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第8章系统质量属性与架构评估

软件系统属性包括功能属性和质量属性，软件架构重点关注的是质量属性。架构的基本需求是在满足功能属性的前提下，关注软件系统质量属性。为了精确、定量地表达系统的质量属性，通常会采用质量属性场景的方式进行描述。

在确定软件系统架构，精确描述质量属性场景后，就需要对系统架构进行评估。软件系统架构评估是在对架构分析、评估的基础上，对架构策略的选取进行决策。它也可以灵活地运用于软件架构评审等工作。

8.1软件系统质量属性

8.1.1质量属性概念

软件系统的质量就是“软件系统与明确地和隐含地定义的需求相一致的程度”。更具体地说，软件系统质量是软件与明确地叙述的功能和性能需求文档中明确描述的开发标准以及任何专业开发的软件产品都应该具有的隐含特征相一致的程度。根据GB/T16260.1定义，从管理角度对软件系统质量进行度量，可将影响软件质量的主要因素划分为6种维度特性：功能性、可靠性、易用性、效率、维护性与可移植性。其中功能性包括适合性、准确性、互操作性、依从性、安全性；可靠性包括容错性、易恢复性、成熟性；易用性包括易学性、易理解性、易操作性；效率包括资源特性和时间特性；维护性包括可测试性、可修改性、稳定性和易分析性；可移植性包括适应性、易安装性、一致性和可替换性。

软件系统质量属性(QualityAttribute)是一个系统的可测量或者可测试的属性，用来描述系统满足利益相关者(Stakeholders)需求的程度。基于软件系统的生命周期，可以将软件系统的质量属性分为开发期质量属性和运行期质量属性2个部分。

1.开发期质量属性

开发期质量属性主要指在软件开发阶段所关注的质量属性，主要包含6个方面。

(1)易理解性：指设计被开发人员理解的难易程度。

(2)可扩展性：软件因适应新需求或需求变化而增加新功能的能力，也称为灵活性。

(3)可重用性：指重用软件系统或某一部分的难易程度。

(4)可测试性：对软件测试以证明其满足需求规范的难易程度。

(5)可维护性：当需要修改缺陷、增加功能、提高质量属性时，识别修改点并实施修改的难易程度。

(6)可移植性：将软件系统从一个运行环境转移到另一个不同的运行环境的难易程度。

2.运行期质量属性

运行期质量属性主要指在软件运行阶段所关注的质量属性，主要包含7个方面。

(1)性能：性能是指软件系统及时提供相应服务的能力，如速度、吞吐量和容量等的要求。

(2)安全性：指软件系统同时兼顾向合法用户提供服务，以及阻止非授权使用的能力。

(3)可伸缩性：指当用户数和数据量增加时，软件系统维持高服务质量的能力。例如，通过增加服务器来提高能力。

(4)互操作性：指本软件系统与其他系统交换数据和相互调用服务的难易程度。

(5)可靠性：软件系统在一定的时间内持续无故障运行的能力。

(6)可用性：指系统在一定时间内正常工作的时间所占的比例。可用性会受到系统错误，恶意攻击，高负载等问题的影响。

(7)鲁棒性：是指软件系统在非正常情况(如用户进行了非法操作、相关的软硬件系统发生了故障等)下仍能够正常运行的能力，也称健壮性或容错性。

8.1.2面向架构评估的质量属性

为了评价一个软件系统，特别是软件系统的架构，需要进行架构评估。在架构评估过程中，评估人员所关注的是系统的质量属性。评估方法所普遍关注的质量属性有以下几种。

1.性能

性能(Performance)是指系统的响应能力，即要经过多长时间才能对某个事件做出响应，或者在某段事件内系统所能处理的事件的个数。经常用单位时间内所处理事务的数量或系统完成某个事务处理所需的时间来对性能进行定量表示。性能测试经常要使用基准测试程序。

2.可靠性

可靠性(Reliability)是软件系统在应用或系统错误面前，在意外或错误使用的情况下维持软件系统的功能特性的基本能力。可靠性是最重要的软件特性，通常用来衡量在规定的条件和时间内，软件完成规定功能的能力。可靠性通常用平均失效等待时间(MeanTimeToFailure,MTTF)和平均失效间隔时间(MeanTimeBetweenFailure,MTBF)来衡量。在失效率为常数和修复时间很短的情况下，MTTF和MTBF几乎相等。可靠性可以分为两个方面。

(1)容错。容错的目的是在错误发生时确保系统正确的行为，并进行内部“修复”。例如在一个分布式软件系统中失去了一个与远程构件的连接，接下来恢复了连接。在修复这样的错误之后，软件系统可以重新或重复执行进程间的操作，直到错误再次发生。

(2)健壮性。这里说的是保护应用程序不受错误使用和错误输入的影响，在发生意外错误事件时确保应用系统处于预先定义好的状态。值得注意的是，和容错相比，健壮性并不是说在错误发