架構設計之執行架構

執行架構=技術選型+控制流劃分+同步關係

執行架構（如圖-1所示）關注程序、執行緒、中斷服務程式等執行時控制流，以及相關的併發、同步、通訊等問題。執行架構的設計（及其所依賴的物理架構設計）對執行期質量屬性有重大影響，例如效能、可伸縮性、持續可用性和安全性等。

圖-1 執行架構的設計內容

執行架構和開發架構的關係：開發架構一般偏重程式包在編譯時期的靜態依賴關係，而執行架構關注這些程式執行起來之後形成的執行緒、程序、中斷服務程式，以及它們引用的類例項、傳遞的資料。

如果使用uml來描述架構的執行架構，則該檢視的靜態方面由包圖、類圖（其中主動類非常重要）和物件圖（其中主動物件非常重要）等來說明關鍵執行時概念的結構關係。動態方面由序列圖、協作圖等來說明關鍵互動機制。

執行架構設計包含的核心設計任務是：併發技術選型、控制流劃分、控制流間同步關係。

【設計任務】一、併發技術選型

控制流（control flow）是乙個在處理機上順利執行的動作系列。在實踐中，最常用於實現控制流的手段有3種：

1、程序

2、執行緒

3、中斷服務程式

程序（process）是重量級控制流，既是處理機資源的分配單位，又是其它計算機資源的分配單位。

執行緒（thread）是輕量級控制流，僅僅是處理機資源的分配單位。乙個程序內可以包含多個執行緒，後者共享前者的資源；但處理機資源例外，執行緒是獨立的處理機資源的分配單位。

實際上，中斷服務程式（interrupt service routine, isr）也是常見的控制流實現機制。當你沒有os的支援卻要實現併發時，這更是必不可少。

【設計任務】二、控制流劃分

確定引入哪些控制流，並沒有固定不變的套路，但有幾點考慮是必不可少的：

1、物理架構中每個節點（node）之上，至少有一條控制流。

2、為了實現節點（node）之間的通訊，通常做法是引入一條控制流來專門負責。

3、節點（node）是具有主動行為的裝置，為其引入專門的控制流（例如中斷服務程式）。

4、在需求一級的描述中（例如用例規約中）就是並行或併發的，引入多條控制流。

5、來自使用者或外部系統的併發訪問，常要求後端服務支援多控制流。

6、如果控制流關係複雜，可以考慮引入對其他控制流進行協調的控制流。

【設計任務】三、控制流間同步關係

一旦系統中存在不止一條控制流，就產生了附加的工作量。除了控制流的建立、銷毀之外，還要進一步考慮：控制流之間的通訊機制（例如共享記憶體或訊息等）、同步關係，若有資源爭用還要引入加鎖機制。