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掌控复杂性-创造灵活可扩展的系统-六边形架构 (复杂事物掌控力)

admin2个月前 (04-19)数码17

六边形架构是一种架构模式,将外部系统与核心应用程序分隔开来。它的思想很简单:从一个六边形开始,然后应用端口和适配器。

六边形架构的六个边

六边形有六个边,但六边形的形状本身并没有特别含义。它只是提供了一种清晰的方式来讨论和解释应用程序的端口、适配器和领域。

六边形的形状提供了一种解释应用程序流程中小块内容的方式,而不会让观众对整个应用程序的图景感到不知所措。它本质上限制了设计者一次只设计或解释小块容易理解的部分。

从内部开始

应用程序领域位于六边形的内部。当我们说领域时,我们指的是遵循领域驱动设计(DDD)原则,并且我们的业务逻辑不会泄露到六边形外部。

领域驱动设计 (DDD)

为了本文的目的,我使用以下过程提出了以下领域:假设我们正在构建一个新的应用程序,允许用户通过网站将文件上传到一个中央存储库以供共享。以下是一些基本的应用程序要求:

  • 用户必须能够上传文件。
  • 用户必须能够授权其他用户查看上传的文件。
  • 文件必须满足特定的文件规格。

返回领域

领域表示应用程序的关键业务逻辑,允许用户将文件上传到存储库以供其他方共享。请注意,以下领域只涵盖了上传者、上传者的授权和要上传的文件的文件规格。蓝色矩形被称为实体,它们连同蓝色字段一起表示满足我们功能要求所需的结构。

一个更全面的领域模型可能包括已上传或已下载文件的下载者和文件配置详情,以及可能应用的数据质量配置。可以争论说这可以进一步划分为子领域,但为了简洁起见,我们将坚持当前的示例。

从逻辑上讲,我们的六边形现在看起来像这样:

众所周知六边形架构的原则之一是领域不泄露到六边形外部,也不需要了解外部世界的任何信息。

在这一点上,我们可以从理论上写出满足这个应用程序基本要求的代码,从业务逻辑功能的角度来看,这将是纯粹的应用程序代码开发。这并不能帮助我们太多,因为业务逻辑被包装在六边形的外边界之内。我们需要一些输入和输出,所以现在我们做一些关于我们如何与领域交互的假设。

在最简单的形式下,这些假设听起来像这样:

  • 我们需要与这个领域交互,以便它能够完成其工作,即授权上传者、接受文件并检查文件规格(基于程序/目的)是否有效。

让我们稍作停顿,因为上述两个步骤提到了该架构的另一个好处。在这种纯粹形式下,可以实现单元测试或测试驱动开发(TDD)。编写自动化单元测试可在开发过程中或进行增强时运行,可以减少引入错误的风险,提高代码质量,尤其是如果单元测试作为代码检入和部署活动的一部分进行运行(考虑持续集成/持续交付)。

如果你在遵循TDD,你会先在代码中写一个单元测试,然后再写任何功能性代码。该测试将失败,因为你尚未编写任何功能性代码。你编写满足测试的功能性代码。接着你编写下一个测试,然后功能性代码,然后测试,依此类推。


急!!!!急!!!!!!!!!急!!!!!计算机体系结构这门课所解决的问题?以及解决的方法?在线等

计算机体系结构(ComputerArchitecture)是程序员所看到的计算机的属性,即概念性结构与功能特性。 按照计算机系统的多级层次结构,不同级程序员所看到的计算机具有不同的属性。 一般来说,低级机器的属性对于高层机器程序员基本是透明的,通常所说的计算机体系结构主要指机器语言级机器的系统结构。 经典的关于“计算机体系结构(computerarchitecture)”的定义是1964年在介绍IBM360系统时提出的,其具体描述为“计算机体系结构是程序员所看到的计算机的属性,即概念性结构与功能特性”基本概念计算机体系结构就是指适当地组织在一起的一系列系统元素的集合,这些系统元素互相配合、相互协作,通过对信息的处理而完成预先定义的目标。 通常包含的系统元素有:计算机软件、计算机硬件、人员、数据库、文档和过程。 其中,软件是程序、数据结构和相关文档的集合,用于实现所需要的逻辑方法、过程或控制;硬件是提供计算能力的电子设备和提供外部世界功能的电子机械设备(例如传感器、马达、水泵等);人员是硬件和软件的用户和操作者;数据库是通过软件访问的大型的、有组织的信息集合;文档是描述系统使用方法的手册、表格、图形及其他描述性信息;过程是一系列步骤,它们定义了每个系统元素的特定使用方法或系统驻留的过程性语境。 计算机体系结构8种属性1•机内数据表示:硬件能直接辨识和操作的数据类型和格式计算机体系结构2•寻址方式:最小可寻址单位、寻址方式的种类、地址运算 3•寄存器组织:操作寄存器、变址寄存器、控制寄存器及专用寄存器的定义、数量和使用规则 4•指令系统:机器指令的操作类型、格式、指令间排序和控制机构 5•存储系统:最小编址单位、编址方式、主存容量、最大可编址空间 6•中断机构:中断类型、中断级别,以及中断响应方式等 7•输入输出结构:输入输出的连接方式、处理机/存储器与输入输出设备间的数据交换方式、数据交换过程的控制 8•信息保护:信息保护方式、硬件信息保护机制。 编辑本段发展历程计算机系统已经经历了四个不同的发展阶段。 计算机体系结构第一阶段60年代中期以前,是计算机系统发展的早期时代。 在这个时期通用硬件已经相当普遍,软件却是为每个具体应用而专门编写的,大多数人认为软件开发是无需预先计划的事情。 这时的软件实际上就是规模较小的程序,程序的编写者和使用者往往是同一个(或同一组)人。 由于规模小,程序编写起来相当容易,也没有什么系统化的方法,对软件开发工作更没有进行任何管理。 这种个体化的软件环境,使得软件设计往往只是在人们头脑中隐含进行的一个模糊过程,除了程序清单之外,根本没有其他文档资料保存下来。 第二阶段从60年代中期到70年代中期,是计算机系统发展的第二代。 在这10年中计算机技术有了很大进步。 多道程序、多用户系统引入了人机交互的新概念,开创了计算机应用的新境界,使硬件和软件的配合上了一个新的层次。 实时系统能够从多个信息源收集、分析和转换数据,从而使得进程控制能以毫秒而不是分钟来进行。 在线存储技术的进步导致了第一代数据库管理系统的出现。 计算机系统发展的第二代的一个重要特征是出现了“软件作坊”,广泛使用产品软件。 但是,“软件作坊”基本上仍然沿用早期形成的个体化软件开发方法。 随着计算机应用的日益普及,软件数量急剧膨胀。 在程序运行时发现的错误必须设法改正;用户有了新的需求时必须相应地修改程序;硬件或操作系统更新时,通常需要修改程序以适应新的环境。 上述种种软件维护工作,以令人吃惊的比例耗费资源。 更严重的是,许多程序的个体化特性使得它们最终成为不可维护的。 “软件危机”就这样开始出现了。 1968年北大西洋公约组织的计算机科学家在联邦德国召开国际会议,讨论软件危机课题,在这次会议上正式提出并使用了“软件工程”这个名词,一门新兴的工程学科就此诞生了。 第三阶段计算机系统发展的第三代从20世纪70年代中期开始,并且跨越了整整10年。 在这10年中计算机技术又有了很大进步。 分布式系统极大地增加亍计算机系统的复杂性,局域网、广域网、宽带数字通信以及对“即时”数据访问需求的增加,都对软件开发者提出了更高的要求。 但是,在这个时期软件仍然主要在工业界和学术界应用,个人应用还很少。 这个时期的主要特点是出现了微处理器,而且微处理器获得了广泛应用。 以微处理器为核心的“智能”产品随处可见,当然,最重要的智能产品是个人计算机。 在不到10年的时间里,个人计算机已经成为大众化的商品。 在计算机系统发展的第四代已经不再看重单台计算机和程序,人们感受到的是硬件和软件的综合效果。 由复杂操作系统控制的强大的桌面机及局域网和广域网,与先进的应用软件相配合,已经成为当前的主流。 计算机体系结构已迅速地从集中的主机环境转变成分布的客户机/服务器(或浏览器/服务器)环境。 世界范围的信息网为人们进行广泛交流和资源的充分共享提供了条件。 软件产业在世界经济中已经占有举足轻重的地位。 随着时代的前进,新的技术也不断地涌现出来。 面向对象技术已经在许多领域迅速地取代了传统的软件开发方法。 总结软件开发的“第四代技术”改变了软件界开发计算机程序的方式。 专家系统和人工智能软件终于从实验室中走出来进入了实际应用,解决了大量实际问题。 应用模糊逻辑的人工神经网络软件,展现了模式识别与拟人信息处理的美好前景。 虚拟现实技术与多媒体系统,使得与用户的通信可以采用和以前完全不同的方法。 遗传算法使我们有可能开发出驻留在大型并行生物计算机上的软件。 编辑本段基本原理计算机体系结构解决的是计算机系统在总体上、功能上需要解决的问题,它和计算机组成、计算机实现是不同的概念。 一种体系结构可能有多种组成,一种组成也可能有多种物理实现。 计算机体系结构计算机系统结构的逻辑实现,包括机器内部数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。 其目标是合理地把各种部件、设备组成计算机,以实现特定的系统结构,同时满足所希望达到的性能价格比。 一般而言,计算机组成研究的范围包括:确定数据通路的宽度、确定各种操作对功能部件的共享程度、确定专用的功能部件、确定功能部件的并行度、设计缓冲和排队策略、设计控制机构和确定采用何种可靠技术等。 计算机组成的物理实现。 包括处理机、主存等部件的物理结构,器件的集成度和速度,器件、模块、插件、底板的划分与连接,专用器件的设计,信号传输技术,电源、冷却及装配等技术以及相关的制造工艺和技术。 编辑本段分类Flynn分类法1966年,提出根据指令流、数据流的多倍性(multiplicity)特征对计算机系统进行分类,定义如下。 •指令流:机器执行的指令序列计算机体系结构•数据流:由指令流调用的数据序列,包括输入数据和中间结果 •多倍性:在系统性能瓶颈部件上同时处于同一执行阶段的指令或数据的最大可能个数。 Flynn根据不同的指令流-数据流组织方式把计算机系统分为4类。 1•单指令流单数据流(SingleInstructionStreamSingleDataStream,SISD) SISD其实就是传统的顺序执行的单处理器计算机,其指令部件每次只对一条指令进行译码,并只对一个操作部件分配数据。 2•单指令流多数据流(SingleInstructionStreamMultipleDataStream,SIMD) SIMD以并行处理机为代表,结构如图,并行处理机包括多个重复的处理单元PU1~PUn,由单一指令部件控制,按照同一指令流的要求为它们分配各自所需的不同的数据。 3•多指令流单数据流(MultipleInstructionStreamSingleDataStream,MISD) MISD的结构,它具有n个处理单元,按n条不同指令的要求对同一数据流及其中间结果进行不同的处理。 一个处理单元的输出又作为另一个处理单元的输入。 4•多指令流多数据流(MultipleInstructionStreamMultipleDataStream,MIMD) MIMD的结构,它是指能实现作业、任务、指令等各级全面并行的多机系统,多处理机就属于MIMD。 (2)冯式分类法1972年冯泽云提出用最大并行度来对计算机体系结构进行分类。 所谓最大并行度Pm是指计算机系统在单位时间内能够处理的最大的二进制位数。 设每一个时钟周期△ti内能处理的二进制位数为Pi,则T个时钟周期内平均并行度为Pa=(∑Pi)/T(其中i为1,2,…,T)。 平均并行度取决于系统的运行程度,与应用程序无关,所以,系统在周期T内的平均利用率为μ=Pa/Pm=(∑Pi)/(T*Pm)。 用最大并行度对计算机体系结构进行的分类。 用平面直角坐标系中的一点表示一个计算机系统,横坐标表示字宽(N位),即在一个字中同时处理的二进制位数;纵坐标表示位片宽度(M位),即在一个位片中能同时处理的字数,则最大并行度Pm=N*M。 由此得出四种不同的计算机结构: ①字串行、位串行(简称WSBS)。 其中N=1,M=1。 ②字并行、位串行(简称WPBS)。 其中N=1,M>1。 ③字串行、位并行(简称WSBP)。 其中N>1,M=1。 ④字并行、位并行(简称WPBP)。 其中N>1,M>1。 编辑本段技术革新计算机体系结构以图灵机理论为基础,属于冯•诺依曼体系结构。 本质上,图灵机理论和冯•诺依曼体系结构是一维串行的,而多核处理器则属于分布式离散的并行结构,需要解决二者的不匹配问题。 首先,串行的图灵机模型和物理上分布实现的多核处理器的匹配问题。 图灵机模型意味着串行的编程模型。 串行程序很难利用物理上分布实现的多个处理器核获得性能加速.与此同时,并行编程模型并没有获得很好的推广,仅仅局限在科学计算等有限的领域.研究者应该寻求合适的机制来实现串行的图灵机模型和物理上分布实现的多核处理器的匹配问题或缩小二者之间的差距,解决“并行程序编程困难,串行程序加速小”的问题。 计算机体系结构在支持多线程并行应用方面,未来多核处理器应该从如下两个方向加以考虑。 第一是引入新的能够更好的能够表示并行性的编程模型。 由于新的编程模型支持编程者明确表示程序的并行性,因此可以极大的提升性能。 比如Cell处理器提供不同的编程模型用于支持不同的应用。 其难点在于如何有效推广该编程模型以及如何解决兼容性的问题。 第二类方向是提供更好的硬件支持以减少并行编程的复杂性。 并行程序往往需要利用锁机制实现对临界资源的同步、互斥操作,编程者必须慎重确定加锁的位置,因为保守的加锁策略限制了程序的性能,而精确的加锁策略大大增加了编程的复杂度。 一些研究在此方面做了有效的探索。 比如,SpeculativeLockElision机制允许在没有冲突的情况下忽略程序执行的锁操作,因而在降低编程复杂度的同时兼顾了并行程序执行的性能。 这样的机制使得编程者集中精力考虑程序的正确性问题,而无须过多地考虑程序的执行性能。 更激进的,TransactionalCoherenceandConsistency(TCC)机制以多个访存操作(Transaction)为单位考虑数据一致性问题,进一步简化了并行编程的复杂度。 主流的商业多核处理器主要针对并行应用,如何利用多核加速串行程序仍然是一个值得关注的问题。 其关键技术在于利用软件或硬件自动地从串新程序中派生出能够在多核处理器上并行执行的代码或线程。 多核加速串行程序主要有三种方法,包括并行编译器、推测多线程以及基于线程的预取机制等。 在传统并行编译中,编译器需要花费很大的精力来保证拟划分线程之间不存在数据依赖关系。 编译时存在大量模糊依赖,尤其是在允许使用指针(如C程序)的情况下,编译器不得不采用保守策略来保证程序执行的正确性。 这大大限制了串行程序可以挖掘的并发程度,也决定了并行编译器只能在狭窄范围使用。 为解决这些问题,人们提出推测多线程以及基于线程的预取机制等。 然而,从这种概念提出到现在为止,这个方向的研究大部分局限于学术界,仅有个别商业化处理器应用了这种技术,并且仅仅局限于特殊的应用领域。 我们认为动态优化技术和推测多线程(包括基于线程的预取机制)的结合是未来的可能发展趋势。 冯•诺依曼体系结构的一维地址空间和多核处理器的多维访存层次的匹配问题。 本质上,冯•诺依曼体系结构采用了一维地址空间。 由于不均匀的数据访问延迟和同一数据在多个处理器核上的不同拷贝导致了数据一致性问题。 该领域的研究分为两大类:一类研究主要是引入新的访存层次。 新的访存层次可能采用一维分布式实现方式。 典型的例子是增加分布式统一编址的寄存器网络。 全局统一编址的特性避免了数据一致性地考虑。 同时,相比于传统的大容量cache访问,寄存器又能提供更快的访问速度。 TRIPS和RAW都有实现了类似得寄存器网络。 令另外,新的访存层次也可以是私有的形式。 比如每个处理器和都有自己私有的访存空间。 其好处是更好的划分了数据存储空间,已洗局部私有数据没有必要考虑数据一致性问题。 比如Cell处理器为每个SPE核设置了私有的数据缓冲区。 另一类研究主要涉及研制新的cache一致性协议。 其重要趋势是放松正确性和性能的关系。 比如推测Cache协议在数据一致性未得到确认之前就推测执行相关指令,从而减少了长迟访存操作对流水线的影响。 此外,TokenCoherence和TCC也采用了类似的思想。 程序的多样性和单一的体系结构的匹配问题。 未来的应用展现出多样性的特点。 一方面,处理器的评估不仅仅局限于性能,也包括可靠性,安全性等其他指标。 另一方面,即便考虑仅仅追求性能的提高,不同的应用程序也蕴含了不同层次的并行性。 应用的多样性驱使未来的处理器具有可配置、灵活的体系结构。 TRIPS在这方面作了富有成效的探索,比如其处理器核和片上存储系统均有可配置的能力,从而使得TRIPS能够同时挖掘指令级并行性、数据级并行性及指令级并行性。 多核和Cell等新型处理结构的出现不仅是处理器架构历史上具有里程碑式的事件,对传统以来的计算模式和计算机体系架构也是一种颠覆 2005年,一系列具有深远影响的计算机体系结构被曝光,有可能为未来十年的计算机体系结构奠定根本性的基础,至少为处理器乃至整个计算机体系结构做出了象征性指引。 随着计算密度的提高,处理器和计算机性能的衡量标准和方式在发生变化,从应用的角度讲,讲究移动和偏向性能两者已经找到了最令人满意的结合点,并且有可能引爆手持设备的急剧膨胀。 尽管现在手持设备也相对普及,在计算能力、可扩展性以及能耗上,完全起步到一台手持设备应该具备的作用;另一方面,讲究性能的服务器端和桌面端,开始考虑减少电力消耗赶上节约型社会的大潮流。 Cell本身适应这种变化,同样也是它自己创造了这种变化。 因而从它开始就强调了不一样的设计风格,除了能够很好地进行多倍扩展外,处理器内部的SPU(SynergisticProcessorUnit协同处理单元)具有很好的扩展性,因而可以同时面对通用和专用的处理,实现处理资源的灵活重构。 也就意味着,通过适当的软件控制,Cell能应付多种类型的处理任务,同时还能够精简设计的复杂。

复杂事物掌控力

1、开发数字图书馆信息系统,需对数字图馆进行系统分析和设计。系统分析需有可行性分析与需求分析,系统

数字图书馆是采用现代高新技术所支持的数字信息资源系统,是下一代因特网上信息资源的管理模式,将从根本上改变目前因特网上信息分散不便使用的现状。 通俗地说,数字图书馆是没有时空限制的、便于使用的、超大规模的知识中心。 作为知识经济的重要载体,数字图书馆是国家信息基础设施重要组成部分,目前已成为评价一个国家信息基础水平的重要标志和本世纪各国文化科技竞争的焦点之一。 对于我国来说,数字图书馆的研发起步较晚,因此,建设数字图书馆更加具有必要性和紧迫性。 数字图书馆需求分析在容量上,数字化图书馆对于存储系统的需求是数据集中存储,有较高的可用性、扩展性、便于管理等特点。 在内容上,数字图书馆集成音频、视频、多媒体等各种其它形式的媒体资源,创造出一个前所未有的阅读新空间,并且提供了更多教学影音资料的检索和链接,供师生在教学中使用,大大丰富了数字图书馆的服务内涵。 如此丰富的媒体资源存放在光纤磁盘阵列上是最合适的,光纤磁盘阵列能够提供很高的持续带宽,在大用户量访问的情况下,依然能够提供较高的数据传输带宽。 数字图书馆建设模式长城建议图书馆分阶段建设数字图书馆,这是根据数字图书馆建设模式和充分保护学院的投资角度来考虑的。 如果使用SCSI存储设备,在将来的扩展上会出现很大的问题,这是由于SCSI设备的扩展性差,如果要求高性能话,就要牺牲扩展性;如果要求高扩展能力,就势必影响设备性能。 而光纤存储设备自身的扩展能力非常高,而且在提高容量的同时对性能的影响又非常小。 现在以为光纤存储设备核心的SAN网络结构,能够提供更加强大的扩展能力和更加稳定、高效的性能。 这种结构可以类似于现有的网络,可以灵活的增加存储设备和主机,同时随着光纤硬盘的成本不断的下降,可以为用户节省大量的资金。 长城数字图书馆方案设计1) 方案设计原则? 高可用性? 高可靠性? 高扩展性? 充分保护用户投资2) 核心技术与设计长城集团从用户的实际需求出发,对学校数字图书馆系统进行了全面考虑。 整个系统的将高可用性放在了第一位,另外,还考虑到系统的运行性能、高可扩充性、开放性、可维护性、用户操作的简易性以及充分保护用户投资等诸多方面的需求。 长城为解决服务器存储方式下带来的存取瓶颈问题,采用将信息存储设备与服务器分开,网络用户可以通过网络实现对存储设备的直接存取访问,这种通过网络实现对存储设备的直接存取,把存储设备当作标准网络设备的新的网络存储方式就是SAN。 SAN实际上是一种存储设备池,即一个由盘阵以及光纤设备构成的子网,这一子网上的存储空间可由以太网主网上的每一系统所共享。 它是企业存储数据的场所,在被服务器调用之前,所有的数据都驻留在SAN上,仅当服务器调用它们时,SAN才会转化为客户机网络。 它使存储系统和主机从物理连接和功能上都独立出来,分别组成自己的网络,实现了主机和盘阵间的Point-to-Point存取到Many-to-Many存取的飞跃。 它采用了高速光纤通道连接(FC-AL),有效地提高多个服务器集群Cluster时的系统性能。 SAN做为新兴的存储解决方案,各个服务器通过光纤通道交换机和集线器与所有的存储设备建立物理连接。 它具有如下优点:加快了数据传输的速度;提供了更大的灵活性;减少了网络的复杂性,缓解了传输瓶颈对系统的影响。 此外,采用这种结构,也大大地提高了远端灾难备份的效率。 SAN方式的存储设备连接3)全局与整体性在方案设计中长城充分考虑满足数字图书馆不同的设备和功能需求。 按照功能和需求配置设备,实行设备的集中、统一管理。 在设计数字图书馆的同时,兼顾现有设备的兼容性和图书馆工作的整体性原则。 4)先进型与成熟性在保证系统可靠运行的基础上,起点要高。 长城集团选用国际上先进的设备,使数据处理、数据存储及备份系统具有较高的技术水平,以适应今后的发展。 5)标准化与开放兼容性系统中采用的计算机系统、存储系统、网络体系结构及通信协议严格按照国际标准,以满足网络的互连、互通、互操作性、安全性和可靠性,并且有过严格的兼容性测试 6)实用性与发展性在设计中首先虑到实用性和易操作性,充分满足当前数字图书馆工程数据量不断增加的需求。 在满足当前的业务需求外,还必须考虑今后业务发展的需要,如数字图书馆对社会开放,进行收费运营业务,确保将来可根据需要平滑升级,充分利用已有资源,保护投资。 7)系统结构设计 8)设计方案优势? 网络连接采用SAN(存储局域网络)架构,保证系统的高性能。 可在SAN网上任意增加存储设备,提高系统的存储容量。 ? 系统采用全光纤磁盘阵列产品,保证系统的高性能。 ? 所采用的磁盘阵列产品在结构上及硬件组成上完全是冗余设计(如阵列控制器、内部2条光纤环路、电源、风扇、链路控制器、双口光纤硬盘等),不存在单点故障,确保整套系统的安全运行。 ? 磁盘阵列可采用不同的RAID保护级别,保证用户的不同需求。 ? 存储系统,可提供高可扩展性,可在线扩容,有很好的投资保护。 ? 所有硬件均可支持热插拔,保证系统应用的连续性。 ? 系统升级不必停机,可在线升级。 ? 系统具有良好的开放性,不同厂家产品之间能够互连。 系统支持多种主机系统及集群系统。 ? 系统安全性很高,可根据用户的要求,完成数据的隔离或共享。 ? 可通过增加应用软件来支持物理通路的冗余连接,以提高系统的安全性。 ? 可提供远程容灾功能来防止意外灾难引起的数据丢失。 ? 存储产品采用基于Windows的图形管理界面,维护简单。 I never think of the future. It comes soon enough.

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