的建模并没有 太多涉及，由此衍生出多种体系结构可视化建模方法。
[0003] 软件体系结构建模，就是建立软件体系结构模型的方法和过程，它是以具体的形 式来表现系统的框架结构，能够帮助人们从全局的角度来把握整个系统的框架结构。然而 UML语言重点描述的是软件内部模块的细节，对于软件体系结构的建模并没有太多涉及，由 此衍生出多种软件体系结构可视化建模方法。
[0004] 软件体系结构建模主要关注的是系统的原子结构及其关系的组合，强调的是系统 架构的设计，然而现今没有一种统一的标准化软件体系结构建模方法，由此增加了用户对 于软件体系结构建模学习的成本。
【发明内容】
[0005] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于多维总线的通 用体系结构可视化建模方法，以解决现有技术中存在的缺乏统一的体系结构可视化建模标 准，造成各种体系结构建模的孤立存在，增加了用户的学习成本，降低了建模的效率的问 题。
[0006] 技术方案：为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0007] -种基于多维总线的通用体系结构可视化建模方法，首先建立可视化建模的基本 元素，所述基本元素包括子系统、数据总线、数据交互接口、控制总线、控制接口和系统标 识；
[0008] 所述子系统上设有数据交互接口和控制接口；
[0009] 所述数据总线通过数据交互接口与子系统连接，用于传输子系统之间交互的数 据；
[0010] 所述控制接口用于控制数据交互接口接收数据和发送数据；
[0011] 所述控制总线通过控制接口与子系统连接，用于传输命令给子系统；
[0012] 所述系统标识将子系统、子系统内的模块、数据交互接口、控制接口、数据总线以 及控制总线均进行区别标识；
[0013] 将需要传递的数据信号化，并利用不同的系统标识在数据总线和控制总线中注册 子系统之间的交互关系，用以识别不同子系统之间信号的传输。
[0014] 本发明将以点和线为基础的体系结构的建模方法进行抽象化，建立了各种建模的 基本元素，包括子系统、数据总线、数据交互接口、控制总线、控制接口和系统标识等；利用 数据总线和控制总线分别完成数据以及命令的传输，实现将数据和命令加以区分，然而这 两种总线在逻辑上是一个整体，可以适应子系统交互的不同数据类型，减轻了设计人员用 于各个子系统之间交互的建模，因此建模的通用性及扩展性有所提高；还引入了系统标识， 将相对独立的子系统分解为不同的模块，对模块与模块以及子系统与子系统之间的接口进 行对象化标识，借助系统标识可以清晰地描述了不同子系统的不同模块之间的通信；因为 信号交互可以直接匹配不同的数据交互接口和控制接口，而不需要遗留给上层的应用程序 识别，所以为了便于数据传输，本发明采用信号交互的模式，首先将数据信号化，然后将交 互关系在总线上注册好，刻画各个子系统之间的数据交互，实现数据信号的自动化匹配；用 户可以自由扩展可视化建模元素，只要建模元素上有控制端口和数据接收端口即可。
[0015] 作为优选的，在本发明中，所述控制接口支持验证数据交互接口中数据的有效性。 有效地减少了不合法数据的输入，保证数据输入的有效性。
[0016] 进一步的，在本发明中，可以根据用户需求可以简单便捷地进行递归子系统的扩 展。首先，在所述子系统内有递归子系统扩展口用于设置递归子系统，所述递归子系统与子 系统的结构相同，递归子系统上的控制接口和该递归子系统所属的子系统上的控制接口连 通，递归子系统上的数据交互接口和该递归子系统所属的子系统上的数据交互接口连通。 与此同时，在本发明中，所述系统标识中包含对递归子系统的区别标识。这样递归子系统的 设置与交互方法都与子系统完全一样，可扩展性强。
[0017] 有益效果：
[0018] 本发明提供的一种基于多维总线的通用体系结构可视化建模方法，抽象以点和线 为基础的体系结构的建模方法，定义了基本的建模元素，采用总线将不同子系统的模块进 行集成，刻画各个子系统之间的数据交互，并在数据端口验证数据的有效性，支持复杂的递 归系统的可视化建模。
[0019] 本发明具有以下优点：
[0020] (1)数据总线和控制总线在逻辑上是一个整体，可以适应不同子系统交互的不同 数据类型，减轻了设计人员用于各个子系统之间交互的建模，采用总线集成提高了建模的 通用性和扩展性，统一了体系结构可视化建模方法，形成了统一的建模规范，用户可以自由 扩展可视化建模元素，只要建模元素上有控制端口和数据接收端口；
[0021 ] (2)控制接口验证数据的有效性，有效了减少了不合法数据的输入，保证数据输入 的有效性；
[0022] (3)采用信号交互的模式进行交互，因为信号交互可以直接匹配不同的数据接口 和控制接口，而不需要遗留给上层的应用程序识别，提高了交互的便捷性；
[0023] (4)本发明方法，从现有的体系建模的基础出发形成一种统一的体系结构可视化 建模标准，降低了用户的学习成本，提高了建模效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1为本发明中建模的基本元素图；
[0025] 图2为面向体系结构的可视化建模方法的建模结构图；
[0026] 图3为基于Chord协议的P2P网络的逻辑结构图；
[0027] 图4为实施例中建模的基本元素图；
[0028] 图5为本发明方法对实施例的建模图。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0030] 如图1所示，本发明的建模方法包括以下建模的基本元素：子系统3、控制总线1、 数据总线2、控制接口 4、数据交互接口 5和系统标识；子系统3内还可以增加递归子系统6 作为局部放大设计。
[0031] 图2为本发明的建模结构图。图中可见，包括数据总线2和控制总线1，以及设置 在这两条总线上的多个子系统，每个子系统3上都设有控制接口 4和数据交互接口 5,控制 总线1通过控制接口 4分别与子系统连接；数据总线2通过数据交互接口 5分别与子系统 3连接；其中一个子系统3上还设有递归子系统6,递归子系统6的结构与子系统3相同，并 且递归子系统6上的控制接口和该递归子系统6所属的子系统3上的控制接口 4连通，递归 子系统6上的数据交互接口和该递归子系统6所属的子系统3上的数据交互接口 5连通。
[0032] 为了使子系统3间方便地进行数据交互，需要将数据信号化，由此定义了系统标 识及不同子系统3间的交互关系；
[0033] 如图2所示，子系统3上的控制接口 4被标识为C ;子系统3上的数据交互接口 5 分别被标识为PI. . Pn
[0034] 子系统3被标识为Μ,因此,x#子系统上的控制接口被标识为Mx. C ;x#子系统上的 数据交互接口被标识为Mx. PI、Mx. P2、.......Mx. Pn。
[0035] 具体的，举个例子，如图2所示，共有3个子系统3,分别为1#子系统、2#子系统和 1#子系统；其中1#子系统上的控制接口被标识为：Ml. C，1#子系统上的数据交互接口被标 识为Ml. P1、M1. P2 ;2#子系统上的控制接口被标识为：M2. C，2#子系统上的数据交互接口被 标识为 M2. Ρ1、Μ2· Ρ2、Μ2· P3。
[0036] 在系统标识的帮助下，可以简便地表明信号之间的传递关系，如要表示1#子系 统上的数据交互接口 Ρ1和2#子系统上的数据交互接口 Ρ3的交互关系，则可以表示为 Ml. PI <--- M2. P3〇
[0037] 将所有需要使用的交互关系在总线中进行注册，可以实现数据信号的自动化匹 配，可以直接匹配不同的数据接口和控制接口，而不需要遗留给上层的应用程序识别。
[0038] 下面以具有代表性的以CHORD为基础的P2P网络系统作为具体的实例来说明发明 内容。
[0039] 图3是基于CHORD协议的P2P网络逻辑结构模型，为了对其进行建模，把P2P网络 上每个节点抽象为一个服务实体，在服务实体中定义了以CHORD协议、TCP协议、IP协议为 基础的交互逻辑，通过协议的交互为外部提供服务功能。服务实体与服务实体之间通过简 单的链路环境连接，构成一个通信环境。
[0040] 如图4所示，是为本实施例的基本建模元素图。定义了最基本的建模元素协议件 7、服务件8、链路件9以及环境件10,它们都有同样的逻辑结构，控制接口、数据交互接口以 及服务件都以协议件7为基础通过局部放大设计来定义具体的服务，环境件10支持递归子 环境（复杂系统）定义。将本【具体实施方式】与本建模方法加以对应则有以下对应关系：
[0041] 协议件7为以椭圆抽象表示的子系统，包含有一个控制接口以及一个数据交互接 Π ；
[0042] 服务件8为以圆角矩形抽象表示的子系统，包含一个控制接口以及数据交互接 口，并包含若干个递归定义的协议件7的子系统，多个协议件7的子系统进行交互对外提供 服务；
[0043] 环境件10是以直角矩形抽象表示的子系统，包括一个控制接口以及若干个数据 交互接口，并包含由服务件8组成的递归子系统；
[0044] 链路件9是由数据总线和两个数据交互接口组成，用于服务实体（包括协议件7、 服务件8、环境件10)之间的连接。
[0045] 在图4的基础上，图5是最终的基于CHORD协议的P2P网络体系结构的模型图。为 了方便描述表示，将图3中任选5节点（它们在逻辑上相互连通，并组成一个环）抽象为服 务实体 nl、n2、n3、n4、n5。
[0046] 由图5可知，环境件中包含服务件（递归子系统）nl，n2，n3，n4，n5和链路 el, e2, e3, e4, e5
[0047] 服务件 nl、n2、n3、n4、n5 上的控制端 口分别标识为 nl. c、n2. c、n3. c、n4. c、n5. c, 服务件nl、n2、n3、n4、n5上的数据交互端口分别标识为：nl. pi、nl. p2、n2. pi、n2. p2、 n3. pl> n3. p2> n4. pl> n4. p2> n5. pl> n5. p2 ；
[0048] 服务件111、112、113、114、115的控制端口和数据交互接口的数据通过链路61、62、 63、 e4、e5的控制端口和数据交互接口分别传输到控制总线和数据总线上。
[0049] 假设服务件nl端口 nl. pi与服务件n5的端口 n5. pi之间存在交互关系为 nl. pi ―― n5. pl，将此交互关系注册在总线中，实现数据的自动化匹配，以此类推，最终可 实现不同服务件之间任意端口间的通信。
[0050] 服务件n2包括协议件m_chord、m_tcp和m_ip作为递归子系统，协议件m_chord、 m_tcp和m_ip上分别有各自的控制接口和数据交互接口，如m_chord上的控制接口标识为 m_chord. c，m_chord上的数据交互接口有2个，分别标识为m_chord. pi和m_chord. p2。协 议件上的控制端口和数据端口分别连接到控制总线和数据总线上，最终实现协议件与不同 服务件的任意端口之间的通信。
[0051] 综上所述，本方法统一了不同标准的体系结构可视化建模方法，定义了基本的可 视化建模元素，并在此基础上支持用户自定义建模元素，具有良好的规范性和扩展性。
[0052] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本【技术领域】的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1. 一种基于多维总线的通用体系结构可视化建模方法，其特征在于：建立可视化建模 的基本元素，所述基本元素包括子系统、数据总线、数据交互接口、控制总线、控制接口和系 统标识； 所述子系统上设有数据交互接口和控制接口； 所述数据总线通过数据交互接口与子系统连接，用于传输子系统之间交互的数据； 所述控制接口用于控制数据交互接口接收数据和发送数据； 所述控制总线通过控制接口与子系统连接，用于传输命令给子系统； 所述系统标识将子系统、数据交互接口、控制接口、数据总线以及控制总线均进行区别 标识； 将需要传递的数据信号化，并利用不同的系统标识在数据总线和控制总线中注册子系 统之间的交互关系，用以识别不同子系统之间信号的传输。
2. 根据权利要求1所述的一种基于多维总线的通用体系结构可视化建模方法，其特征 在于：所述控制接口支持验证数据交互接口中数据的有效性。
3. 根据权利要求1所述的一种基于多维总线的通用体系结构可视化建模方法，其特征 在于：所述子系统内有递归子系统扩展口用于设置递归子系统，所述递归子系统与子系统 的结构相同，递归子系统上的控制接口和该递归子系统所属的子系统上的控制接口连通， 递归子系统上的数据交互接口和该递归子系统所属的子系统上的数据交互接口连通。
4. 根据权利要求3所述的一种基于多维总线的通用体系结构可视化建模方法，其特征 在于：所述系统标识中包含对递归子系统的区别标识。
【文档编号】G06F17/50GK104156532SQ201410404962
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2014年8月15日
【发明者】沈军, 高文 申请人:东南大学