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互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代下的軟件開發(fā)架構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀分析

“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來促進(jìn)了應(yīng)用軟件開發(fā)在電子商務(wù)、電子政務(wù)、金融證券、電力通信等多個(gè)領(lǐng)域普及, 提高了人類社會(huì)的信息化、智能化、自動(dòng)化和共享化。互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用軟件開發(fā)架構(gòu)也根據(jù)時(shí)代的發(fā)展得到了多次改進(jìn), 從最初的單機(jī)版軟件開發(fā)發(fā)展到客戶機(jī)/服務(wù)器架構(gòu)、瀏覽器/服務(wù)器架構(gòu), 實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的聯(lián)網(wǎng)通信。目前, 隨著軟件開發(fā)部署運(yùn)行、大數(shù)據(jù)處理、用戶并發(fā)訪問等需求, 計(jì)算機(jī)學(xué)者又提出了云服務(wù)架構(gòu), 利用云計(jì)算的虛擬化、透明化和分布式計(jì)算服務(wù)能力, 將數(shù)以億計(jì)的終端服務(wù)器節(jié)點(diǎn)集成在一起部署應(yīng)用軟件開發(fā), 為用戶提供高性能、低成本、易管理的應(yīng)用軟件開發(fā)架構(gòu), 更是軟件開發(fā)架構(gòu)的一次革新, 具有重要的作用和意義。

1 概述

　　互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用軟件開發(fā)架構(gòu)是一個(gè)從不同角度組合軟件開發(fā)的模式, 其可以根據(jù)軟件開發(fā)功能模塊劃分需求, 將軟件開發(fā)的各個(gè)功能集成在一起, 同時(shí)對于程序員來講, 軟件開發(fā)架構(gòu)是透明的, 組件的外部可見屬性和組件之間具有交叉融合的關(guān)系[1]。一個(gè)軟件開發(fā)架構(gòu)最基本的內(nèi)容是邏輯元件, 將邏輯元件安裝到硬件上, 必須保證整個(gè)邏輯元件組成的系統(tǒng)具有可靠性、可擴(kuò)展性、穩(wěn)定性、靈活性、健壯性和魯棒性;另外, 軟件開發(fā)架構(gòu)也是對用戶端、服務(wù)器端、數(shù)據(jù)庫端的獨(dú)立劃分, 其可以利用接口保證每一端的通信傳輸, 但是每一端的改動(dòng)不需要涉及其他端, 此時(shí)就可以保證軟件開發(fā)的邏輯映射獨(dú)立[2]。本文基于筆者多年的研究, 描述了“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代應(yīng)用軟件開發(fā)架構(gòu)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢, 為互聯(lián)網(wǎng)軟件開發(fā)開發(fā)提供幫助。

2“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代應(yīng)用軟件開發(fā)架構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀

　　目前, 互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用軟件開發(fā)常用的架構(gòu)包括客戶機(jī)/服務(wù)器 (C/S) 架構(gòu)、瀏覽器/服務(wù)器 (B/S) 架構(gòu)[3]。互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用軟件開發(fā)誕生時(shí), 人們結(jié)合傳統(tǒng)的單機(jī)版軟件開發(fā)進(jìn)行改進(jìn), 實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用軟件開發(fā)的聯(lián)網(wǎng)功能, 也即是在客戶端中添加服務(wù)器互聯(lián)通信功能, 就提出了客戶機(jī)/服務(wù)器架構(gòu), 這種架構(gòu)的應(yīng)用軟件開發(fā)需要用戶在臺(tái)式機(jī)、筆記本電腦等終端上下載安裝程序, 然后安裝一個(gè)客戶端, 客戶端通過內(nèi)部嵌入的TCP/IP協(xié)議與服務(wù)器進(jìn)行通信, 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的服務(wù)器訪問。客戶機(jī)/服務(wù)器架構(gòu)的軟件開發(fā)擁有一個(gè)較為精美、操作友好的運(yùn)行界面, 服務(wù)器端集成了Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器, 通過界面用戶可以輸入邏輯業(yè)務(wù)請求, 服務(wù)器接收到邏輯業(yè)務(wù)請求之后, 可以按照程序語言的語法規(guī)則進(jìn)行解析, 查看邏輯業(yè)務(wù)請求包含的內(nèi)容, 比如服務(wù)器業(yè)務(wù)請求或數(shù)據(jù)庫請求, 如果僅僅包含服務(wù)器業(yè)務(wù)請求, 比如調(diào)取服務(wù)器的頁面等, 只需要把頁面信息反饋給客戶端即可;如果還包括數(shù)據(jù)插入、修改、查詢和刪除等操作, 就可以利用數(shù)據(jù)庫管理軟件開發(fā)進(jìn)行實(shí)現(xiàn), 常用的數(shù)據(jù)庫管理軟件開發(fā)包括SQLServer數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、My SQL數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、DB2數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、Oracle數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等, 能夠支持前臺(tái)客戶端程序的各類型業(yè)務(wù)請求, 并且可以將處理結(jié)果封裝在一起反饋給用戶。

“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代開發(fā)的軟件開發(fā)主要面向無計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)的人們, 客戶機(jī)/服務(wù)器架構(gòu)的軟件開發(fā)需要下載、安裝一個(gè)客戶端, 后期運(yùn)行升級(jí)過程中都需要重新安裝, 如果用戶的PC終端沒有運(yùn)行環(huán)境, 通常將會(huì)產(chǎn)生一些安裝、升級(jí)不成功的問題, 沒有經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)計(jì)算機(jī)知識(shí)的人無法掌握安裝方法, 因此不利于軟件開發(fā)的普及使用。為了解決上述問題, 計(jì)算機(jī)學(xué)者經(jīng)過多年研究, 提出了瀏覽器/服務(wù)器架構(gòu), 該架構(gòu)劃分為三個(gè)層次, 分別是瀏覽器、服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器, 利用這個(gè)架構(gòu)開發(fā)的軟件開發(fā)不需要安裝客戶端, 用戶只需要掌握軟件開發(fā)服務(wù)器地址, 即可將其鏈接輸入到IE瀏覽器, 即可進(jìn)入登錄界面, 用戶輸入用戶名和密碼即可進(jìn)入到服務(wù)器, 應(yīng)用軟件開發(fā)的功能通過IE瀏覽器的表單顯示出來, 只需要輸入相關(guān)的邏輯業(yè)務(wù)請求即可, 系統(tǒng)自動(dòng)化的將請求分發(fā)給服務(wù)器, 服務(wù)器將其分發(fā)給數(shù)據(jù)庫, 數(shù)據(jù)庫處理完畢之后將結(jié)果反饋服務(wù)器, 服務(wù)器封裝之后將其反饋給用戶瀏覽器, 通過表單輸出操作結(jié)果。瀏覽器/服務(wù)器解放了用戶, 不需要用戶掌握計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí), 只需要在IE瀏覽器中輸入鏈接地址進(jìn)入系統(tǒng)就可以享受各個(gè)操作權(quán)限, 運(yùn)行升級(jí)和維護(hù)中, 用戶也不需要安裝升級(jí)插件, 系統(tǒng)服務(wù)器自動(dòng)升級(jí)完畢, 整個(gè)過程對用戶端是透明的。因此, 瀏覽器/服務(wù)器應(yīng)用架構(gòu)一經(jīng)提出便得到了廣泛使用, 其也促進(jìn)了應(yīng)用軟件開發(fā)的普及。

3“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代應(yīng)用軟件開發(fā)架構(gòu)發(fā)展趨勢

　　隨著大數(shù)據(jù)、分布式計(jì)算、光纖通信等技術(shù)的普及和改進(jìn), 人們進(jìn)入到了“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代, 互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用軟件開發(fā)已經(jīng)在金融證券、在線學(xué)習(xí)、智能旅游、政企辦公、社交通訊等領(lǐng)域得到廣泛使用。因此, 如何根據(jù)人們的需求, 將底層的硬件服務(wù)器資源集中起來提供給用戶, 按需分配給用戶存儲(chǔ)空間、CPU資源、帶寬通信資源等, 盡可能的降低政企單位軟硬件開發(fā)、部署費(fèi)用。因此, 互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用軟件開發(fā)開始向云架構(gòu)發(fā)展, 提出了阿里云、百度云、騰訊云、谷歌云等商業(yè)應(yīng)用模式。云服務(wù)架構(gòu)應(yīng)用架構(gòu)包括以下幾個(gè)方面:

3.1 硬件資源虛擬化

　　云服務(wù)器架構(gòu)的目標(biāo)是在有限的硬件資源限制下, 盡可能的部署較多的應(yīng)用軟件開發(fā), 同時(shí)還要支持?jǐn)?shù)以億計(jì)的用戶并發(fā)訪問。因此, 云服務(wù)架構(gòu)下硬件資源虛擬化成為重要的研究課題。硬件資源虛擬化可以利用優(yōu)先級(jí)、輪轉(zhuǎn)法、先進(jìn)先出方法等進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。首先, 為每一類應(yīng)用軟件開發(fā)賦予不同的優(yōu)先級(jí), 利用優(yōu)先級(jí)方法可以分配硬件資源, 比如分配CPU資源, 盡可能的分配給優(yōu)先級(jí)較高的軟件開發(fā), 此時(shí)這些軟件開發(fā)的處理速度就很快;輪轉(zhuǎn)法就是將硬件資源等量劃分, 為每一個(gè)應(yīng)用軟件開發(fā)分配一個(gè)塊, 如果這些塊運(yùn)行結(jié)束之后, 可以分配給另外一個(gè)軟件開發(fā), 每一個(gè)應(yīng)用軟件開發(fā)都可以享受同等的資源使用權(quán)限, 輪流使用資源塊;先進(jìn)先出方法是指按照應(yīng)用軟件開發(fā)的進(jìn)出時(shí)間, 優(yōu)先處理先進(jìn)入的應(yīng)用軟件開發(fā), 先進(jìn)先出方法看似公平, 但是如果先進(jìn)入的軟件開發(fā)業(yè)務(wù)處理功能多, 占用資源的時(shí)間較長, 此時(shí)就可能產(chǎn)生擁塞, 造成后續(xù)進(jìn)來的軟件開發(fā)無法得到處理, 因此不能夠提供更高的響應(yīng)速度。目前, 優(yōu)先級(jí)和輪轉(zhuǎn)法結(jié)合在一起, 同時(shí)擁有優(yōu)先級(jí)和輪轉(zhuǎn)法的優(yōu)勢, 加快了應(yīng)用軟件開發(fā)的處理速度, 這種模式的虛擬化方法可以大規(guī)模的提高硬件資源的利用率, 得到了快速的普及和使用。

3.2 云計(jì)算處理的透明性

　　云服務(wù)架構(gòu)下, 由于硬件資源是有限的, 虛擬化是提供硬件空間利用率的最佳方法之一, 因此這就牽涉到云計(jì)算的分布式、透明化問題。目前, 云計(jì)算的分布式、透明化問題利用Mapreduce的技術(shù)等可以稍微緩解。Map Reduce是一個(gè)基于集群模式的高性能并行計(jì)算平臺(tái), 其可以利用當(dāng)前騰訊、百度、阿里巴巴、谷歌、微軟建設(shè)的數(shù)以千億計(jì)的集群節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算, 提高了系統(tǒng)的處理速度。Map Reduce是一個(gè)并行計(jì)算的應(yīng)用軟件開發(fā)框架, 其可以與當(dāng)前的云服務(wù)架構(gòu)相融合, 為用戶提供設(shè)計(jì)精良、并行計(jì)算、模塊操作的軟件開發(fā)部署框架, 能夠自動(dòng)化的完成每一個(gè)模塊的計(jì)算任務(wù), 并且用戶多用戶并行訪問處理, 自動(dòng)化的將存儲(chǔ)空間進(jìn)行劃分, 同時(shí)將計(jì)算任務(wù)劃分為服務(wù)處理和數(shù)據(jù)處理, 在集群節(jié)點(diǎn)上自動(dòng)化分配計(jì)算空間, 收集每一個(gè)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的處理結(jié)果, 實(shí)現(xiàn)云服務(wù)架構(gòu)的底層交叉, 盡可能的簡化云服務(wù)架構(gòu)的底層負(fù)載, 減少應(yīng)用軟件開發(fā)開發(fā)人員部署、測試和運(yùn)行的工作量, 能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)分布存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)高速通信、高容錯(cuò)處理的功能。

　　互聯(lián)網(wǎng)軟件開發(fā)架構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)非常關(guān)鍵的工作, 也是應(yīng)用軟件開發(fā)未來運(yùn)行的基礎(chǔ)。軟件開發(fā)架構(gòu)未來發(fā)展的趨勢是適應(yīng)用戶需求, 借助于函數(shù)式程序設(shè)計(jì)語言Lisp的基本思想, 實(shí)現(xiàn)一個(gè)輕量級(jí)的線程處理, 實(shí)現(xiàn)基本的并發(fā)計(jì)算任務(wù), 完成大規(guī)模的數(shù)據(jù)編程和計(jì)算處理, 同時(shí)具有較強(qiáng)的可靠性、穩(wěn)定性和魯棒性。

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