网构软件的情境感知与动态演化模型研究

论文摘要

为了应对Internet平台下开放、动态、难控等特点对应用的开发、部署、运行、维护带来的挑战,网构软件(Internetware)的概念应运而生,它是一种柔性可演化、连续反应式、多目标适应的新的软件体系形态,主体化的软件实体之间通过按需协同的机制,形成一种与当前的信息Web相类似的软件Web。网构软件的一个重要特征就是:它应能感知内/外部环境的动态变化,并随着这种变化按照功能指标、性能指标或可靠性指标等进行静态的调整和动态的演化,以使系统具有尽可能高的用户满意度。也就是说网构软件不是按照明确的需求自顶向下开发而成的,它会随着环境的变化,不断发展不断演化。为了使网构软件在宏观上表现出自适应、自演化的行为,必须从软件系统的情境描述、环境感知、内部决策和协同演化等几个方面展开研究。目前的研究多是从已感知到环境的变化出发,研究软件实体如何动态调整自身的行为,而对于Internet情境应如何表达、情境变化应如何感知没有系统的研究和实用化的成果。本文将Internet情境定义为网构软件中服务实体所处内外部环境的一种抽象。本文针对Internet环境下网构软件中服务实体构成的协同关系,研究了网构软件中服务实体之间根据彼此供需情况进行协同交互,从而完成应用的全过程。本文用语义化方法来定义Internet情境,对网构软件实体所处环境进行抽象,不仅包括静态的信息还包括动态的运行时信息以及其他的一些非功能性需求,不仅包括实体外部环境的信息还包括实体内部的信息。在显式的、语义化的Internet情境定义下,本文以情境感知为核心来支持服务实体的自适应、自演化行为,给出了一种基于本体的网构软件情境感知的体系架构,并描述了在这一体系架构下网构软件的按需聚合和动态演化的模型与机制,以实现服务实体根据情境的变化动态调整自身的行为以及整个网构软件中服务实体的协同关系。基于该架构与模型,本文提出了实现该架构的、运行在服务实体端的情境感知支撑环境,详细介绍了支撑环境中各个组件的作用与实现思路,并且给出了基于OSGi平台的支撑环境参考实现,继而利用该参考实现对一应用案例进行实现,检验得出该参考实现能够达到该架构下网构软件服务实体感知情境和动态演化的预期效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 网构软件
• 1.2.2 情境感知
• 1.2.3 动态演化
• 1.3 研究内容
• 1.3.1 支持情境感知和动态演化的网构软件体系结构
• 1.3.2 Internet 情境的构成
• 1.3.3 网构软件的情境感知动态演化支撑环境
• 1.3.4 支撑环境的参考实现及场景案例
• 1.4 组织结构
• 第二章 支持情境感知与动态演化的网构软件体系架构
• 2.1 概述
• 2.2 轻量级目录服务
• 2.3 基于情境的按需聚合
• 2.4 基于情境感知的动态演化
• 2.5 本章小结
• 第三章 网构软件情境本体
• 3.1 本体和本体描述语言OWL
• 3.2 Internet 情境定义
• 3.2.1 事物情境
• 3.2.2 事件情境
• 3.3 本章小结
• 第四章 网构软件情境感知动态演化支撑环境CASEI
• 4.1 CASEI 综述
• 4.2 情境感知支持
• 4.2.1 情境本体访问组件
• 4.2.2 消息组件
• 4.3 运行时环境
• 4.3.1 服务器访问组件
• 4.3.2 服务选择组件
• 4.3.3 自主构件支持组件
• 4.4 支撑环境应用全景
• 4.4.1 注册阶段
• 4.4.2 按需聚合阶段
• 4.4.3 动态演化阶段
• 4.4.4 注销阶段
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于OSGi 的CASEI 参考实现
• 5.1 OSGi 基础
• 5.2 参考实现综述
• 5.3 基于Protégé的情境本体访问组件
• 5.3.1 Protégé
• 5.3.2 本体仓库的设计
• 5.3.3 情境本体的操作
• 5.4 分布式OSGi 平台互连
• 5.4.1 基于R-OSGi 实现透明化访问远程OSGi 平台
• 5.4.2 基于Web Service 技术的OSGi 平台注册
• 5.5 服务注册处
• 5.5.1 简化设计
• 5.5.2 注册和注销
• 5.5.3 服务选择
• 5.6 基于OSGi 事件订阅发布机制实现情境感知
• 5.7 动态演化支持
• 5.7.1 实现思路
• 5.7.2 回调函数
• 5.7.3 基于规则引擎的规则集绑定
• 5.8 本章小结
• 第六章 CASEI 参考实现应用案例
• 6.1 场景描述
• 6.2 应用开发
• 6.2.1 RCP 介绍
• 6.2.2 各插件介绍
• 6.3 测试结果
• 6.4 本章小结
• 第七章全文总结
• 7.1 主要结论
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
• 上海交通大学硕士学位论文答辩决议书