Параллельное и распределенное программирование на С++

Хьюз Камерон

Рис. 10.16. Диаграмма состояний для объекта blackboard

Распределенные объекты

Распределенные объекты — это объекты, выполняющиеся на различных процессорах, принадлежащих различным компьютерам. Диаграмма развертывания используется для построения такой м одели системы, в которой отображаются физические отношения между ее программным и аппаратным компонентами. Диаграмма развертывания позволяет отобразить маршрутизацию компонентов и

объектов в распределенной системе. Компоненты могут представлять собой выполняемые программы, библиотеки или базы данных. Поэтому весьма полезно четко представлять, где именно размещается в системе конкретный компонент или объект. Понять, как именно стоит распределить параллельные компоненты системы — задача непростая. Поэтому моделирование распределенных компонентов поможетвуправлении конфигурацией, функционированием и производительностью систе м ы.

Диаграмма развертывания состоит из узлов и объектов или компонентов, которые размещаются в этих узлах. Узел — это вычислительное устройство или блок оборудования, который оснащен средствами хранения и обработки данных (например, это может быть отдельное периферийное устройство, компьютер, универсальнал вычислительная машина или кластер компьютеров). Узлы этой диаграммы связаны между собой зависимостями. Эти зависимостями представляют, как компоненты взаимодействуют друг с другом. Направление зависимости означает, какой компонент осведомлен о существовании другого компонента. Даже если связь между узлами является двунаправленной, один компонент может не «знать» о том, с кем он связан.

Существует два способа смоделировать местоположение компонентов или объектов в UML-диаграмме развертывания: посредством вложения или использования тегированного значения.

Согласно первому способу компоненты, которые располагаются в узле, перечисляются внутри символьного обозначения узла. Второй способ предлагает отображать местоположение компонентов в символе компонента. Узлы являются частью диаграммы развертывания. В качестве символа узла используется куб. Куб может иметь два отдельных раздела: один будет содержать индикатор стереотипа, описывающий тип узла, а второй — список компонентов, относящихся к этому узлу (первый способ). При использовании символа компонента (второй способ) тегу location (местоположение) присваивается имя уала, в котором размещается данный компонент. Тег location имеет следующий формат: {location = имя узла}

Тег location может быть частью любой диаграммы, в которой местоположение компонентов является существенным фактором (например, в диаграммах сотрудничества, объектов или видов деятельности). На рис. 10.17 отображены два способа обозначения местоположения компонентов в распределенной системе. В части а этого рисунка показан символ узла, содержащий список компонентов, а в части б представлен символ активного объекта, в котором используется тег location.

Визуализация всей системы

Рис. 10.17. Способы отображения местоположения компонента в распределенной системе

Система состоит из множества элементов, включал подсистемы, которые сотрудничают между собой с целью выполнения конкретных задач. Сотрудничество — это агрегирование конструкций, соединяемых в процессе регулярного взаимодействия.

Рассмотренные в этой главе диаграммные методы позволяют разработчику взглянуть на систему с различных точек зрения, с различных уровней, как извне, так и изнутри. В этом разделе мы обсудим моделирование системы в целом. Это означает, что на самом высоком уровне моделирования следует отображать только основные

компоненты или функциональные элементы. Диаграммные методы, предлагаемые для рассмотрения в этом разделе, используются для моделирования развертывания системы и ее архитектуры. И хотя этот раздел — последний в этой главе, моделирование и документирование системы в целом должно быть первым этапом ее проектирования и разработки.

Визуализация развертывания систем

Развертывание системы — последний этап в ее разработке. При развертывании системы имеет смысл смоделировать реальные физические компоненты исполняемой версии системы. Диаграмма развертывания отображает конфигурацию элементов оборудования и программных компонентов. Программные компоненты представляют собой такие реальные выполняемые модули, как активные объекты (процессы), библиотеки, базы данных и пр. Диаграмма развертывания состоит из узлов и компонентов. Компоненты - это экземпляры физической реализации логических элементов. Например, класс— это логический элемент, который может быть реализован в виде одного или нескольких компонентов. Класс можно разделить на процессы или потоки, и каждый процесс или поток в диаграмме развертывания может быть компонентом. Компоненты класса могут выполняться на различных узлах одного компьютера (потоки/процессы) или различных компьютерах (процессы).

Узел обозначается в виде куба. Узлы соединяются связями. Компоненты и узлы также могут соединяться связями. Как упоминалось выше, узел может содержать список компонентов, либо компонент может быть отображен отдельно от узла, но при этом необходимо показать связь между ними. Компонент можно представить в виде прямоугольника с указанием тегов в его левой части. Имя компонента указывается внутри его символьного обозначения.

Для отображения более крупных частей системы компоненты можно сгруппировать в пакеты или подсистемы. Пример диаграммы развертывания показан на рис. 10.18. Здесь пользователи подключаются к системе через intranet. Узлы являются частью кластера компьютеров. Они группируются в пакет. Пользователи подключаются к кластеру как к единому элементу. В каждом узле перечисляются программные компоненты, которые на немустановлены. Взаимодействие межлуузлами обеспечивается посредством сетевого узла.

Рис. 10.18. Диаграмма развертывания, использующая пакеты

Архитектура системы

Моделирование и документирование архитектуры системы — это ее описание па самом высоком уровне. Гради Буч, Джеймс Рамбау и Айвар Джекобсон определяю, архитектуру как

набор важных решений по организации системы программного обеспечения, выбор структурных элементов и их интерфейсов, посредством которых составляется система, вместе с их поведением, определенным на периоды их сотрудничества, объединение этих структурных и поведенческих элементов в более крупные подсистемы и архитектурный стиль, который направляет эту организацию — эти элементы и их интерфейсы, их варианты взаимодействия и их композицию.

Моделирование и документирование архитектуры системы должно охватывать ее логические и физические элементы, а также структуру и поведение системы на самом высоком уровне.

Архитектура системы — это ее описание с различных точек зрения, но с акцентом на структуре и организации системы. Ниже представлены различные точки зрения.

Прецедент (вариант использования) Описывает поведение системы с точки зрения конечно г о пользователя

Процесс Описывает процессы и потоки, используемые в механизмах обеспечения параллелизма и синхронизации