26、面向对象业务与操作系统研讨会深度剖析

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#面向对象 # 操作系统 # MOWS

ECOOP 2001：面向对象技术的深度探讨专栏收录该内容

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面向对象业务与操作系统研讨会深度剖析

在当今互联网飞速发展的时代，软件系统的复杂性和需求不断增加，多组织基于网络的系统（MOWS）以及面向对象的操作系统（OOOS）成为了研究的热点。下面将深入探讨相关的重要概念、问题及解决方案。

1. 证书与质量保障

证书在软件行业中具有重要作用，它可能影响程序员对服务的信任程度。证书可被视为对一系列高级质量属性（如健壮性、可靠性、安全性等）的描述，这些属性是每个组件或网络服务的重要组成部分。

要使电子协作系统（ECS）能够高度自动化地寻找所需的网络服务，证书的形式至关重要。相关人员认为，需要一种语言来实现质量方面的功能，另一种语言来“记录”这些功能并使其可供他人使用。

将有关质量方面的“反射信息”纳入系统，能够解决以下关键问题：
- 自动化 ：ECS 能够自主寻找所需的网络服务。
- 一致性 ：能够选择一组满足其所需质量水平的服务，以实现其承诺的质量水平。
- 经济最优性 ：这是毫无疑问的重要因素。

然而，还存在一些需要解决的重要问题：
- 时间感知 ：质量要求可能会根据日期、小时或月份而变化。
- 协商机制 ：客户端可以根据服务器的报价来调整其需求。
- 多方感知 ：ECS 中的典型问题通常涉及多个参与方，他们需要达成一致并合作以实现目标。

2. MOWS 与相关结论

MOWS 是一种特殊的多组织基于网络的系统，由于基于互联网的 ECS 需求和复杂性的增加、降低开发和运行成本的需求以及网络服务带来的新机会，MOWS 预计将越来越受欢迎。

为了实现最优的 MOWS，这些系统必须是开放的，能够自动和动态地搜索其依赖的服务。以下是一些相关的结论和解决方案：

2.1 基础设施

基础设施类型	作用
传统中间件（如 CORBA）	将在后端设计中继续发挥重要作用
HTTP 或 SOAP 等协议	似乎将在互联网领域取代传统中间件

2.2 开发

面向方面编程 ：是开发复杂网络服务的关键之一，在这些服务中，许多相互影响的方面被合并和组合。
代理技术 ：可被视为构建能够在互联网上搜索信息的 ECS 的使能技术。
信息检索 ：可表示为一个独立的方面，有助于软件的发展，但需要将代理服务适应互联网环境。
语义差距问题 ：不同数据源使用的本体之间的语义差距是需要解决的主要问题之一，需要本体库和它们之间的映射。
多方协调模型 ：在 ECS 中，多个参与方需要在线协商并达成协议时，多方协调模型是必要的。

2.3 认证

必须保证服务实现了其规范中所述的内容，认证似乎是一个有前途的工具。
认证允许客户端像购买传统商品一样使用保证证书，这在软件领域是一个新颖的概念。

2.4 质量

质量基石 ：最优性和一致性似乎是质量的基石。
质量文档 ：必须进行形式化，以便进行自动检查，并且应包括服务质量（QoS）条款和更高级别的属性条款。
语言和平台扩展 ：需要扩展当前的架构描述语言和分布式运行时平台，以便考虑质量要求并将质量文档作为一等元素。
质量监控机制 ：需要包括质量监控机制，以检查网络服务提供商是否履行了与客户达成的质量水平协议。

下面是一个简单的 mermaid 流程图，展示了 MOWS 中服务搜索和选择的基本流程：

graph LR
    A[ECS 需求] --> B[搜索服务]
    B --> C{满足质量要求?}
    C -- 是 --> D[选择服务]
    C -- 否 --> B
    D --> E[使用服务]

3. 面向对象操作系统研讨会

面向对象操作系统研讨会旨在汇聚研究人员和开发者，讨论将面向对象应用于操作系统所产生的问题及解决方案。

3.1 研讨会历史

第一届 ECOOP 面向对象与操作系统研讨会于 1997 年在芬兰的 Jyv¨askyl¨a 举行。
第二届于 1999 年在葡萄牙的里斯本举行。
2000 年在法国的戛纳举行了 ECOOP - OOOSWS’2000。
2001 年 6 月 19 日，第四届 ECOOP - OOOSWS 在匈牙利的布达佩斯举行。

3.2 研讨会情况

参与者需提交立场文件，由组织者进行评审，只有受邀者才能参加，以促进活跃的讨论。本次研讨会邀请了 Alan Dearle 进行特邀演讲，共有 7 篇立场文件被接受，演讲分为“框架”“方面”“反射”“持久性”和“演示”五个环节。

4. 演讲与讨论内容

4.1 特邀演讲

Alan Dearle 就持久性、操作系统和计算机科学的当前趋势进行了演讲。他介绍了正交持久性的原理，回顾了支持正交持久性的语言和操作系统的发展历程。在讨论中，他认为如今完全用软件实现内存管理可能更好，因为处理页面错误中断的时间改善不如常规指令，但 Peter Schultess 指出其 Plurix 系统能每秒处理大量页面中断。此外，Alan 还提到使用商业微内核进行系统开发，不过对于其他内核研究，商业系统可能并非最佳选择。

4.2 框架专题

Sam Michiels 介绍了一个通用寻址框架（GAF），该框架可实现协议栈独立的应用程序开发。在动态协议栈组合的背景下，协议层会影响栈内的寻址，而 GAF 提供了网络通信的通用视图，解决了寻址问题，并通过概念验证原型进行了验证。

4.3 方面专题

Gregor Kiczales ：指出操作系统代码复杂，部分复杂性源于模块化问题。他们探索了面向方面编程（使用 AspectC 语言），以简化 FreeBSD 3.3 中映射文件的预取功能的模块化，使原本分散在代码中的功能更清晰。
Olaf Spinczyk ：专注于深度嵌入式系统，应用程序家族概念实现可重用和高度可配置的操作系统。通过面向方面编程优化对象间关系和通信路径，以减少代码大小和运行时开销。
Paniti Netinant ：认为操作系统等软件系统组件交互复杂，影响可重用性和可适应性。他展示了一个 C++ 面向方面的框架（ACL），用于解决生产者/消费者问题，该框架基于面向方面技术，具有语言和架构独立性，是一个由方面、组件和层组成的三维模型。

在讨论中，Gregor 主要关注软件工程，通过操作系统重构项目研究 AOP 在复杂系统中的表现。对于 AOP 是否需要特定语言或工具存在一定争议，Gregor 认为可以使用通用语言或特定领域语言来实现关注点分离。

4.4 反射专题

Francisco Ort´ın Soler 介绍了构建完全可适应的反射系统的方法。当前存在编译时反射系统和运行时反射系统，前者可定制语言但运行时不可适应，后者通过元对象协议定制系统语义但限制了系统的适应方式和语言定制。他的系统在虚拟机（nitrO）上实现了非限制性反射机制，可在运行时适应每个功能，无需元对象协议，还能在运行时定制编程语言。不过，高度定制可能导致类似不同 C 语言版本的问题，但可以根据需要限制定制程度。

4.5 持久性专题

J. Baltasar Garc´ıa Perez - Schoﬁeld ：讨论了持久系统设计和实现中的三个主要问题：聚类、内存保护和模式演化。提出了基于容器概念的新方法，并与正交持久性模型进行了比较，展示了该模型在 Barbados 持久编程环境中的成功实现和优势。
Peter Schultess ：介绍了 Plurix 项目，该项目为 PC 集群实现了面向对象的操作系统。通过分布式共享内存（DSM）范式实现网络通信，使用可重启事务和乐观同步方案保证内存一致性。操作系统（包括内核和驱动程序）用 Java 编写，使用自定义的 Plurix Java 编译器（PJC）。他还展示了早期性能结果，并讨论了使用 Java 进行操作系统开发的经验。

此外，还讨论了操作系统和系统编程领域博士生短缺的问题，这也是 Peter 使用 Java 进行 Plurix 项目的原因之一，尽管 Java 存在一些缺点，但他的经验表明 Java 可用于系统编程。

4.6 演示环节

Andreas Gal 演示了 PURE 系统，展示了如何使用配置工具生成满足用户功能需求的最小操作系统，一些简单系统甚至只有 200 字节大小，并展示了一个运行的嵌入式系统。
Tom Mahieu 演示了通用地址框架的原型实现，展示了同一应用程序使用两种不同协议栈（UDP/IP/Ethernet 和 UDP/Ethernet）的情况，应用程序无需更改即可在两种栈上运行。

综上所述，无论是 MOWS 还是 OOOS，都面临着诸多挑战和机遇。在未来的研究和开发中，需要不断探索新的方法和技术，以提高软件系统的质量、性能和可维护性，适应不断变化的互联网环境。

面向对象业务与操作系统研讨会深度剖析

5. 综合分析与展望

从上述各个专题的演讲和讨论中，我们可以对面向对象业务和操作系统领域的现状和未来发展有更清晰的认识。以下是对各方面的综合分析以及对未来的展望。

5.1 技术趋势分析

技术领域	现状	未来趋势
面向方面编程（AOP）	用于解决操作系统代码模块化问题，不同项目有不同应用方式，存在关于是否需要特定语言的争议	有望在更多复杂系统中应用，动态加载方面的功能可能得到进一步发展
反射技术	有编译时和运行时反射系统，新的非限制性反射系统可实现运行时高度定制	可能在更多系统中实现更灵活的定制，解决定制带来的多样性问题将是关键
持久性技术	正交持久性有一定发展历程，新的容器模型和 DSM 范式应用于持久系统	可能出现更多优化的持久化方案，提高数据的存储和访问效率
网络通信框架	通用寻址框架解决了动态协议栈组合中的寻址问题	会有更多适应不同网络环境的通信框架出现，提高网络通信的灵活性和效率

5.2 面临的挑战

人才短缺 ：操作系统和系统编程领域博士生短缺，导致研究和开发人员不足。这可能会影响到相关技术的创新和发展速度。
技术复杂性 ：随着系统的不断发展，如面向方面编程中方面的纠缠问题、反射系统的高度定制带来的多样性问题等，增加了技术实现和维护的难度。
语义差距 ：不同数据源使用的本体之间的语义差距仍然是一个难以解决的问题，需要更多的研究和实践来建立有效的本体库和映射。

5.3 未来发展方向

自动化与智能化 ：进一步提高系统的自动化程度，如 ECS 自主寻找服务、动态加载方面等，实现更智能的系统管理和优化。
跨领域融合 ：将不同领域的技术进行融合，如将 AOP 与反射技术结合，可能会产生更强大的系统定制和优化能力。
人才培养 ：加强对操作系统和系统编程领域人才的培养，提高学生对该领域的兴趣，解决人才短缺问题。

下面是一个 mermaid 流程图，展示了未来系统发展的方向：

graph LR
    A[当前系统] --> B[自动化与智能化]
    A --> C[跨领域融合]
    A --> D[人才培养]
    B --> E[更智能的系统]
    C --> E
    D --> E

6. 总结与建议

通过对本次研讨会内容的深入分析，我们可以总结出以下要点，并提出相应的建议。

6.1 总结

证书和质量保障在软件行业中至关重要，能够提高服务的可信度和质量水平。
MOWS 作为一种新兴的系统，具有很大的发展潜力，但需要解决基础设施、开发、认证和质量等方面的问题。
面向对象操作系统研讨会展示了多个领域的研究成果，包括框架、方面、反射、持久性等，为操作系统的发展提供了新的思路和方法。

6.2 建议

对于开发者 ：积极学习和应用新的技术，如面向方面编程、反射技术等，提高系统的可维护性和可扩展性。同时，关注不同领域技术的融合，尝试将多种技术应用到实际项目中。
对于教育机构 ：加强对操作系统和系统编程领域的教育，开设相关课程，培养学生的兴趣和能力。可以通过实践项目和竞赛等方式，提高学生的实际操作能力。
对于研究人员 ：深入研究当前面临的问题，如语义差距、人才短缺等，提出有效的解决方案。加强国际合作，分享研究成果，推动整个领域的发展。

综上所述，面向对象业务和操作系统领域充满了挑战和机遇。通过不断的研究和实践，我们有望开发出更高效、更智能、更可靠的软件系统，满足不断增长的互联网需求。