美國國防部體系架構框架（Department of Defense Architectural Framework，Do

本文來自于 Rational Edge：本文是兩部分系列中的第二篇，描述了美國國防部（DoD）體系架構（DoDAF）的系統視圖（System View，SV）和技術標準視圖（Technical Standard View，TV）產品。第一部分文章介紹了 DoDAF 概述并描述了運作視圖（Operational View，OV）產品。

這幾篇文章討論了以遵從美國國防部（DoD）體系架構（DoDAF）的方式為復雜系統架構建模的方法。它們闡述了如何利用建模最佳實踐連同統一建模語言（Unified Modeling Language，UML）和 IBM Rational 工具來創建不但遵從 DoDAF，而且在不轉移主要系統開發目標的投入精力的情況下增加復雜系統的設計和開發中的重要價值的模型視圖。

在第 1 部分文章中，我介紹了 DoDAF 規范的概述，并探究了其運作視圖（OV）產品。這是對要比較備選系統架構，并管理其開發的政府機構和其他運作決策者最有意義的產品。

在此第 2 部分，我將說明系統視圖（SV）產品。這是與 DoD 承包商和其他設計并實現這些復雜系統架構的人最相關的模型視圖。為了完整地了解 DoDAF 規范，我還將在第 2 部分中簡要介紹技術標準視圖（TV）產品。

系統視圖產品

包含運作架構的系統必須協作，用以實現運作視圖中指定的任務功能，這些我在第 1 部分文章中提到了。系統視圖（SV）產品的用途是提供在考慮中的系統的多種透視圖。這些視圖描述了系統的結構并表明如何與企業架構的其他要素相互作用。

各種 SV 產品是從主題系統架構的白盒擴展得來的，這確定了為了達到所期望的行為必須相互作用的系統的邏輯和物理組件。這些系統（邏輯組件）和系統節點（物理組件）是原型的類，并且由系統環境圖表示。這些要素之間的關系表現出創建 SV-10c 序列圖（見下）時所指定的運作或請求消息。其他 SV 產品提供更多關于物理和邏輯系統接口、系統交互，和在運作企業環境下系統的有計劃的演進。

表 1 羅列并描述了系統視圖產品并推薦了一個創建它們的合理順序。后面的部分更詳細地介紹了 SV 的每一種產品。

表 1：系統視圖產品及描述。注意剛才推薦的創建順序。

產品	標題	描述	表示	創建順序
SV-1	系統接口描述	在節點內部和節點之間確定系統和系統組件及其接口。通過實現公共接口的邏輯和物理透視圖的一致建模。	含有類、位置，和接口的類圖	3
SV-2	系統通信描述	為物理節點及其相關的通信基礎構架建模。	復合結構圖 部署圖	6
SV-3	系統矩陣	為企業整個架構的環境中的系統和子系統之間的關系建模。	存儲模型文本矩陣 導出 XML	5
SV-4	系統功能描述	確定系統行為及與該行為相關的信息流。	每個系統用例的活動圖	8
SV-5	系統功能可溯性矩陣的運作活動	將系統內部行為（實現）映射到運作外部活動上（規范）。	存儲模型文本矩陣 導出 XML	9
SV-6	系統信息交換矩陣	詳細說明系統要素之間的信息交換，包括應用程序和分配給那些要素的硬件。	存儲模型文本矩陣 導出 XML	10
SV-7	系統性能參數矩陣	描述系統要素的性能特征。	存儲模型文本矩陣 導出 XML 聯合實現表	11
SV-8	系統演進描述	描述朝著指定的未來實現增加的已計劃的演進。	帶有時間線的進度安排或項目計劃	12
SV-9	系統技術預測	描述很可能影響系統的當前或指定的未來狀態的新興技術。	文本文檔	13
SV10a	系統規則模型	描述業務需求或運作任務需求所利用的影響系統功能的約束。	也許有或者許沒有合并到模型中（OCL/SysML）的架構約束 模型參考文本文檔中的功能和非功能需求	1
SV-10b	系統狀態轉換描述	描述系統對事件的響應。	狀態轉移圖	**
SV-10c	系統時間/跟蹤描述	根據實現了反映 OV-6c 中確定的行為的運作場景或關鍵活動的運作序列和活動，描述內部系統行為。	行為的邏輯和物理實現的序列圖	2（邏輯的） 4（物理的）
SV-11	物理數據模型	描述數據存儲和移動的物理實現。	類圖指明模式到 OV-7 中邏輯數據要素的關系	7

** 狀態轉移圖可選擇地用于為對需要特殊處理的復雜事件的關鍵實時的響應建模。

SV-1：系統接口描述

SV-1 為主題系統的內部架構創建了基礎。它描述了系統、系統節點，和存在于它們內部及其間的接口。這樣，SV-1 提供了運作視圖和系統視圖之間的聯接。這要求對系統進行邏輯分解并將邏輯功能分配到物理組件上。該視圖中的分類器表示對應運作視圖中確定的每個系統用例流或場景（源于對主題系統的運作或消息）的邏輯和物理版本的序列圖中的對象。

我們開始來確定構成主題系統的候選邏輯要素。最初的發現過程可能是憑直覺并且根據領域經驗。此處，重點是開始考慮可能構成邏輯子系統的組件。這些可能最終成為子系統，甚至是基本的，但該差別還不重要。之后，由于用例的流下和聯合實現的活動，我們給那些為了實現指定行為而分配了邏輯功能的要素確定余下的位置（以及當我們為邏輯要素發現一個需求時的附加邏輯要素）。由該信息，我們可以將序列圖中指示的運作分配給接口，每一個都是由邏輯（類）和物理（位置）要素實現的。SV-1 圖包含類、位置、接口，和那些系統及系統節點之間的連接。

SV-2：系統通信描述

SV-2 稱為系統通信描述。目的是反映物理節點（位置）及其通信基礎架構，SV-2 是由復合結構圖，一種 UML 2.0 的工件，表示的。復合結構圖表示為一個明顯地連接到與角色相關的通信口上的角色或對象的容器（參見圖 1）。由于潛在的容量和各種與通信連接相關的信息，將這些模型要素與需求存儲庫，如 IBM Rational RequisitePro®，中的實體相關聯，利用屬性值作為支持信息是可取的。

圖 1：描述了物理節點及其通信基礎架構的復合結構圖

SV-3：系統矩陣

SV-3 是存在于系統分解的任意指定層次中的系統到系統關系的矩陣視圖。至少，矩陣應該確定哪個系統與其他系統有關。必要時，您還可以包含與那些關系的特征有關的附加內容。您能從 SV-10c 序列圖中顯示的行為的邏輯和物理實現中建立起來的關系得到生成 SV-3 的信息內容。

SV-4：系統功能描述

SV-4 描述了支持需要的系統行為所必需的功能和需要的數據流。它采用帶有分配給負責活動的系統要素的分區的活動圖的形式。向活動流中加入對象流，目的是指示指定的活動所必需的數據對象的輸入和輸出。SV-4 的信息內容提供了另一種來自帶有消息和參數的 SV-10c 序列圖的信息視圖。

SV-5：運作活動到系統功能可溯性矩陣

SV-5 提供了運作活動（例如，用例流、場景）和實現了所需行為的系統功能（運作）之間的可溯性。我們用該信息生成一個列出運作節點、它們必須支持的運作，及那些運作的實現的分層列表。理論上您要擴展這些內容，包含那些共同協作影響實現的系統或子系統，并且包含發送到那些系統或子系統的消息或運作。

SV-6: 系統信息交換矩陣

SV-6 是一個數據交換矩陣，類似于第 1 部分文章中所描述的 OV-3，表示主題系統的組件系統和子系統之間的基于行為的交互。您可以利用 IBM Rational 基于 Eclipse 的建模工具，通過獲得 SV-10c 的內容來自動地生成 SV-6。每個矩陣行表示一個數據交換，由 SV-10c 序列圖中的一個交互中的角色或對象之間所傳遞的數據的特征所組成。矩陣為每對交互并交換信息的對象或角色確定一個唯一的數據交換。特定的數據交換特征與非功能的需求或設計約束相關。每個信息交換需求（Information Exchange Requirement，IER）的內容表示一個數據對象的具體實例，此處，屬性表示 DoDAF 所需的數據特征。

SV-6 強調所交換信息的邏輯和運作特征。該產品的目的不是盡力獲得體系結構中所交換信息的所有細節，而是要幫助我們了解交換的最重要的方面。表 2 和表 3 顯示了相關信息內容的實例，取自 DoDAF 規范。 ¹ 此內容要追溯到補充的或非功能的需求。

表 2：SV-6 數據描述等等，來自 DoDAF 規范

接口標識符	數據交換標識符	數據描述	生產者	消費者	事務特性
系統接口名稱和標識符	系統數據交換名稱和標識符	數據要素名稱和標識符 內容 格式類型 媒體類型 精度 計量單位 數據標準	發送系統名稱和標識符 發送系統功能名稱和標識符	接收系統名稱和標識符 接收系統功能名稱和標識符	事務類型 觸發事件 所獲得的互用性層 臨界性

表 3：SV-6 性能屬性等等，來自 DoDAF 規范

接口標識符	數據交換標識符	性能屬性	信息保證	安全
系統接口名稱和標識符	系統數據交換名稱和標識符	周期性 時間性 吞吐量 大小	訪問控制 可用性 保密性 分發控制 完整性 非抵賴用戶	保護（類型名稱、持續時間、日期） 分類 分類警告 可發布性 安全標準

SV-7：系統性能參數矩陣

SV-7 描述了對于有效達到主題系統的任務目標很關鍵的特征。該信息可以以表格、圖表，或矩陣最好地表示出來。應用領域決定著該視圖的特定內容。在 DoDAF 規范中可以得到一個概念的實例作為參考資料。一個聯合實現表格（Joint Realization Form）特別為該意圖而設計，稱為系統運作規范，還可以通過 IBM Rational Software Services 得到。當完成時，您應該將 SV-7 存儲在與模型相關的文檔文件夾中，或者存儲為 IBM Rational RequisitePro 中的可跟蹤的需求文檔。

圖 2 例舉出一個示例系統運作規范表格。

圖 2：系統運作規范表格（SV-7）

SV-8：系統演進描述

SV-8 是不斷演進的企業環境中系統演進的計劃或進度方案。SV-8 是由調度工具獲取的，如 Microsoft Project。關鍵的里程碑是關于對系統的結構和/或行為的變更的增量式的實現。我們推薦將與進度相關的文件存儲在與基于 Eclipse 的模型相關的文檔文件夾中。

SV-9：系統技術預測

SV-9 確定了很可能影響到系統在其企業環境中的結構或行為的新興技術。理論上說，您要將技術上增量的變更與 SV-8 中的里程碑聯系起來，從而簡化整個決策制定和企業管理。

SV-10a：系統規則模型

SV-10a 獲取限制滿足運作目標所涉及的系統或子系統的行為的約束。信息以文本形式獲取并以文檔形式生成。您要利用適合組織觀眾的模板來獲取信息。

區別商業規則/約束和需求是具有挑戰性的。在這點上，我們應該銘記，活動圖中的決策點應該反映那些規則的具體實例。有一些內容可能適用于用 SysML 或對象約束語言（Object Constraint Language，OCL）來表達，并且用于驗證建模工具中的架構工件。然而，該視圖的主要產品是文檔。SV-10a 類似于 OV-6a（第 1 部分文章中所描述的），但反應更低層的系統分解。如同 OV-6a 一樣，我推薦您使用文檔及一個有關的需求管理工具，像 IBM Rational RequisitePro。

SV-10b：系統狀態轉換描述

當一個或多個關鍵架構要素的行為是事件驅動時，用狀態圖建模在理解該行為方面特別有用。此處這個方法證明是有效的，生成 SV-10b。

SV-10c：系統事件/跟蹤描述

SV-10c 為 OV6c中確定的每個運作描述了主題系統的內部行為。我們使用序列圖著重于利用消息交互的系統/子系統和系統節點。這些消息表示由相關的系統、子系統，或系統節點做出的對系統/子系統/系統節點的請求。運作規范存在于運作視圖的層次中，并且在系統視圖中實現。您通過選擇擁有運作的類、單擊鼠標右鍵，并選擇 DoDAF > Create Operation Realizations 來為實現創造結構。任何作為那些請求一部分（例如，參數）而交換的信息由 IO 實體類的實例表示。每個消息交互還表示一個數據交換，并用于填充 SV-6 矩陣。您通過選擇 DoDAF > Create SV-6 來創建該內容。矩陣顯示在 SV-6 選項卡中。

SV-11：物理數據模型

SV-11 是 OV-7（第 1 部分中所描述的）的補充。我么使用一個類圖來表示存儲 OV-7 邏輯數據模型和 SV-4 的數據對象所表示的信息所必需的數據庫模式關系。

技術標準視圖產品

技術標準視圖提供了指導或約束系統視圖中描述的系統的實現的指導。在增量地開發系統，用以滿足運作視圖中指定的任務目標的情況下，TV 反映出制定設計決策所依靠的標準和限制因素。

TV 描述了適用于當前體系結構（TV-1）和該體系結構演進（TV-2）的標準，如表 4 中所描述的。

表 4：技術標準視圖產品及描述

產品	標題	描述	表示	創建順序
TV-1	技術架構概要文件	提取應用到特定架構上的標準	文本文檔中的參考模型標準和約束?？紤]使用 IBM Rational RequisitePro 或等同的需求工具。	1
TV-2	標準技術預測	描述在特定的時機應用到架構上的新興標準	文本文檔中的參考模型標準和約束（帶有時間或里程碑標準）?？紤]使用 IBM Rational RequisitePro 或等同的需求工具。	2

TV-1：技術架構概要文件

TV-1 描述了可能影響運作企業的現有標準和運作約束。DoDAF 規范提供了一個示例模板，暗示利用基于文本的文檔可以最好地獲得該信息。我推薦您進一步結合具體標準和它們所影響的架構要素之間的關系，利用像 IBM Rational RequisitePro 這樣的需求管理工具。您可以將標準的具體特性存儲為該標準的屬性，以便可溯性的建立成為一個相當簡單的過程。

TV-2：標準技術預測

TV-2 描述了隨著運作企業及其組件系統演進的過程中可能影響到它及其體系結構的潛在的和新興的標準及運作約束。在該產品中獲取了兩類信息：

• 對 TV-1 中提到的標準或約束所進行的預期的變更
• 對標準或與提供新的系統和功能的企業的演進相關聯的新標準所進行的變更

除了追蹤性對于那些屬于上面所述后者范疇實體的 SV-8 和 SV-9 是必需的以外，獲取此信息的方法與 TV-1 的一樣。

結束語

在第二部分文章中，我已經介紹了擴展并補充了第一部分中所介紹的運作視圖（OV）中獲取的信息的 DoDAF 系統視圖（SV）和技術標準視圖（TV）產品。我已進一步地介紹了隨著我們從抽象功能到具體的邏輯和物理表示，不斷增加地精心設計企業架構，系統工程團隊能夠如何利用 DoDAF 產品的內容。

一個健壯、可伸縮的過程，外加適當的自動化足以推動在集中的模型存儲庫中的一致的架構內容的開發。這樣的存儲庫提供了對更大的開發組織和運作企業中的關鍵決策制定者必不可少的實現。IBM Rational 通過將已證實的系統工程過程和一個強大的、集成工具集進行整合，將在格式良好的系統架構模型的環境中對遵從 DoDAF 產品的創建進行自動化來支持 DoDAF 的遵從。

注釋

¹ DoD 體系架構（DoD Architectural Framework），1.0 版，卷 II，產品描述（Product Description），2004 年 2 月 9 日。

原文轉自：http://www.anti-gravitydesign.com