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面向普适计算构件化中间件关键技术研究

陈志雨  
【摘要】: 普适计算的目标是在计算和通信无所不在的基础上,建立以人为中心的计算环境。因此,自从1991年提出普适计算的概念以来,越来越多的人开始关注这一新型的计算模式,它被认为是对人们使用计算和信息的方式带来的一场变革。普适计算涵盖了体系结构及中间件、移动计算、人机交互、嵌入式技术、传感器、网络技术等领域。目前,业界对普适计算体系结构的研究集中在包含了设备、中间件和人机交互在内的高层次的概念模型。而普适计算中间件作为设备与应用之间的核心部件成为了普适计算研究的热点。 普适计算中间件要求具有移动性、分布性、自适应性、异构性、互操作性以及扩展性等诸多特点。而实现这些特点较好的方式就是采用基于构件的微内核框架并结合面向服务的方法。基于构件的微内核框架具有轻量级、功能可裁剪、易于扩展等特性,即可以通过将中间件提炼为一个最小核心和多个扩展模块,使其能在运行时动态注册、卸载构件,以此来适应环境的动态变化;也能够通过定义规范的构件开发接口扩展并开发新的构件,以此来适应应用程序的演化。 本文提出了一种微内核方式的构件模型MACAO以及用于描述该构件模型的体系结构描述语言mADL。MACAO构件模型遵循3C标准给出了构件开发规范,具有最基本的构件加载与注销、构件执行、构件管理等功能。本文讨论了MACAO构件模型的形式化描述以及核心的组成模块,研究了构件组装方式。最后使用MACAO框架结合OSGi技术提出了面向服务的普适计算中间件,研究并讨论了中间件体系结构所包含的主要功能层次以及普适计算服务的扩展与应用。本文还给出了MACAO构件模型的Java语言参考实现以及一个基于Eclipse的可视化开发工具,通过该工具能够以流程驱动的方式快速高效地开发构件、开发服务、灵活地部署服务。 本文的研究成果可以推动普适计算中间件的应用研究,具有一定的理论意义和实用价值,为构件化面向服务的普适计算中间件及其集成开发环境的研制提供了有意义的方法和手段。


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