上下文感知的普适服务组合研究

论文摘要

随着计算技术和网络技术的发展,普适计算成为新一代的计算模式,普适应用系统也随之得到长足的发展。普适计算的理念是“以人为本”,即随时随地为用户提供其所需的服务,而面向服务的架构(SOA)以其灵活的软件构筑方式,被认为是实现动态普适应用的理想软件架构模式,传统的Web服务已经发展为普适服务,服务组合技术也被广泛的运用于动态构建普适应用。然而,由于普适环境中设备计算和存储能力的差异性,以及网络等基础配置的动态性,传统的服务组合技术无法直接应用于普适环境。普适应用需要紧密结合用户和服务的上下文,才能实现按用户需求提供服务。为此,学术界和工业界都开展了广泛的研究,并取得了不少研究成果,但是尚未从真正意义上实现动态的普适服务组合,为用户提供最适当的服务。为此,我们从如下几个方面展开了研究工作:(1)基于本体的上下文描述和管理系统根据上下文的特征,利用语义网技术,建立了多个本体用于描述上下文信息。基于本体的上下文模型既能描述实体的一般特征,适用于大部分领域实体,又能够通过拓展本体属性描述特定个体,具有良好的可扩展性。此外,针对普适环境中语义异构的上下文信息源,提出了上下文预处理机制用于处理原始信息,并将其转化为上下文本体中的标准信息供其他应用使用。(2)基于Petri网的普适服务过程模型和自动合成技术采用Petri网作为形式化模型,建立了普适服务过程模型,用于描述普适服务的功能,该模型能有效描述普适服务这样的自治实体以及基于服务组合的松耦合普适应用。在此模型基础上提出了组合服务自动化合成机制。根据用户的输入、期望的输出和期望的动作,自动化生成组合服务规范。(3)基于上下文的组合服务路径构建普适服务的异构性导致相同功能的服务性能具有较大的差异,对于已生成的组合服务,系统根据普适环境和用户的上下文选择合适的服务调度策略,并根据该策略选择服务副本,构成组合服务路径,使得由这些服务副本构成的组合服务能够为用户提供最佳质量的服务。(4)基于移动Agent的组合服务执行提出了基于移动Agent的组合服务执行机制,采用分布式运行模式,能有效降低数据传输量,克服集中式服务执行带来的单点失效等弊端。此外,进一步讨论了Agent驻留策略和Agent之间的数据传输机制,该技术能进一步降低服务之间的数据传输,并有效防止Agent的重复迁移,从而显著提高系统性能。本文以普适空间上下文的描述和管理为基础,深入研究了普适服务合成及其相关技术,提出了上下文感知的普适服务自适应合成机制,动态为用户提供所需的服务。该服务合成机制能够根据用户的需求和可用服务动态合成组合服务,并且根据当前上下文生成组合服务路径,为用户提供具有最佳服务质量的组合服务。此外,针对传统集中式的组合服务执行引擎在效率和鲁棒性等方面的问题,提出了基于移动Agent的组合服务执行机制,用于实现组合服务。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 普适计算和普适服务
• 1.2 普适空间上下文
• 1.3 上下文感知的普适应用系统
• 1.4 论文主要工作
• 1.5 论文结构
• 第2章 相关技术研究概况
• 2.1 服务建模和服务组合
• 2.1.1 语义服务模型
• 2.1.2 服务自动化组合技术
• 2.2 上下文描述、管理和应用
• 2.2.1 上下文建模和管理
• 2.2.2 上下文感知系统
• 2.3 组合服务的执行和监控
• 第3章 普适空间上下文
• 3.1 上下文模型
• 3.1.1 语义网和本体论
• 3.1.2 基于本体的上下文模型
• 3.2 上下文预处理
• 3.2.1 处理过程链
• 3.2.2 上下文传递算法
• 3.3 上下文管理系统体系结构
• 3.4 小结和讨论
• 第4章 上下文感知的普适服务合成
• 4.1 普适服务描述
• 4.1.1 Petri网概述
• 4.1.2 普适服务过程模型
• 4.2 组合服务系统
• 4.3 自动化服务合成机制
• 4.4 基于上下文构建组合服务路径
• 4.4.1 服务调度策略
• 4.4.2 服务路径生成
• 4.5 小结和讨论
• 第5章 组合服务的执行
• 5.1 基于移动Agent的组合服务执行
• 5.1.1 移动Agent概述
• 5.1.2 组合服务描述语言
• 5.2 系统基本架构
• 5.3 移动Agent的驻留策略
• 5.3.1 基本块和流图的建立
• 5.3.2 服务器可达信息
• 5.3.3 驻留Agent的创建
• 5.3.4 驻留Agent的消亡
• 5.4 组合服务的数据传输
• 5.4.1 活跃变量分析
• 5.4.2 相对活跃变量分析
• 5.4.3 驻留Agent的数据同步
• 5.4.4 并行分支的数据传输
• 5.5 小结和讨论
• 第6章 上下文感知的普适服务平台PerServ
• 6.1 PerServ平台体系结构
• 6.2 系统应用
• 第7章 总结与展望
• 7.1 论文工作总结
• 7.2 进一步工作
• 致谢
• 参考文献
• 攻读博士期间发表的论文