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随着Internet的快速发展与普及,无线网络、移动设备、嵌入式系统以及传感器技术的进步,计算机应用模式开始从“人围绕着计算机”到“计算机围绕着人”的转变。为了使计算机应用适应这种变革,普适计算模式应运而生。其中,上下文感知计算是普适计算研究领域中的重要方面。但是,由于缺乏良好的中间件基础架构对异构的软/硬件和网络环境以及复杂的上下文信息进行有效管理,开发良好的上下文感知计算应用仍然是一个复杂费时的过程。
智能空间是一种典型的上下文感知环境。在这样的环境中,计算将始终跟随着人迁移并始终服务于人。设计用于这种环境的中间件系统面临着众多挑战,其中,开放的基础架构、良好的服务迁移支撑、有序的上下文获取和传播手段是其关键技术。
当前,上述关键技术的解决方案不断出现,然而这些方案往往都基于不同的前提和设计目标,仅仅解决某一方面的问题,尤其是在一个统一的基础架构上支持全面的智能空间应用方面存在不足。针对这个不足,我们提出了一种基于移动Agent的可插拔中间件基础架构,采用本体上下文模型,通过插入不同的领域Context和应用,中间件系统可以适用于多种应用。我们将上述工作实现于自己设计并实现的FollowMe环境中。
FollowMe环境是南京大学计算机软件研究所在普适计算研究中的尝试。其中,本文的主要工作包括以下几点:
1.对普适计算的支撑技术要素进行了系统分析,设计面向服务的FollowMe环境模型以及中间件基础架构。其中,基础架构由本体上下文模型及其处理机制、基于OSGi的中间件、基于工作流的应用开发机制构成;FollowMe环境由网络服务覆盖而成,网络服务构成了应用与环境交互的接口。以服务为基础,设计了一种层次化的服务管理和通讯机制用于支持服务移动和跨私有网段通讯问题。
2.提出了一种基于可移动pvMogent的分布式迁移和执行机制。pvMogent以Mogent系统为基础,通过融合Web服务和OSGi服务,实现了基于服务的迁移和通讯。FollowMe应用以pvMogent为基础进行开发,pvMogent实现了计算的迁移,可有效实现智能空间的“FollowMe”特征。
3.设计并实现了FollowMe环境中支持桌面和移动设备的中间件系统。中间件系统以OSGi作为底层平台,集成了基于P2P的服务交互和系统通讯设施,提供了一个实现分布式的上下文生产者和消费者通用框架,并且结合pvMogent,提供了分布式执行和计算迁移的平台。
4.设计并开发了Follow Me环境中的普适计算应用。以Rollow Me环境为基础软件平台,设计并实现了一个办公楼内移动设备监管应用。该应用可以实时监控移动设备的移动,并将设备迁移状况实时显式在一个可迁移于PDA和桌面系统之间的智能地图服务上。该应用目前已经和Follow Me环境中其它应用同时运行,体现出了中间件系统良好的普适计算支撑能力。