云计算环境下软件架构恢复系统设计
王毅敏
摘 要： 传统软件架构恢复系统不能根据用户需求提供流畅、高效的信息响应。为改善此问题，基于云计算环境，设计新型软件架构恢复系统。利用SaaS平台搭建云计算环境，通过云计算环境下多租户选择，完成系统的硬件设计。应用架构适配子系统和协议接入恢复、软件资源控制子系统和通用呼叫恢复完成系统软件设计。通过软件架构恢复业务接入子系统实现系统正常运行。模拟用户需求设计对比实验结果表明，云计算环境下软件架构恢复系统提高了恢复响应率和恢复响应流畅性，全面满足用户需求。
关键词： 云计算环境； 软件架构； 恢复系统； 设计与实现
中图分类号： TN99?34； TP399 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）23?0027?03
Abstract： The traditional software architecture recovery system can not provide the smooth and efficient information response according to user needs. In order to eliminate this problem， a new software architecture recovery system was designed on the basis of cloud computing environment. The cloud computing environment is built with SaaS platform， in which the multi?tenant is chosen to complete the hardware design of the system. The architecture adaptive subsystem， protocol access recovery， software resource control subsystem and universal call recovery are used to complete the software design of system. The recovery service access subsystem of the software architecture is used to realize the normal operation of the system. The comparison experiment was designed according to the simulation of user requirements. The experimental results show that the software architecture recovery system based on cloud computing environment can improve the recovery response rate and recovery response fluency， and fully meet the user needs.
Keywords： cloud computing environment； software architecture； recovery system； design and implementation
0 引 言
转交换机作为软件架构恢复技术基础设备，在最底层承载恢复协议工作，通过呼叫控制、接入网关控制、资源分配、路由协议认证等流程，配合主机向客户端传递服务。传统软件架构恢复系统依靠转交换机工作独立性，完成控制业务与恢复业务的分离，这种方式有效缓解因发生业务碰撞现象造成处理时间增加情况的发生，在开放网络连通接口的同时，提高业务处理效率[1]。但转交换机设备具有响应效率慢、流畅性差等弊端，随着工作总量的增加，系统整体业务处理速度逐渐下降。但用户需求日益增大，这种传统形式显然不能给用户提供满意的信息响应。云计算环境是基于大数据背景下，一种新型的数据存储方式，不仅继承原有存储方式稳定性强的优点，又在此基础上，提升存储总量与系统运行速度。在云计算环境的基础上，细化SaaS平台，并在该平台上完成多租户选择设计，为云计算环境的稳定运行提供保障。传统系统不能满足多个子系统同时接入，通过协议恢复、呼叫恢复的形式满足子系统间相互配合，达到同时接入主机的目的。
1 基于云计算环境软件架构恢复系统的硬件设计
搭建SaaS平台是完善云计算环境的关键步骤，在SaaS平台上进行多租户选择，进而完成软件架构恢复系统的硬件设计，具体实施步骤如下。
1.1 利用SaaS平台完成云计算环境的搭建
SaaS平台是云计算环境的重要组成部分，可以满足多用户同时在线搜索，并保证每个用户都能在云环境下得到满意的搜索结果是该平台的工作核心。当用户数量发生变化，SaaS平台根据架构的自動检索能力为多用户共享应用实例，保证用户的搜索安全性[2?3]。SaaS平台采用支持离线应用的方式满足云环境信息的多屏显示。利用SaaS平台搭建的云计算环境主体架构如图1所示。
1.2 云计算环境下系统硬件的多租户选择
多租户选择共有三种实现形式，其中独立数据库与隔离数据库形式主要应用于大型架构的恢复，成本较高[4?5]。出于对经济因素的考虑，本系统使用共享数据库形式。完成共享数据库形势下的多租户选择，首先根据给定信息建立如表1所示的租户表（表中租户姓名与基本信息均为虚构）。再根据表1中的信息完成多租户选择过程，具体操作方法如图2所示。
2 基于云计算环境软件架构恢复系统的软件设计
上述过程完成了云计算环境的搭建以及系统的硬件设计，为保证系统的正常运行，还需按照如下步骤完成系统的软件设计。
2.1 架构适配子系统和协议接入恢复
架构适配子系统负责多终端协议和中继协议的恢复接入，并按照不同协议接入方式的不同，完成适配工作。该子系统对多种协议进行模块规划，同时也为新协议的接入恢复提供便利[2，6]。架构适配子系统是云计算环境软件架构恢复系统的第一级子系统其最主要功能是为以下各级子系统提供关键协议，并保证子系统模块间各协议能在最短时间内完成接入恢复。其基本结构如图3所示。
2.2 软件资源控制子系统和通用呼叫恢复
通用呼叫包括呼叫控制、资源控制、连接承载控制等功能。当用户呼叫的事件符合应用业务的触发点时，上层应用控制系统被自动激活，完成通用呼叫恢复。软件资源控制子系统是云计算环境软件架构恢复系统的次级子系统，其工作流程主要依靠通用呼叫模型完成[7]。通用呼叫模型实现了呼叫控制和控制连接承载功能。在处理软件资源控制子系统发出的呼叫请求时，通用呼叫模型依靠单点控制技术与多点控制技术结合的方式逐步实现通用呼叫恢复。软件资源控制子系统与通用呼叫实现了SIP Server网守的大多数功能，可代替原有H.233网守，其具体框架结构如图4所示。
2.3 軟件架构恢复业务接入子系统
软件架构业务，提供内嵌业务的逻辑结构及各项补充业务的开发接口[8]；云计算环境软件架构恢复系统的子系统，通过INAP协议完成业务控制点的连网恢复；安全管理子系统的预留接口，为软件架构业务恢复提供SCP控制点；软件架构恢复业务，依靠内嵌子系统接口恢复调度通信业务；调度通信业务通过SIP协议和调度台完成与用户的通信，用户提出的不同需求组成外部通信系统。云计算环境软件架构恢复系统，根据外部通信系统中不同的用户需求，完成数据和多媒体行政通信等业务的恢复。具体业务恢复流程如图5所示。
3 实验结果与分析
通过上述过程完成云计算环境软件架构恢复系统设计。为验证该系统的实用性价值，模拟用户需求，设计如下对比实验，检测系统的恢复响应率和响应流畅性。实验开始前，随机将两台计算机分为实验组和对照组，分别进行相关参数设定。
3.1 实验参数设定
实验参数的设定如表2所示。
表2中项目栏从上至下依次为：恢复参数、软件架构参数、基本响应率、云环境受扰系数、系统带宽，其中基本响应率85.00%+代表用户每次需求的响应率，均保持在85.00%以上，为保证实验的公平性，实验组与对照组参数均保持一致。
3.2 恢复响应率对比
完成参数设定后，令实验组计算机搭载云计算环境下软件架构恢复系统；令对照组计算机搭载传统软件架构恢复系统。模拟用户需求，分别检测实验组与对照组的恢复响应率，如图6所示。
恢复响应率，是检测软件架构恢复系统性能的重要指标。恢复响应率与用户需求响应时间成反比，恢复响应率越高，则响应时间越短。
分析图6可知，随着用户请求数量的不断增加，系统响应时间也随之增加，但对照组响应时间始终高于预期响应时间，实验组响应时间始终低于预期响应时间。当用户请求数量达到5.00×105 b时，实验组响应时间达到最大值3.00 s，预期响应时间为4.74 s，对照组影响时间为6.00 s。相比较可知，实验组比预期时间减少了1.74 s。所以，可证明应用云计算环境下软件架构恢复系统可缩短响应时间，提升恢复响应率。
3.3 恢复响应流畅性对比
传统软件架构恢复系统应用点阵式模型，完成用户需求响应；云计算环境下软件架构恢复系统应用滑点式模型，完成用户需求响应。以点线连接表示系统恢复响应流畅性，线与线间交叉越少，代表响应流畅性越强，反之则越弱。具体实验结果如图7所示。
分析图7可知，实验组代表用户需求响应的各点顺次连接，线与线之间无交叉现象；对照组代表用户需求响应的各点连接混乱，且线与线之间出现明显交叉。所以，可证明应用云计算环境下软件架构恢复系统可明显提升恢复响应流畅性。
4 结 语
云计算环境下软件架构恢复系统充分利用云计算环境下存储空间丰富的优势，并在此基础上，完善架构恢复系统的各层协议。通过对比实验证明，该新型系统与传统系统相比，可改善恢复响应率低、响应流畅性差的问题。
参考文献
[1] 王静宇，冯黎晓，郑雪峰.一种面向云计算环境的属性访问控制模型[J].中南大学学报（自然科学版），2015，11（6）：2090?2097.
[2] 李春杰，王晓明，张龙昌.云计算环境图书档案管理系统用户模型研究[J].计算机技术与发展，2015，14（5）：233?236.
[3] 赵宏伟，申德荣，田力威.云计算环境下资源需求预测与调度方法的研究[J].小型微型计算机系统，2016，37（4）：659?663.
[4] 许鹏，张继栋，王国栋.云计算机环境下数据挖掘信息平台架构的设计及实现[J].信息安全与技术，2016，7（2）：24?26.
[5] 蔡琪，单冬红，赵伟艇.改进粒子群算法的云计算环境资源优化调度[J].辽宁工程技术大学学报，2016，12（1）：93?96.
[6] 邹华.云计算环境下大数据分布规律的结构优化设计[J].现代电子技术，2016，39（8）：18?20.
[7] 李寒，佟宁，陈峰.一种基于层次聚类的软件架构恢复方法[J].计算机科学，2017，44（4）：75?78.
[8] 金志敏，刘祥芝，崔红兵.云计算环境下图书馆数字资源建设与服务模式创新[J].数字与缩微影像，2016，17（2）：4?8.
摘 要： 传统软件架构恢复系统不能根据用户需求提供流畅、高效的信息响应。为改善此问题，基于云计算环境，设计新型软件架构恢复系统。利用SaaS平台搭建云计算环境，通过云计算环境下多租户选择，完成系统的硬件设计。应用架构适配子系统和协议接入恢复、软件资源控制子系统和通用呼叫恢复完成系统软件设计。通过软件架构恢复业务接入子系统实现系统正常运行。模拟用户需求设计对比实验结果表明，云计算环境下软件架构恢复系统提高了恢复响应率和恢复响应流畅性，全面满足用户需求。
关键词： 云计算环境； 软件架构； 恢复系统； 设计与实现
中图分类号： TN99?34； TP399 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）23?0027?03
Abstract： The traditional software architecture recovery system can not provide the smooth and efficient information response according to user needs. In order to eliminate this problem， a new software architecture recovery system was designed on the basis of cloud computing environment. The cloud computing environment is built with SaaS platform， in which the multi?tenant is chosen to complete the hardware design of the system. The architecture adaptive subsystem， protocol access recovery， software resource control subsystem and universal call recovery are used to complete the software design of system. The recovery service access subsystem of the software architecture is used to realize the normal operation of the system. The comparison experiment was designed according to the simulation of user requirements. The experimental results show that the software architecture recovery system based on cloud computing environment can improve the recovery response rate and recovery response fluency， and fully meet the user needs.
Keywords： cloud computing environment； software architecture； recovery system； design and implementation
0 引 言
转交换机作为软件架构恢复技术基础设备，在最底层承载恢复协议工作，通过呼叫控制、接入网关控制、资源分配、路由协议认证等流程，配合主机向客户端传递服务。传统软件架构恢复系统依靠转交换机工作独立性，完成控制业务与恢复业务的分离，这种方式有效缓解因发生业务碰撞现象造成处理时间增加情况的发生，在开放网络连通接口的同时，提高业务处理效率[1]。但转交换机设备具有响应效率慢、流畅性差等弊端，随着工作总量的增加，系统整体业务处理速度逐渐下降。但用户需求日益增大，这种传统形式显然不能给用户提供满意的信息响应。云计算环境是基于大数据背景下，一种新型的数据存储方式，不仅继承原有存储方式稳定性强的优点，又在此基础上，提升存储总量与系统运行速度。在云计算环境的基础上，细化SaaS平台，并在该平台上完成多租户选择设计，为云计算环境的稳定运行提供保障。传统系统不能满足多个子系统同时接入，通过协议恢复、呼叫恢复的形式满足子系统间相互配合，达到同时接入主机的目的。
1 基于云计算环境软件架构恢复系统的硬件设计
搭建SaaS平台是完善云计算环境的关键步骤，在SaaS平台上进行多租户选择，进而完成软件架构恢复系统的硬件设计，具体实施步骤如下。
1.1 利用SaaS平台完成云计算环境的搭建
SaaS平台是云计算环境的重要组成部分，可以满足多用户同时在线搜索，并保证每个用户都能在云环境下得到满意的搜索结果是该平台的工作核心。当用户数量发生变化，SaaS平台根据架构的自動检索能力为多用户共享应用实例，保证用户的搜索安全性[2?3]。SaaS平台采用支持离线应用的方式满足云环境信息的多屏显示。利用SaaS平台搭建的云计算环境主体架构如图1所示。
1.2 云计算环境下系统硬件的多租户选择
多租户选择共有三种实现形式，其中独立数据库与隔离数据库形式主要应用于大型架构的恢复，成本较高[4?5]。出于对经济因素的考虑，本系统使用共享数据库形式。完成共享数据库形势下的多租户选择，首先根据给定信息建立如表1所示的租户表（表中租户姓名与基本信息均为虚构）。再根据表1中的信息完成多租户选择过程，具体操作方法如图2所示。
2 基于云计算环境软件架构恢复系统的软件设计
上述过程完成了云计算环境的搭建以及系统的硬件设计，为保证系统的正常运行，还需按照如下步骤完成系统的软件设计。
2.1 架构适配子系统和协议接入恢复
架构适配子系统负责多终端协议和中继协议的恢复接入，并按照不同协议接入方式的不同，完成适配工作。该子系统对多种协议进行模块规划，同时也为新协议的接入恢复提供便利[2，6]。架构适配子系统是云计算环境软件架构恢复系统的第一级子系统其最主要功能是为以下各级子系统提供关键协议，并保证子系统模块间各协议能在最短时间内完成接入恢复。其基本结构如图3所示。
2.2 软件资源控制子系统和通用呼叫恢复
通用呼叫包括呼叫控制、资源控制、连接承载控制等功能。当用户呼叫的事件符合应用业务的触发点时，上层应用控制系统被自动激活，完成通用呼叫恢复。软件资源控制子系统是云计算环境软件架构恢复系统的次级子系统，其工作流程主要依靠通用呼叫模型完成[7]。通用呼叫模型实现了呼叫控制和控制连接承载功能。在处理软件资源控制子系统发出的呼叫请求时，通用呼叫模型依靠单点控制技术与多点控制技术结合的方式逐步实现通用呼叫恢复。软件资源控制子系统与通用呼叫实现了SIP Server网守的大多数功能，可代替原有H.233网守，其具体框架结构如图4所示。
2.3 軟件架构恢复业务接入子系统
软件架构业务，提供内嵌业务的逻辑结构及各项补充业务的开发接口[8]；云计算环境软件架构恢复系统的子系统，通过INAP协议完成业务控制点的连网恢复；安全管理子系统的预留接口，为软件架构业务恢复提供SCP控制点；软件架构恢复业务，依靠内嵌子系统接口恢复调度通信业务；调度通信业务通过SIP协议和调度台完成与用户的通信，用户提出的不同需求组成外部通信系统。云计算环境软件架构恢复系统，根据外部通信系统中不同的用户需求，完成数据和多媒体行政通信等业务的恢复。具体业务恢复流程如图5所示。
3 实验结果与分析
通过上述过程完成云计算环境软件架构恢复系统设计。为验证该系统的实用性价值，模拟用户需求，设计如下对比实验，检测系统的恢复响应率和响应流畅性。实验开始前，随机将两台计算机分为实验组和对照组，分别进行相关参数设定。
3.1 实验参数设定
实验参数的设定如表2所示。
表2中项目栏从上至下依次为：恢复参数、软件架构参数、基本响应率、云环境受扰系数、系统带宽，其中基本响应率85.00%+代表用户每次需求的响应率，均保持在85.00%以上，为保证实验的公平性，实验组与对照组参数均保持一致。
3.2 恢复响应率对比
完成参数设定后，令实验组计算机搭载云计算环境下软件架构恢复系统；令对照组计算机搭载传统软件架构恢复系统。模拟用户需求，分别检测实验组与对照组的恢复响应率，如图6所示。
恢复响应率，是检测软件架构恢复系统性能的重要指标。恢复响应率与用户需求响应时间成反比，恢复响应率越高，则响应时间越短。
分析图6可知，随着用户请求数量的不断增加，系统响应时间也随之增加，但对照组响应时间始终高于预期响应时间，实验组响应时间始终低于预期响应时间。当用户请求数量达到5.00×105 b时，实验组响应时间达到最大值3.00 s，预期响应时间为4.74 s，对照组影响时间为6.00 s。相比较可知，实验组比预期时间减少了1.74 s。所以，可证明应用云计算环境下软件架构恢复系统可缩短响应时间，提升恢复响应率。
3.3 恢复响应流畅性对比
传统软件架构恢复系统应用点阵式模型，完成用户需求响应；云计算环境下软件架构恢复系统应用滑点式模型，完成用户需求响应。以点线连接表示系统恢复响应流畅性，线与线间交叉越少，代表响应流畅性越强，反之则越弱。具体实验结果如图7所示。
分析图7可知，实验组代表用户需求响应的各点顺次连接，线与线之间无交叉现象；对照组代表用户需求响应的各点连接混乱，且线与线之间出现明显交叉。所以，可证明应用云计算环境下软件架构恢复系统可明显提升恢复响应流畅性。
4 结 语
云计算环境下软件架构恢复系统充分利用云计算环境下存储空间丰富的优势，并在此基础上，完善架构恢复系统的各层协议。通过对比实验证明，该新型系统与传统系统相比，可改善恢复响应率低、响应流畅性差的问题。
参考文献
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