普適計算中面向移動的軟件自適應性研究.pdf

1、移動和便捷是當今社會的兩大需求。人們期望在任何時間和任何地點能夠輕松享用滿意的背景式服務。正是這種需求推動了無線技術的高速發(fā)展和移動設備的迅速普及，也推動了計算模式朝著移動便攜式的普適計算方向發(fā)展。然而，與普適計算中的硬件和網絡技術相比，其軟件技術還相當落后，它在一定程度上制約了普適計算的發(fā)展。 與資源豐富和環(huán)境穩(wěn)定的傳統(tǒng)分布式軟件不同，普適計算軟件需要運行在用戶移動、資源貧乏、環(huán)境多變和難以預測的無線網絡環(huán)境中。適應這種苛刻的

2、移動環(huán)境需要軟件自適應技術的支持。 本文從移動的角度(包括用戶移動、設備移動和代碼移動)，針對基礎架構和adhoc網絡兩種典型的普適計算環(huán)境，較系統(tǒng)地研究了普適計算軟件從配置到運行期間的關鍵自適應技術。主要采用了源路由技術、移動代碼、規(guī)則機制、策略語言、圖論優(yōu)化等方法，對服務發(fā)現(xiàn)、服務組合、設計范式優(yōu)化選擇和服務最優(yōu)化部署等內容展開較深入討論，以實現(xiàn)滿足移動用戶服務需求和節(jié)約移動設備受限資源兩個目標。本文主要研究工作及創(chuàng)新點如下

3、。 第一，在DSR路由協(xié)議基礎上，提出了一種適合于移動自組網，基于服務質量(QoS)和資源節(jié)約的主動服務發(fā)現(xiàn)和組合協(xié)議SC-QoS。采用動態(tài)源路由思想和跨協(xié)議層實現(xiàn)技術，將自組網中的服務發(fā)現(xiàn)和組合問題轉化為服務網絡的路徑發(fā)現(xiàn)問題。為滿足QoS要求和降低控制開銷，利用一次服務路徑發(fā)現(xiàn)同時實現(xiàn)路由發(fā)現(xiàn)、服務發(fā)現(xiàn)和服務組合。實驗結果表明，利用受限泛洪方法和本地路徑維護機制，該協(xié)議能夠以較少的控制消息，獲得高的成功率和強的資源節(jié)約能力。

4、 第二，基于移動代碼技術，分別提出了定性和定量的設計范式優(yōu)化選擇方法。分析比較了MONO、C/S、COD、REV、MA和MC等6種典型設計范式的特性，給出了基于組件移動性和上下文環(huán)境的定性范式優(yōu)化選擇方法，以滿足不同環(huán)境下的用戶需求。采用規(guī)則和策略語言，將范式選擇代碼與功能代碼分離，實現(xiàn)范式動態(tài)選擇和方便系統(tǒng)維護。為進一步節(jié)約受限資源，提出了基于資源消耗的定量范式優(yōu)化選擇算法。 第三，提出了基于組件移動約束和資源節(jié)約的動

5、態(tài)軟件優(yōu)化部署算法。充分利用組件移動、本地調用、遠程調用、復制和重新綁定等多種組件移動約束關系，節(jié)約受限資源。以網絡流理論為基礎，通過一系列等價轉換規(guī)則將最優(yōu)軟件部署問題轉化為流網絡(flownetwork)最小切分問題，進而獲得兩主機間軟件最優(yōu)部署和多主機間次優(yōu)部署。為增強算法通用性，采用抽象費用圖模型來優(yōu)化節(jié)約多種資源，如網絡帶寬、時間和電量等。實驗結果表明，提出的受限費用圖切分算法不僅符合軟件特性和節(jié)約更多資源，而且能夠很好地適應

6、環(huán)境的變化。 第四，實現(xiàn)了普適計算環(huán)境中的自適應原型系統(tǒng)。利用Jist/Swans網絡模擬器實現(xiàn)了基于DSR的移動自組網SC-QoS協(xié)議。在JADE移動代理平臺上實現(xiàn)了多種設計范式，并實現(xiàn)了一種適合于各種范式和多種資源的通用定量計算和優(yōu)化配置算法。 本文圍繞移動環(huán)境下的軟件自適應性，利用中間件有機地集成了軟件從配置到運行四個主要階段的自適應技術，它們目標一致，相互關聯(lián)，層層深入。最后通過模擬實驗和原型系統(tǒng)驗證了本文提出的