基于耦合度的分布问题研究

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【摘要】 本文主要讨论分布式应用系统中基于耦合度的用户分布、功能分布和数据分布问题。

【关键词】用户分布，功能分布，数据分布，耦合度，领域知识，自动构造

随着Client/Server结构应用系统复杂和扩大，其数据、功能和用户的分布问题变得日益突出。合理有效地设计MIS系统模型是MIS系统能否有效发挥效率的关键。通常处理这些问题都是软件开发人员根据其以往的开发经验，设计的好坏受人为因素影响很大，且方案因人而异。本文提出了基于耦合度的分布过程解决方案，并在此基础上实现了一个分布的自动生成工具。

一、 分布问题

当我们根据系统的需求信息来设计基于三层Client/Server模型的MIS系统的时候，一个很重要的工作就是需要确定MIS系统由多少个客户端、应用程序服务器和数据库服务器组成，用户、功能和数据是如何分布在客户端、应用程序服务器和数据库服务器上的。

本文所要讨论的分布问题包括用户分布(User Distribution)、功能分布(Function Distribution)和数据分布(Data Distribution)。用户分布指的是根据系统的需求，决定如何在客户端各个平台上分配用户，即每个客户端允许哪些用户使用。功能分布也称处理(process)分布、事务(business)分布、逻辑(logic)分布，指的是如何在应用程序服务器各个平台上分配功能，即决定哪些功能适合在哪些平台上完成。数据分布的粒度大小可以是数据库、数据表、行、列等，我们这里讨论的数据分布逻辑单元是数据表(以下简称数据)，数据分布指的是如何在数据库服务器各个平台上分配数据，即如何在服务器上组织这些数据。

二、耦合度的计算

在分布式MIS系统中，之所以有不同的客户端、应用程序服务器和数据库服务器，是因为用户之间、功能之间和数据之间也存在着一种类似的不同“吸引力”。我们将这种“吸引力”取名为耦合度(Coupling Degree)。我们将两个用户分在同一个客户端的可能性称之为用户耦合度，两个功能分在同一个应用程序服务器的可能性称之为功能耦合度，两个数据分在同一个数据库服务器的可能性称之为数据表耦合度。这里讨论耦合度，是因为耦合度是分布式MIS系统网络节点划分的依据。耦合度是不同种因素的函数。

两个用户相距400米以内肯定比两个用户相距1公里以上分在同一个客户端可能性要大。两个用户相距越近，其耦合度越大，用户相距远近给予不同的权值，以折算为耦合度值。针对企业的一些特殊要求，我们用程度词来说明两个用户分在同一个客户端的可能性，常见的程度词如必须、尽可能、不可能、不能等等，我们给不同的程度词以不同的权值，以折算为耦合度值。

数据耦合度 功能存取数据的关系对数据耦合度影响较大。其它影响数据耦合度大小的因素包括数据库系统的特殊要求、MIS系统要求等。

三、 分布过程

具体步骤如下：

第一步，计算用户之间耦合度。这里RFd (ui,uj) 、RFc (ui,uj) 、RFs (ui,uj)分别表示用户ui和uj之间由于距离、所属关系、特殊要求等因素影响的耦合度。

RF(ui,uj)= RFd (ui,uj) +RFc (ui,uj) +RFs (ui,uj)+…

第二步，求用户二元关系Ru。

Ru={<ui, uj > | " ui, uj ? U 且 RF(ui, uj)3 Lu }

第三步，求Ru的等价关系Ru挕?

Ru? t(Ru)

第四步，客户端划分C。

C=U/ Ru?/P>

分布是一个权衡的过程，不存在唯一正确的方案。必须兼顾目标与限制，综合考虑所有方面的因素。

四、分布的自动生成工具

我们设计和实现了一个MIS系统辅助开发环境NDTool(Node Distributed Tool)，这是一个基于耦合度和领域知识的用户、功能和数据分布的自动生成工具。该系统设计过程贯穿了我们所提出的思想和方法。

ECSL(Enterprise Concept Structure description Language)是一个企业概念结构描述语言，主要用于获取最终用户所提供的企业的需求信息。采用中文的类自然语言形式，面向最终用户。

DKDL(Domain Knowledge Description Language)是一个领域知识描述语言，主要用于获取领域专家在MIS系统开发上所积累的经验，并将所得到的领域知识存放于领域知识库中。该语言面向领域软件专家。

领域知识库用于存放领域知识。由DKDL获取的领域专家的开发经验，经过分析、组织，所得到的结果保存在领域知识库中。我们提供一组领域知识库的操作接口，用于领域知识库的存取和维护工作。

MADL（MIS System Architecture Description Language）是一个分布式MIS系统体系结构描述语言，主要用于描述MIS系统中的用户、数据和功能的分布情况。它是NDTool系统最后生成的结果。该语言面向软件开发人员。

NDTool系统的工作流程。首先，将领域软件专家所掌握的领域知识，描述成DKDL文本，经过DKDL编译器的编译，并调用领域知识库的接口将所分析的结果存入领域知识库中。当需要开发MIS系统时，企业最终用户将他的需求信息用ECSL语言描述出来。通过ECSL编译器进行编译，参考领域知识库的有关领域知识，计算用户、功能和数据耦合度，再根据耦合度进行网络节点的划分，最后将结果用MADL语言描述出来。提供给开发人员进行数据模型和模块设计。

五、 结束语

本文围绕基于耦合度的Client/Server结构应用程序的分布过程及其自动生成工具的实现进行了讨论。分布问题具有一个不确定性的特点，同时分布将耗费开发者大量的精力。如何合理地设计分布构造方法以及设计分布的自动生成工具是Client/Server系统开发过程中一个重要问题。

参考文献：

[1] 陆汝钤，金芝，万荣林，夏幼明 基于领域知识的需求信息获取软件学报，Vol.7，No. 3，1996

[2] 赵洪彪，周立柱 Client/Server结构系统中的处理分布计算机科学，Vol. 24，No.5，1997

[3] 张左梁 C/S应用系统设计的新概念和新技术计算机科学，Vol.24，No.1，1997