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面向普适计算的自适应中间件模型与方法研究

吴卿  
【摘要】:随着信息技术的飞速发展,21世纪的计算模式正发生着深刻的变革。从分布式移动计算进入到无所不在的普适计算是计算发展的必然趋势。微小嵌入的智能设备、多类别用户和多种类智能空间是普适计算的三个重要组成部分。智能空间作为物理世界和信息空间的融合体,已经融入到人们的生活中并为用户提供智能化的服务和便利。 普适计算固有的内在复杂性对当前的基础软件设施提出了全新的挑战,迫切需要一种具有自适应能力的中间件基础设施。普适计算要求中间件能够根据系统内部运行情况和外部上下文状态的变化进行组成结构和行为功能的自主调整和重新配置,为上层普适应用提供自适应的服务。当前,在面向普适计算的自适应中间件研究中,存在着两个十分重要的问题:一是面向普适计算的自适应中间件模型问题;二是基于构件的自适应中间件的核心实现方法问题。对于这两个问题的研究具有非常重要的意义,迫切需要我们从理论和实践两方面加以解决。 本文针对普适计算对中间件的全新要求,重点解决上述两个问题,集中突破基于构件的中间件在设计部署和运行阶段如何实现自适应的方法难点,为普适计算应用提供自适应中间件的理论和方法支持。本文的主要工作包括以下四个方面: 1) 建立了自适应中间件模型SCUD。该模型包括了符合CCM规范的自适应实体——自适应构件和自适应智能体;具有集成AOP和反射的自适应中间件内省机制;具有基于上下文感知的自适应中间件外省机制;包含了基于扩展时序逻辑的中间件自适应语义规范CMAS,用于保证中间件实现自适应的正确安全。 2) 提出了SCUD自适应构件分配方法,实现了构件装配部署阶段的静态可配置中间件自适应。该分配方法使用在自适应中间件的构件装配部署阶段,在中间件自适应语义规范CMAS的指导下充分考虑普适计算环境中的计算资源约束需求、自适应构件之间的依赖关系以及自适应构件的容错机制,具有动态规划和前向纠错的能力。实验表明,该分配方法具有良好的性能,能够提供静态可配置的中间件自适应。 3) 提出了SCUD自适应构件组合方法,实现了构件运行阶段的动态双向中间件自适应。该组合方法使用在自适应中间件的构件运行阶段,在中间件自适应语义规范CMAS的指导下充分考虑普适计算环境中的自适应构件组合必须遵守的原则:不中断当前自适应构件间的事件通信和接口调用;不破坏其它自适应构件之间的依赖关系;保证该构件组合执行动作的整体开销最小。实验表明,该组合方法具有良好的性能,能够提供动态双向的中间件自适应。 4) 实现了基于SCUD模型及其自适应构件分配、组合方法的自适应中间件


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