基于体系结构的网构软件自适应方法

作为网构软件的基本特性之一,自适应性是指软件系统在预设策略的指导下自动地监测系统状态信息,并在必要时对自身进行调整,以提供更好的服务.针对网构软件可适应性、自适应可操作性及适应结果可信性3个基本问题,提出了一种以体系结构为中心的网构软件自适应方法,即监测、分析、规划、实施等自适应活动均围绕软件体系结构展开,其中,网构软件运行状态和行为以运行时软件体系结构的方式实时展现和在线调整;自适应相关知识通过软件体系结构记录、组织和加工,以实现系统状态和行为的自动分析和调整规划.     

PC操作系统的现状和展望--从DOS到Windows

前些年我国软件工作者在ＤＯＳ／Ｗｉｎｄｏｗｓ上开发了一系列中文平台,在操作系统（（ＯＳ）方面也自主开发了中文Ｕｎｉｘ,但未实用化,因此,如何摆脱微软在ＯＳ方面的垄断是当务之急,Ｌｉｎｕｘ的崛起是一个机遇,这一开放源码软件具有优越的性能,并得到了全球ＩＴ产业界的支持,有着光明的前景。目前应当抓这个难得的机遇,在Ｌｉｎｕｘ的基础上发展我国自主的ＯＳ,在开发,销售,服务,培训等等方面全方位地推进这一工作     

一种以软件体系结构为中心的网构软件开发方法

作为Internet环境下的一种新型的软件形态，网构软件对传统的软件开发理论、方法与技术提出了一系列的挑战．作为一种以软件复用为核心思想、以软件构件为基本实体、以软件体系结构为中心、以软件中间件为运行支撑的软件开发方法学，ABC（architecture based component composition）方法能够有力支持网构软件的开发．其中，基于特征的领域建模以及特定应用的特征模型剪裁方法和技术，反映了网构软件在问题空间实现自底向上、从“无序”到“有序”的构造过程；基于自适应软件体系结构的分析与设计方法，支持自适应网构软件的开发；具有反射机制、支持自主构件的中间件平台则为网构软件的运行，尤其是网构软件结构的自适应和实体的自适应提供支撑机制．     

网构软件的研究与进展

随着Internet的快速发展与普及，如何在开放、动态、难控的网络环境下实现各类资源的共享和集成已经成为计算机软件技术面临的重要挑战之一，为了应对挑战，许多新理念、新概念、新模型、新方法和新技术应运而生，在系统分析以面向对象方法与技术为代表的经典软件方法与技术体系不足的基础上，从软件方法学及其技术支撑的角度，通过对软件技术发展趋势与挑战的思考与分析，初步凝练出了网构软件的概念框架、基本特征、逻辑内涵与关键技术，然后，在此总体构架之下，对近年来出现的各种相关的软件新概念、新模型、新方法和新技术从基本理念开放化、软件实体主体化、软件协同分离化、运行机制自适应、开发方法群体化、外部环境显式化、安全保障可信化、系统管理自治化、技术体系系统化等多个侧面加以系统的综述与介绍；最后，在综合分析的基础上提炼出进一步的研究问题，     

基于Agent的网构软件模型研究

以开放网络环境下的网构软件需求为切入点，基于软件Agent的原理、方法和技术，系统分析了基于面向对象方法学的经典软件结构模型及其支撑技术的限制，提出了一种开放协同软件模型来作为网构软件的基础模型．结合其关键支撑技术的研究，提出了基于移动Agent的协同程序设计技术、多模式交互机制及基于Agent中间件模型和面向体系结构的协同程序设计方法，并探讨其在主流软件技术中的应用，初步形成了一种适合于开放网络环境需求的技术框架体系，在此基础上，提出了一条建立基于Agent的网构软件模型的技术途径，即网构软件模型=开放协同模型＋环境驱动模型＋智能可信模型，从而为进一步的研究工作奠定了基础．     

面向网构软件的环境显式化技术

网构化软件处于开放、动态、难控的环境之中,需能感知并适应环境的变化,以持续提供用户满意的服务．传统软件构造技术缺乏对环境感知和适应的系统支持．本文在前期工作基础上,提出一种面向网构软件的软件结构,通过为软件系统配备先验的环境模型和环境规约来实现环境处理的显式化．进而,介绍了我们使用这种方式来处理开放环境之分布异步性、感知信息的不一致性以及环境中人类用户行为特性等的若干具体技术进展．而后,讨论了一种先验环境模型及环境规约的开发方法原理,给出了相应的环境驱动逻辑的静态表达与运行实现机制．该方法和机制可较好地支持环境处理与应用业务逻辑间的关注分离．     

下一代INTERNET对计算机网络研究的挑战

２０世纪以计算机为代表的信息产业的崛起,标志着人类社会进入了以信息技术为主导的知识经济时代。计算机网络的研究和发展,特别是Ｉｎｔｅｒｅｔ在全球的推广和应用,对全世界科学,经济和社会产生了重大的影响。     

开放协同环境下网构软件的信任管理研究

网构软件的构建依赖于对开放协同环境中各种异构的、自治的软件服务实体间的有效协同.针对信任评估的主观性、模糊性以及无法精确地描述和验证等问题,提出适用于网构软件的信认评估算法.根据模糊数学理论,将软件实体X的信任程度以及各软件实体时被评估软件实体的各关键属性的评估进行模糊变换,得到即将参与协同的软件实体Y的信任向量,并根据实际对原软件实体X的各信任值向量化,最终得到对软件实体X的信任值.     

一个网构软件可信实体模型及基于评估的信任度量

对于运行在开放、动态、难控的互联网环境的网构软件,其可信性保障与管理是一个重要课题．目前的研究多是基于信任网络思想的信任度量及演化模型,这种模型对于网构软件来说,在信任的来源、实体间信任关系的约束、信任传递参数的设置方面仍存在着不足．因此,本文引入可信计算中信任链模型的思想,提出了一个网构软件可信智能实体模型,并在此基础上构建了基于评估的信任度量方法．首先通过动态自省、显式自明和自主演化的机制保障了实体本身的可信,建立了信任的基点;并给出了形式化的描述及交互行为的动态监测;然后通过建立Bayes网络综合推荐信任并使用评估方法加以修正,以精确计算信任传递过程中的衰减参数,建立了信任链传递过程中的可信认证机制;最后通过实验验证了所提出方法的正确性．     

网构软件体系结构代数模型

由于网络化软件的规模和复杂程度的不断增加,设计可伸缩的软件体系结构,开发可演化的软件系统遇到了挑战．挑战之一是很难把软件模型与原系统说明区分开来,使得软件系统的可演化性受到限制．一个有效的途径是建立可范用软件体系结构的抽象模型,指导网构软件设计,从而提高软件模型的概括能力和可伸缩能力．本文提出一种网构软件体系结构代数模型,其中一个创新思想是把网构连接子解释成网构变量的运算．结合代数学方法和软件实现技术,定义了6种网构连接运算,所有运算是对连接子的代数抽象,因此软件体系结构的抽象表达能力得到了加强．为了展示提出代数模型的建模与分析辅助作用,介绍了一个基于代数模型的网构软件设计与演化的案例研究．     

高等级安全操作系统的设计

众多因特网安全事件的发生表明，为了对抗现代计算环境中的安全威胁，来自安全操作系统的支持是必不可少的．基于国内外相关标准的要求，结合安胜高等级安全操作系统v4．0（以下简称为安胜OS）的设计与开发实践，讨论高等级安全操作系统设计中的3个关键问题：安全体系结构、安全模型与隐蔽通道分析．对安全体系结构与3种基本的安全策略模型：机密性模型、完整性模型和特权控制模型的设计原则分别进行了阐述，提出了新的安全体系结构与3个新的安全模型，分别介绍它们的主要特色，以及它们在安胜OS中的实现。 隐蔽通道分析是高等级安全操作系统设计中众所周知的难题，迄今缺乏坚实的理论基础与系统的分析方法．为了解决隐蔽通道分析中存在的基本问题，文中提出了隐蔽通道标识完备性的理论基础、一种通用的隐蔽通道标识框架，以及高效的回溯搜索方法．这些新方法在安胜高等级安全操作系统中的成功实现表明，它们可以简化并加快整个隐蔽通道的分析过程。     

基于应用语义的网构软件松弛事务模型研究

事务处理是保障服务协作可靠性的关键技术，由多个具备事务特性的服务通过交互和协作复合而成的服务称为事务性复合服务（transactional composite service，TCS）．为保证TCS执行的松弛原子性，现有的研究主要依靠对TCS语法结构的分析，但语法结构反映不出特定的应用语义信息，从而对服务事务能力要求过高，导致了很多不必要的失败恢复甚至放弃．给出了一个基于应用语义的网构软件松弛事务模型，包括系统模型、松弛原子性、松弛原子性可满足检查算法、执行保障算法．用户可以根据应用语义，为TCS赋予特定的松弛原子性约束ε，包括TCS合理结束配置，以及对各个合理结束配置的倾向性顺序．ε-松弛原子性可满足检查算法可以确保TCS执行满足指定的ε-松弛原子性．执行保障算法根据酌束监控TCS的执行，主动进行重试、补偿等操作，将松弛原子性的规约与保障抽象到系统层次进行，分离了关注点．     

ABC:一种全生命周期软件体系结构建模方法

随着计算机硬件能力的快速增长和软件应用规模的不断扩大,软件的复杂性也在持续增长,并始终制约着软件开发效率和质量的有效提升.软件的结构复杂性,尤其是高层结构的复杂性,是软件复杂性的一种重要表现.如何实现对软件高层结构复杂性的有效控制,是当前开放、动态、难控的网络环境下大规模软件系统开发与演化所面临的主要问题.针对这个问题,我们将设计阶段高层结构复杂性的控制模型―软件体系结构模型―扩展到整个软件生命周期,提出了一种以体系结构为中心的软件开发方法―ABC.该方法将软件生命周期各阶段的核心制品与活动,统一到软件体系结构模型及对其连续迭代的细化、映射和转换,实现对软件高层结构复杂性的一致、灵活、系统化的建模和管理.本文旨在系统性地总结ABC方法在软件体系结构建模方面的成果,并重点介绍近几年在协同式特征建模、运行时体系结构生成、体系结构逆向恢复与建模等方面取得的新进展.     

面向操作系统透明的动态内存半虚拟化技术

文中提出了动态半虚拟化方法(dynamic paravirtualization),它借用半虚拟化的方式,降低带硬件辅助支持的全虚拟化系统中的虚拟机陷出数量.在有硬件辅助的全虚拟化虚拟机管理器(VMM)下,由VMM在二进制代码层对客户操作系统(GuestOS)中频繁引起虚拟机陷出的那些热点指令进行替换、消除或合并虚拟机陷出.这种替换对GuestOS而言是透明的,GuestOS并不会感知到这些变动.文中重点关注降低内存虚拟化开销的动态内存半虚拟化方法(DMP).在VMM中实现了一套新的内存虚拟化管理机制,避免使用影子页表进行虚拟内存地址转换,并采用代码植入方法消除内存管理引起的虚拟机陷出.在采用IntelVT的KVM-54版本中实现了动态内存半虚拟化原型系统.实验表明,这种技术可以显著地减少页面中断导致的虚拟机陷出,从而降低其带来的系统开销.动态内存半虚拟化能够不修改GuestOS源代码也可达到半虚拟化的效果.     

基于组织的网构软件程序设计语言及其实现

作为Internet环境下的一种新的软件形态,网构软件的自主性、协同性、适应性、演化性及柔性体系结构等特点对传统的程序设计模型、语言和支撑平台提出了一系列挑战．本文基于组织抽象和agent技术提出了支持网构软件构造的程序设计语言OragentL．首先,OragentL将软件agent作为网构软件中自主实体的抽象,并在这一层面设计和封装系统的自适应和自演化逻辑．其次,OragentL将组织、角色等组织抽象作为一级编程实体,提供了角色扮演、角色组合、角色演化、基于角色的交互、基于组织的自管理等机制为网构软件的动态性特点提供了显式的语言设施和机制支撑．我们设计了OragentL的语法和形式化操作语义,并开发了Oragentburg作为OragentL网构软件的运行时环境,支持0ragentL程序的开发、编译、部署和运行     

基于反射式软件中间件的运行时软件体系结构

提出一种基于软件体系结构(SA)的软件维护与演化方法. 通过运行时软件体系结构(RSA), 系统的运行状态与行为以SA的形式展现, 且操纵该SA视图能导致运行系统进行相应改变, 这种因果关联通过反射式软件中间件实现. 作为一个准确、实时、语义丰富、可操作的SA视图, RSA视构件与连接子为“白盒”实体, 以精确、完整地描述运行系统. 同时, 通过扩展传统的SA描述语言, 以形式化描述RSA, 并使之具备继承设计阶段SA所富含语义的天然能力. 本方法在反射式J2EE应用服务器PKUAS中得到实现, 并通过性能测试考察了RSA对运行系统整体性能的影响.     

面向互联网的信息处理

随着互联网海量信息的快速增长,由原来单一的以文本信息为主的信息处理发展成文本、语音、图像等多模态的信息处理．同时,用户的需求也从关键词搜索为主的信息获取向着基于语义理解的自动问答、辅助决策等智能交互的方向发展．本文从互联网服务信息处理特点以及用户需求变化出发,阐述了互联网信息处理面临的挑战和发展趋势．首先介绍了基于互联网的海量信息处理特点以及基本方法,然后分别阐述了互联网文本信息处理、语音信息处理、图像信息处理、位置信息处理的挑战以及发展趋势．最后介绍了如何对互联网的用户从属性、状态、兴趣3个维度进行建模,以满足用户个性化服务和商业分析的需要．     

基于软件网络的软件系统演化规律验证和模拟

演化是计算机软件的固有特性.了解演化规律,可以改进软件演化过程,提高软件质量,降低维护成本.本文定义类依赖图,将软件系统描述为软件网络,基于网络度量验证软件演化规律,并讨论软件演化建模的可行性.首先针对Lehman的8项演化定律,设计3个方面的网络度量:网络规模、网络质量、以及结构控制.然后基于四个开源软件系统构建软件网络,统计网络度量;实证研究表明:支持Lehman的4项演化定律,否定另外3项,即复杂度提升、持续增长、以及质量折旧定律.最后分别采用E-R模型和模块依附模型模拟软件系统的演化过程,所生成的随机网络同软件网络的比较结果说明,软件演化存在客观规律,能够通过建模来重现甚至优化.     

CROWN:面向服务的网格中间件系统与信任管理

针对大量网格资源的分布、自治等特点，给出了基于SOA的服务网格体系结构，提出了基于层叠网的分布式网格资源组织与管理机制、访问控制策略的自动协商、信任管理和信任协商机制，并研制了中间件系统CROWN；通过部署CROWN中间件系统建立了广域试验环境并部署了中尺度天气系统降水预报、海量多媒体数据处理平台、血液流动温度场显示、科学数据网格以及数字巡天图检索等多个网格应用，应用经验表明，该中间件系统能够支撑以计算密集型、数据密集型和海量信息分析与处理为特征的典型应用．