上下文感知的移动中间件及其关键技术研究

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hunshixiaozi
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近年来,随着无线网络技术的成熟和商业化进度的加快,移动计算设备如PDA、移动电话和移动手持电脑等的广泛使用,使得以移动为特征的应用越来越普及。与传统分布式系统中大多数应用基于中间件来开发和运行一样,采用中间件技术也是移动应用开发和运行的一种必然的选择。然而,相对于运行在固定网络和稳定主机上的应用而言,移动应用面临着动态的网络环境、受限的设备资源和移动的主机等这些动态、受限和不确定的因素。面对这些因素,移动应用需要感知其周围环境的变化,并能基于这种感知进行动态自适应的调整,从而为用户提供一个稳定而高质量的服务。另一方面,在一个频繁变化的运行环境和受限的资源条件下,移动应用之间往往需要互相合作和协调来完成相关任务。而基于移动环境的动态性,这种合作和协调需要采用一种在时间和空间上去耦合的异步交互方式来进行。移动应用这些新的需求和特点给移动软件本身的设计与开发,以及支持其开发与运行的中间件系统带来了巨大的挑战。面对这种挑战,迫切需要研究新的移动中间件技术来支持移动应用的开发和运行。 本文通过系统分析和总结国内外移动中间件领域的相关研究工作及研究现状,将研究对象确定为基于上下文感知的移动中间件及其关键技术的研究。论文首先提出了上下文感知的移动中间件的研究内容,然后针对其中的上下文及上下文感知模型、基于上下文感知的动态自适应结构、基于上下文感知的协调模型与语言等问题进行了深入的研究。本文的研究内容和创新性主要体现在以下几个方面: (1)提出了一种基于上下文感知的、支持动态自适应、支持移动与协调的移动中间件系统,将移动计算所面临的上下文感知、动态自适应、移动与协调等问题综合起来考虑,以上下文感知为基础,研究这几个方面的关键技术。 (2)研究了上下文基于元组的表示、操作以及上下文的视图技术,提出了一个上下文感知的CAM模型。本文将所有出现在移动计算环境中的数据和信息都看作上下文,基于元组为上下文信息提供统一的表达和存储方式;提出了一个灵活的基于约束函数的上下文元组匹配方法,支持动态上下文的不精确匹配;给出了一个以Agent为主的形式化的上下文视图的定义,通过相关的限制条件来规定各种上下文的视图,通过上下文视图为应用提供个性化的上下文服务;提出了上下文感知模型CAM的结构,研究了反射技术在CAM模型中的应用;通过实例展示了上下文感知模型对移动应用开发与运行的支持。 (3)针对移动环境下应用和系统不可预期的动态性,提出了一个新的策略驱动的自适应框架及其上的类Ponder策略语言。以上下文感知为基础,基于该自适应框架、元数据和策略,研究了中间件服务的动态自适应、移动应用的动态自适应和策略选择的自适应等三种自适应技术。通过实例展示其有效性,并基于一个服务动态增减的例子对自适应框架性能进行了分析,结果表明在该框架下服务的动态增减和重新配置的时间是受控的。 (4)提出了一个轻量级的基于上下文感知的协调模型CACM及其协调语言CACML。CACM以主机节点为中心结合集中控制与分散控制的优点,支持Agent的逻辑移动和主机的物理移动。CACM支持动态构造和维护基于元组的协调空间,支持移动实体之间的协调与共享。通过提供伙伴组的概念,CACM支持服务的发现和协调环境的构成;通过反射管理来支持上下文感知的协调。协调语言以Linda为基础,提供了局部、远程以及反射等协调原语,并引入了显式的位置表示。通过该语言提供的形式化框架,描述和表达了移动Agent之间的交互与协调、移动Agent与移动主机之间的交互与协调。基于进程演算给出了协调语言CACM L的操作语义。通过实例表明CACM是一个有较高表达能力的协调模型,同时将CACM与其他协调模型的性能做了相应的比较,结果表明该系统是一个轻量级的、速度较快的协调模型。 (5)给出了上下文感知的移动中间件系统CAMM的原型实现,通过实例对该系统的性能做了分析。
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