根据软件架构设计与评估的叙述开发一套机器学习应用开发平台

案例

阅读以下关于软件架构设计与评估的叙述，回答问题 1和问题 2。

【说明】

某公司拟开发一套机器学习应用开发平台，支持用户使用浏览器在线进行基于机器学习的智能应用开发活动。该平台的核心应用场景是用户通过拖拽算法组件灵活定义机器学习流程，采用自助方式进行智能应用设计、实现与部署，并可以开发新算法组件加入平台中。在需求分析与架构设计阶段，公司提出的需求和质量属性描述如下:

(a)平台用户分为算法工程师、软件工程师和管理员等三种角色，不同角色的功能界面有所不

同；

(b)平台应该具备数据库保护措施，能够预防核心数据库被非授权用户访问；

(c)平台支持分布式部署，当主站点断电后，应在20 秒内将请求重定向到备用站点；

(d)平台支持初学者和高级用户两种界面操作模式，用户可以根据自己的情况灵活选择合适的模；

(e)平台主站点宕机后，需要在 15 秒内发现错误并启用备用系统；

(f)在正常负载情况下，机器学习流程从提交到开始执行，时间间隔不大于5秒；

(g)平台支持硬件扩容与升级，能够在3人天内完成所有部署与测试工作；

(h)平台需要对用户的所有操作过程进行详细记录，便于审计工作；

(i)平台部署后，针对界面风格的修改需要在 3 人天内完成；

(j)在正常负载情况下，平台应在 0.5 秒内对用户的界面操作请求进行响应；

(k)平台应该与目前国内外主流的机器学习应用开发平台的界面风格保持一致；

(l)平台提供机器学习算法的远程调试功能，支持算法工程师进行远程调试。

在对平台需求、质量属性描述和架构特性进行分析的基础上，公司的架构师给出了三种候选的架构设计方案，公司目前正在组织相关专家对平台架构进行评估。

【问题 1】(9 分)

在架构评估过程中，质量属性效用树(utility tree)是对系统质量属性进行识别和优先级排序的重要工具。请将合适的质量属性名称域入图 1-1 中(1)、(2)空白处，并从题干中的(a)~(I)中选择合适的质量属性描述，填入(3)~(6)空自处，完成该平台的效用树。

【问题 2】(16 分)

针对该系统的功能，赵工建议采用解释器(interpreter)架构风格，李工建议采用管道-过滤器(ppe-and-hlter)的架构风格，王工则建议采用隐式调用(implicit invocation)架构风格。请针对平台的核心应用场景，从机器学习流程定义的灵活性和学习算法的可扩展性两个方面对三种架构风格进行对比与分析，并指出该平台更适合采用哪种架构风格。

【答案】

本题考查软件架构评估方面的知识与应用主要包括质量属性和架构风格对比两个部分。

这种题型还是比较简单的。

【问题 1】答案

（1）性能

（2）可修改性

（3）（e）

（4）（j）

（5）（h）

（6）（i）

【问题 2】答案

应采取解释器风格。

(1)解释器风格是自定义了一套规则供使用者使用，使用者基于这个规则来开发构件，能够跨平台适配。

(2)管道-过滤器风格每个构件都有一组输入和输出，构件读取输入的数据流，经过内部处理(计算或增值)，产生输出数据流。前一个构件的输出作为后一个构件的输入，前后数据流关联。过滤器就是构件，连接件就是管道。

(3)隐式调用风格是构件不直接调用一个过程，而是触发或广播一个或多个事件。构件中的过程在一个或多个事件中注册，当某个事件被触发时，系统自动调用在这个事件中注册的所有过程。个事件的触发就导致了另一个模块中的过程调用。

平台支持初学者和高级用户两种界面操作模式，用户可以根据自己的情况灵活选择合适的模式从灵活性上解释器可以通过灵活的自定义规则实现规则的重组。

从可扩展性上解释器可以包括一个完成解释工作的解释引擎、一个包含将被解释的代码的存储区个记录解释引擎当前工作状态的数据结构，以及一个记录源代码被解释执行的进度的数据结构。可以通过新建规则实现可扩展性。