面向服务的普适计算中间件若干技术研究

论文摘要

普适计算环境动态多变且高度异构,其中不少计算设备资源有限且故障频发,现有的普适计算软件基础架构难以提供有效支持。本文从提高普适计算软件基础架构的动态可配置性、异构性支持等方面入手,分析了中间件技术的发展现状,结合普适计算中间件特点和面临的挑战,提出了基于改进的动态对象模型且面向服务的中间件体系结构(简称动态对象模型中间件),力图实现一种能够较好支持普适计算环境的软件基础架构,并通过原型系统(英文名全称为Mix)实验比较说明该中间件体系结构的执行效率。在现有动态对象模型中,一个非常突出的问题是没有明确对象类型的抽象方法,一个对象类型可以包含多种行为,无法建立统一的对象类型抽取标准,不利于各领域知识地共享。因而我们对其进行改进,抽象出独立的行为对象和行为类型对象,确立基于属性类型和行为类型的对象类型抽象方法,并讨论了改进的动态对象模型的反射能力和动态可配置性。在改进的动态对象模型基础之上构建的面向服务普适计算中间件体系结构主要分为环境、对象、服务和任务四个层次,其中对象层实现并管理动态对象模型,服务层实现中间件的主要功能逻辑,协议层作为服务层的辅助参与实现多种服务发现协议和多种服务调用协议支持,动态对象则作为中间件系统及服务的基础构件。普适计算中间件既要克服服务发现协议的异构性问题,还要克服服务调用协议的异构性问题。目前已有的服务发现或服务调用协议虽然能够适应某些普适计算环境需求,但没有任何一种协议能够同时适用于所有的普适计算环境,多协议支持可能是在不同网络环境下实现高效服务发现和服务调用的唯一方法。本文在动态对象模型中间件引入具有统一接口的服务发现协议执行器和服务调用协议执行器,通过服务管理器与协议执行器地协作实现对多种服务发现和服务调用协议地支持,从而适应普适计算网络环境的异构性。属性对象、行为对象和动态对象的可替换性使改进的动态对象模型具有较好的动态可配置性;由于具有统一接口,不同服务发现协议和服务调用协议可以在运行时根据网络状况进行切换,增强了动态对象模型中间件对复杂多变网络环境的适应能力;而服务发现框架、服务调用框架和服务迁移框架相互分离,使多种协议组合成为可能,进一步提高了动态对象模型中间件的动态可配置性和异构性支持。所有这些本文新提出的想法都使得基于动态对象模型的面向服务普适计算中间件能够更好地适应普适计算环境的动态多变和异构性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究背景
• 1.3 研究目的与研究意义
• 1.4 研究思路与研究内容
• 1.5 论文组织
• 第2章 相关研究综述
• 2.1 引言
• 2.2 中间件
• 2.2.1 定义
• 2.2.2 分类
• 2.2.3 发展现状
• 2.3 普适计算中间件
• 2.3.1 定义
• 2.3.2 特点
• 2.3.3 发展趋势
• 2.3.4 主要技术及相关项目
• 2.3.5 挑战
• 2.3.6 研究现状
• 2.4 本章总结
• 第3章 动态对象模型
• 3.1 引言
• 3.2 动态对象模型介绍
• 3.3 改进的动态对象模型结构
• 3.3.1 属性和属性类型
• 3.3.2 行为和行为类型
• 3.3.3 动态对象和对象类型
• 3.3.4 示例
• 3.4 形式化表达
• 3.5 反射能力
• 3.5.1 属性对象替换
• 3.5.2 行为对象替换
• 3.5.3 动态对象替换
• 3.6 动态可配置性
• 3.7 计算负载评估
• 3.8 本章总结
• 第4章 动态对象模型中间件体系结构
• 4.1 引言
• 4.2 中间件体系结构
• 4.2.1 主要层次功能
• 4.2.2 监控器
• 4.2.3 协议层
• 4.2.4 知识层
• 4.3 服务层结构
• 4.3.1 服务结构
• 4.3.2 服务描述
• 4.4 功能裁剪
• 4.5 特点
• 4.6 本章总结
• 第5章 动态对象模型中间件中的服务发现技术
• 5.1 引言
• 5.2 服务发现介绍
• 5.2.1 相关概念
• 5.2.2 现有服务发现协议及特征
• 5.3 基于志愿节点的普适计算服务发现协议
• 5.3.1 节点状态变更
• 5.3.2 服务注册
• 5.3.3 服务发现过程
• 5.3.4 特征
• 5.4 多服务发现协议支持
• 5.4.1 网络分类
• 5.4.2 协议执行器接口
• 5.4.3 桥节点
• 5.4.4 服务发现过程
• 5.5 实验与评估
• 5.6 本章总结
• 第6章 动态对象模型中间件中的服务调用技术
• 6.1 引言
• 6.2 服务调用介绍
• 6.3 基于简单语义描述的服务调用框架
• 6.3.1 服务定义及服务操作声明
• 6.3.2 服务部署
• 6.3.3 服务调用过程
• 6.3.4 服务匹配
• 6.3.5 示例
• 6.4 多服务调用协议支持
• 6.4.1 协议执行器接口
• 6.4.2 服务调用框架结构
• 6.4.3 服务调用协议切换
• 6.5 服务调用传递
• 6.6 实验和评估
• 6.6.1 基于简单语义描述的服务调用
• 6.6.2 服务调用协议切换
• 6.7 本章总结
• 第7章 动态对象模型中间件中的服务迁移技术
• 7.1 引言
• 7.2 发展现状
• 7.3 服务迁移分类
• 7.4 实现方式
• 7.5 实验与评估
• 7.6 本章总结
• 第8章 总结与展望
• 8.1 论文的主要工作概述
• 8.1.1 论文的主要工作与结论
• 8.1.2 论文的创新点
• 8.2 未来工作展望
• 参考文献
• 作者简历及在学期间所取得的研究成果
• 致谢