面向稀疏计算的领域特定语言设计与实现
这是一篇关于领域特定语言,稀疏计算,OpenCL,领域元模型,Xtext的论文, 主要内容为近些年来,稀疏矩阵的计算即稀疏计算已经逐渐成为计算数学的一个重要分支。为了最大化计算系统的性能,稀疏计算开始面向异构平台发展。然而,OpenCL作为主要开发语言,其复杂的语法规则和繁琐的编码过程大大降低了开发人员的工作效率。因此,为了兼顾开发效率和程序性能的需求,本文基于模型驱动软件工程和Xtext开发框架,设计实现了面向稀疏计算的领域特定语言 SCDL(Sparse Computation by Domain Language),并提供了相应的语言工具链SCLT(Sparse Computation Language Tool)系统,为稀疏计算领域的应用模型提供了统一的开发平台。本文首先在领域专家的帮助下对稀疏计算领域进行详细的分析,针对提取出的领域特征使用建模工具EMF(Eclipse Modeling Framework)构建出稀疏计算领域的元模型;然后以元模型为基础,通过映射和语法整合操作完成对SCDL语法规则的定义。为了更好地适应OpenCL的数据并行编程模型,本文提供了数据分配算法和坐标逆映射算法对稀疏计算算法的表述进行优化。同时,为了保证应用模型的正常编译运行,SCLT系统设计了语法检查器对出现在语法结构和自定义语法规则项上的语法错误进行即时的定位、提示和快速修正。最后,本文基于模板化代码生成技术实现了从SCDL代码到OpenCL代码的转换。针对上述设计,本文首先通过功能性测试从系统整体、语法检查、数据并行模式这三个方面验证了 SCDL语言和SCLT系统能够满足用户在功能上的需求。接着,本文对SCDL语言的编程效率和代码生成器的性能进行了实验。实验结果表明:针对同一应用模型,SCDL语言的代码量仅为OpenCL代码量的六分之一。相比而言,SCDL语言更为精简,具有更高的开发效率。本文还根据DSL定性评估框架FQAD对SCDL语言的质量特性进行了评估和分析,并基于质量特性将SCDL与Taichi、clSparse进行对比分析,分析结果展示了 SCDL在各个质量特征上具备的特点。
一种微服务编排框架的设计与实现
这是一篇关于微服务,服务编排,领域特定语言,兼容性,服务安全的论文, 主要内容为微服务架构自被提出以来便得到了广泛的应用。许多企业都发布了自己的微服务架构解决方案,如Alibaba Dubbo、Netflix OSS、Spring Cloud等。目前业界还未就此形成公认的、统一的标准,微服务架构系统呈现出复杂化、异构化、非标准化的特点。而服务编排从全局的视角描述、管理、控制服务之间的交互,降低了服务的复杂依赖关系带来的困难。其中,面向流程控制的服务编排作为一种常见的编排方式,关注业务的流程化表示,提供清晰的业务逻辑视图,方便对业务执行过程的跟踪与控制,无需重新发布即可完成新业务的上线或旧业务的迭代。服务编排引擎需要具备对异构微服务的兼容与扩展能力。目前业界的许多微服务编排引擎产品都能兼容多种微服务类型,如Netflix Conductor、Camunda Zeebe、Uber Cadence等,然而这些产品的兼容性是针对构建微服务所使用的不同编程语言的。对于不同的服务治理方案、API发布方式、远程调用协议,这些产品并未提供良好的兼容性。本文分析微服务编排引擎的应用场景与实际需求,参考开源产品的整体架构、基本原理、设计思想,针对异构微服务的兼容与扩展问题探讨合理的解决方案,并设计了微服务编排框架Orch。其主要设计工作如下:(1)设计了用于描述流程逻辑的领域特定语言Orch-DSL。Orch-DSL使用JSON为基础语言,规定了任务与流程的定义格式和开始、结束、条件分支、并行分支等流程控制节点的使用方式。(2)设计了核心编排引擎。引擎使用了与其他开源产品完全不同的工作模型,其通过任务执行器执行流程任务,执行器可能执行某些本地操作,也可能发起远程服务调用。每一类微服务都可以抽象为一个或多个任务类型。针对每个任务类型,引擎维护对应的任务执行器。除了引擎内置的任务类型外,用户也可以根据实际需求注册新的任务类型并实现对应的执行器,以此实现异构微服务的兼容与扩展。在这种工作模型的基础上,本文设计了系统整体架构、异步流程机制、同步流程机制等。尤其对于异步执行的流程,引擎采用了“一分发多执行”的线程模型和懒汉模式的暂停恢复机制,提高了流程的执行效率。(3)设计了合理的服务安全机制。在身份认证授权上,基于引擎应用场景设计了用户模型与角色权限模型;在进程安全通信上,Orch提供了HTTPS执行器,并可通过配置实现Dubbo、Feign等执行器的TLS通信;在代码安全上,Orch使用BCrypt算法进行用户密码加密,并针对XSS攻击、SQL注入、CSRF攻击等网络攻击分析并选择防御方案。在前文的设计基础上,本文对Orch框架进行了实现。项目包括公共实体模块、核心服务层模块、基于Web的API层模块、基于My SQL的存储层模块、基于Redis的锁服务模块、基于雪花算法的id生成服务模块。最终通过多轮测试,证明Orch能够满足服务编排引擎在功能、性能、安全性上的需求。
面向稀疏计算的领域特定语言设计与实现
这是一篇关于领域特定语言,稀疏计算,OpenCL,领域元模型,Xtext的论文, 主要内容为近些年来,稀疏矩阵的计算即稀疏计算已经逐渐成为计算数学的一个重要分支。为了最大化计算系统的性能,稀疏计算开始面向异构平台发展。然而,OpenCL作为主要开发语言,其复杂的语法规则和繁琐的编码过程大大降低了开发人员的工作效率。因此,为了兼顾开发效率和程序性能的需求,本文基于模型驱动软件工程和Xtext开发框架,设计实现了面向稀疏计算的领域特定语言 SCDL(Sparse Computation by Domain Language),并提供了相应的语言工具链SCLT(Sparse Computation Language Tool)系统,为稀疏计算领域的应用模型提供了统一的开发平台。本文首先在领域专家的帮助下对稀疏计算领域进行详细的分析,针对提取出的领域特征使用建模工具EMF(Eclipse Modeling Framework)构建出稀疏计算领域的元模型;然后以元模型为基础,通过映射和语法整合操作完成对SCDL语法规则的定义。为了更好地适应OpenCL的数据并行编程模型,本文提供了数据分配算法和坐标逆映射算法对稀疏计算算法的表述进行优化。同时,为了保证应用模型的正常编译运行,SCLT系统设计了语法检查器对出现在语法结构和自定义语法规则项上的语法错误进行即时的定位、提示和快速修正。最后,本文基于模板化代码生成技术实现了从SCDL代码到OpenCL代码的转换。针对上述设计,本文首先通过功能性测试从系统整体、语法检查、数据并行模式这三个方面验证了 SCDL语言和SCLT系统能够满足用户在功能上的需求。接着,本文对SCDL语言的编程效率和代码生成器的性能进行了实验。实验结果表明:针对同一应用模型,SCDL语言的代码量仅为OpenCL代码量的六分之一。相比而言,SCDL语言更为精简,具有更高的开发效率。本文还根据DSL定性评估框架FQAD对SCDL语言的质量特性进行了评估和分析,并基于质量特性将SCDL与Taichi、clSparse进行对比分析,分析结果展示了 SCDL在各个质量特征上具备的特点。
基于Markdown标记语言的可扩展CMS研发
这是一篇关于Markdown标记语言,文档协同开发,Headless CMS,领域特定语言的论文, 主要内容为小程序作为一种不需要下载安装即可体验的应用,可以在宿主端内便捷地传播,定义了全新的开放能力。小程序行业领域中诸多公司旗下的小程序开发者文档平台则提供了基本教程、UI设计、组件、API、运营、数据分析等各类开发者文档以指导客户开发和运营小程序,为个人和企业开发者提供了内容、电商、政务等多种解决方案。随着小程序开发者文档平台功能的不断扩展,开发者文档的协同开发、质量控制、组织管理、日志记录、数据统计分析、网站界面定制成为亟待满足的需求,但各类已有的CMS框架和商用解决方案很大程度无法完全满足上述需求,或者存在二次开发成本较高、表示层可扩展性低、对框架的依赖过多导致的可维护性降低等问题。为满足上述需求和解决潜在问题,本文吸收了Headless CMS和领域特定语言理念,提出了新的研发方案,同时创新地提出了一种新型文档CMS的架构设计,将系统划分为内容生产与管理、内容解析与转换、内容展示三个模块,充分解耦数据与渲染。1)文档内容基于Markdown标记语言并进行语法扩展,将元数据嵌入Markdown文档以提供对自定义动态内容的支持,以领域专家和技术人员的角度,实现一套领域特定语言,同时定义内容模型,产出约束性的文档编制规范并建立文档仓库组织管理各类Markdown文档,再使用分布式版本管理软件实现多人协同开发和版本控制。2)内容解析与转换模块的核心是实现Markdown解析转换引擎,将Markdown文档从原始内容解析转换为结构化的、符合预定义的内容模型的数据,其中包含了嵌入Markdown文档的元数据,然后使用数据库持久化数据,在该阶段可基于内容模型利用自动化的形式以一定粒度控制内容的质量和文档格式的准确性。3)基于内容模型构建开发者文档平台。使用REST API进行前后端通信并在前端渲染内容,实现个性化的定制界面和丰富的交互,还可以基于内容模型中的元数据进一步实现文档精确检索等增强功能。本文提出的方案不仅满足了上述需求,还使代码开发和文档编制的工作流程和开发体验保持一致,为团队的小程序产品线赋能,为文档行业领域提供了一种高效便捷的CMS构建方案,而基于Headless CMS所主张的“内容重用,表示层充分扩展”的理念,还可以构建数字平台对内容模型中各类异构数据进行统计分析,最重要的一点,因为利用了领域特定语言和面向语言编程的技术,所以在实现文档CMS的技术选型上,不会受限于特定的开发语言,完全取决于团队的技术栈,灵活可迁移。
基于Markdown标记语言的可扩展CMS研发
这是一篇关于Markdown标记语言,文档协同开发,Headless CMS,领域特定语言的论文, 主要内容为小程序作为一种不需要下载安装即可体验的应用,可以在宿主端内便捷地传播,定义了全新的开放能力。小程序行业领域中诸多公司旗下的小程序开发者文档平台则提供了基本教程、UI设计、组件、API、运营、数据分析等各类开发者文档以指导客户开发和运营小程序,为个人和企业开发者提供了内容、电商、政务等多种解决方案。随着小程序开发者文档平台功能的不断扩展,开发者文档的协同开发、质量控制、组织管理、日志记录、数据统计分析、网站界面定制成为亟待满足的需求,但各类已有的CMS框架和商用解决方案很大程度无法完全满足上述需求,或者存在二次开发成本较高、表示层可扩展性低、对框架的依赖过多导致的可维护性降低等问题。为满足上述需求和解决潜在问题,本文吸收了Headless CMS和领域特定语言理念,提出了新的研发方案,同时创新地提出了一种新型文档CMS的架构设计,将系统划分为内容生产与管理、内容解析与转换、内容展示三个模块,充分解耦数据与渲染。1)文档内容基于Markdown标记语言并进行语法扩展,将元数据嵌入Markdown文档以提供对自定义动态内容的支持,以领域专家和技术人员的角度,实现一套领域特定语言,同时定义内容模型,产出约束性的文档编制规范并建立文档仓库组织管理各类Markdown文档,再使用分布式版本管理软件实现多人协同开发和版本控制。2)内容解析与转换模块的核心是实现Markdown解析转换引擎,将Markdown文档从原始内容解析转换为结构化的、符合预定义的内容模型的数据,其中包含了嵌入Markdown文档的元数据,然后使用数据库持久化数据,在该阶段可基于内容模型利用自动化的形式以一定粒度控制内容的质量和文档格式的准确性。3)基于内容模型构建开发者文档平台。使用REST API进行前后端通信并在前端渲染内容,实现个性化的定制界面和丰富的交互,还可以基于内容模型中的元数据进一步实现文档精确检索等增强功能。本文提出的方案不仅满足了上述需求,还使代码开发和文档编制的工作流程和开发体验保持一致,为团队的小程序产品线赋能,为文档行业领域提供了一种高效便捷的CMS构建方案,而基于Headless CMS所主张的“内容重用,表示层充分扩展”的理念,还可以构建数字平台对内容模型中各类异构数据进行统计分析,最重要的一点,因为利用了领域特定语言和面向语言编程的技术,所以在实现文档CMS的技术选型上,不会受限于特定的开发语言,完全取决于团队的技术栈,灵活可迁移。
面向最终用户的领域特定语言的研究
这是一篇关于高校信息系统,面向最终用户编程,领域特定语言,代码生成的论文, 主要内容为在传统软件开发过程中，最困难的部分就是开发团队与软件使用人员之间的沟通，这也是软件项目失败或延期的常见原因。因为沟通不到位往往会引起需求不明确或歧义，导致返工。虽然随着软件开发技术的不断发展和完善，沟通环节所带来的弊端不断被减少，但依旧存在风险。同样的风险也存在于系统维护中。如何缓解系统开发和维护中需求不断变更所带来的压力？如何进一步提高系统开发和维护的效率？面对这些问题，本文以高校信息系统为研究领域，提出了一套面向最终用户编程的领域特定语言（DSL），并实现了该语言到Java的代码生成器。 本文首先分析并研究了高校信息系统的特点，结合领域特定语言和最终用户编程技术，提出了一套适用于高校信息系统的特定领域语言。高校信息系统因业务繁多，逻辑复杂导致单以单层领域特定语言无法同时兼顾到面向最终用户和语言功能强大两个方面。本文采用分层的思想，从三个层次上设计了高校信息系统的领域特定语言： 第一层，IDSL。这层是面向信息系统的最终用户编程DSL，本文参考了现有的信息系统DSL语言，根据MVC架构模式，从三个部分设计了IDSL：Model、View和Logic，分别对应数据模型、界面和后台逻辑。其中，Model由实体（Entity）组成，并提供增、删、改、查等多种方法，负责相应数据库表的存取；View通过少量标签支持信息系统中基本的页面定义，并提供增、删、改、查四种基本的业务逻辑操作操作；Logic支持顺序执行、条件分支和循环结构，并提供了变量申明，方法调用以及跳转至其它Logic或View的操作。此外IDSL不需要用户去定义参数的传递，从而减少了最终用户编程时的难度。 第二层，UIDSL。这层是面向高校信息系统的最终用户编程DSL，本文在IDSL基础上，分析高校信息系统的共性，并以预定义特性的方式进行定义，包括预定义Enity、预定义View和预定义的逻辑操作。这些特性将减少最终用户编程的难度，提高最终用户的开发效率。 第三层，SIDSL。这层是面向高校信息系统选课子领域的最终用户编程DSL。本文采用领域工程的方法分析系统的共性与可变性，然后统一共性并将可变性参数化以建立SIDSL语言。SIDSL语言采用XML方式进行编码，用户只需要对不同标签选用不同的值作为参数就可以定制选课子领域的不同特征。这种方式使最终用户在更高的抽象层上进行开发，编码也更简洁，效率更高。 接着，根据高校信息系统输入模型复杂，逻辑可变性高这一特点，本文基于重写规则的程序转换技术和Spoofax框架，开发了I2J、U2I和S2U三套工具。 最后，本文选择高校信息系统中的学生选课子系统，针对三层语言进行了三个实验。第一个实验表明IDSL编程比Java编程的效率要高；第二个实验表明UIDSL编程时间小于IDSL，开发效率更高；第三个实验表明示SIDSL的培训时间远小于UIDSL，开发时间略少于UIDSL，SIDSL更加面向最终用户，开发也效率更高。
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