網(wǎng)格環(huán)境下移動計算模型及其應用研究.pdf

1、“能夠隨時隨地利用計算機解決各種問題”，一直是人們長久以來的愿望。移動計算技術(shù)和開放系統(tǒng)技術(shù)的提出和發(fā)展使得這一愿望逐步得以實現(xiàn)。隨著計算機技術(shù)向“便攜化、普適化”發(fā)展，通信技術(shù)從有線向無線發(fā)展，網(wǎng)絡技術(shù)向“寬帶化、IP化、移動化”發(fā)展，移動計算技術(shù)和開放系統(tǒng)技術(shù)面臨著更高層次的挑戰(zhàn)和需求。這些挑戰(zhàn)主要包括來自方面：(1)移動應用的規(guī)模不斷擴大，大規(guī)模分布式移動應用系統(tǒng)日益廣泛，除了要求系統(tǒng)支持移動性，還要求系統(tǒng)具有更強的開

2、放性、伸縮性和可維護性，并且要求系統(tǒng)能夠支持對遺留系統(tǒng)的集成。(2)與此同時，現(xiàn)有開放系統(tǒng)技術(shù)主要面向固定網(wǎng)絡環(huán)境下分布式應用，一旦遷移到無線網(wǎng)絡的移動環(huán)境下，系統(tǒng)性能變得非常低下，這些挑戰(zhàn)使得移動計算技術(shù)和開放系統(tǒng)技術(shù)的融合，利用開放系統(tǒng)技術(shù)提高移動應用系統(tǒng)的開放性，利用移動性提高開放系統(tǒng)的性能的需求日益強烈。本文所討論的研究嘗試將移動計算技術(shù)、開放系統(tǒng)技術(shù)、工作流技術(shù)和協(xié)作技術(shù)融合，并結(jié)合軟件工程方法和形式化方法，從模型

3、、體系結(jié)構(gòu)、基礎設施、編程模型與軟件實現(xiàn)技術(shù)等方面展開一系列研究，提出開放環(huán)境下的移動計算理論和技術(shù)，期望能夠系統(tǒng)地、全面地解決開放式移動應用中的各種問題。在實際研究中，將面向服務的網(wǎng)格技術(shù)和基于移動Agent的移動計算技術(shù)進行融合，提出網(wǎng)格環(huán)境下移動計算模型；利用工作流技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)運行的高效性；利用基于元組空間的多Agent的協(xié)作技術(shù)來提高系統(tǒng)的靈活性；利用面向服務體系結(jié)構(gòu)的分析與設計(SOAD)的軟件工程方法和形式化的P

4、etri網(wǎng)技術(shù)為應用系統(tǒng)的設計提供完善的系統(tǒng)分析、設計、評價和驗證手段。本文所討論的網(wǎng)格環(huán)境下移動計算的研究工作從理論模型、實現(xiàn)技術(shù)和應用三方面內(nèi)容展開。本文將對主要研究內(nèi)容和貢獻展開深入分析與討論：1.服務器端模型研究—移動性服務模型在開放的移動環(huán)境中存在大量異構(gòu)的移動資源，首先研究如何利用網(wǎng)格服務(Grid Service)機制屏蔽移動資源的異構(gòu)性從而實現(xiàn)共享。這里主要通過對網(wǎng)格服務進行擴展，引入移動Agent技術(shù)，提

5、出移動性服務模型，從而實現(xiàn)移動資源的共享。2.客戶端模型研究—委托-租用模型移動應用的網(wǎng)絡接入方式和終端設備都表現(xiàn)出多樣性，同時還存在移動性問題。這里通過從現(xiàn)實生活中尋找答案，將現(xiàn)實生活中普遍存在的委托代理概念和租用概念，引入到網(wǎng)格環(huán)境下的移動計算中，將兩種思想融合，并借助于移動Agent技術(shù)，提出了網(wǎng)格環(huán)境下移動計算的客戶端模型—委托-租用模型。3.業(yè)務流模型—開放式移動業(yè)務流管理模型現(xiàn)有面向服務的業(yè)務流合成技術(shù)，如B

6、PEL等，不能完全滿足移動業(yè)務需求。本節(jié)的研究重點將放在兩個方面：(1)引入工作流技術(shù)，在移動性服務和委托-租用模型的基礎之上構(gòu)建支持移動特性的移動業(yè)務流管理系統(tǒng)；(2)在對移動性服務合成的基礎上，將不同的移動性服務的互操作從空間和時間上進行解耦，從而支持移動特性的業(yè)務流。4.網(wǎng)格環(huán)境下的移動計算體系結(jié)構(gòu)綜合服務器端的移動性服務模型，客戶端的委托-租用模型，以及開放環(huán)境下移動業(yè)務流管理模型的基礎之上，基于層次化方法，提出了

7、網(wǎng)格環(huán)境下的移動計算解決方案的開放移動性體系結(jié)構(gòu)(OMA，Open Mobility Architecture)，為開放移動應用系統(tǒng)設計提供指導性原則。5.移動應用形式化建模與分析技術(shù)基于網(wǎng)格環(huán)境下移動計算技術(shù)實現(xiàn)的移動系統(tǒng)，必須采用形式化的手段來對系統(tǒng)建模并進行性能評價，從而在移動系統(tǒng)設計階段保證系統(tǒng)的正確性和高效性。Petri網(wǎng)作為一種有效的圖形與數(shù)學工具，可用于模擬許多其活動具有并發(fā)與異步特征的系統(tǒng)，它可以模擬并發(fā)與

8、沖突，確定系統(tǒng)是否處于死鎖狀態(tài)等。然而，一般Petri網(wǎng)不能精確表達移動性服務的語義，例如消息和操作等概念。為了克服以上問題，使得模型更加直觀，符合移動性服務的定義，本文討論基于一種高級Petri網(wǎng)-OOPN(Object-Oriented Petri Net)的移動性服務描述與合成方法。并在此基礎之上，提出基于OOPN方法的移動應用系統(tǒng)的控制流建模技術(shù)，利用已有的Petri網(wǎng)的分析和驗證技術(shù)來對所設計的移動應用系統(tǒng)進行性能評

9、價。6.網(wǎng)格環(huán)境下移動計算中間件實現(xiàn)技術(shù)一個完整的開放式移動計算解決方案，不僅需要理論模型的支撐，還需要具體的實現(xiàn)技術(shù)支持，才能最終投入工程應用，解決現(xiàn)實世界的相關問題。本文將從開放式移動應用系統(tǒng)開發(fā)人員的角度，在已有的理論研究成果之上，討論網(wǎng)格環(huán)境下移動計算的實現(xiàn)技術(shù)，為應用開發(fā)提供充分的軟件技術(shù)支持。本文主要從網(wǎng)格環(huán)境下基于中間件技術(shù)的開放式移動應用的運行與開發(fā)平臺的系統(tǒng)框架，基本組件，編程模型三個方面來進行詳細討論，

10、此外，還對運行平臺的一些核心實現(xiàn)技術(shù)展開討論。7.面向普適用戶的并行計算研究這一章是論文研究工作的非常有意思的一部分工作，屬于開放式移動計算的另外一個分支。借助于移動Agent和P2P技術(shù)，以及Petri網(wǎng)理論，對面向普適用戶的Internet環(huán)境下的并行計算展開了研究，提出了并行計算的理論模型，設計并實現(xiàn)了一個并行計算中間件的原型系統(tǒng)——ParaCQ。具體試驗表明，所討論的研究工作是通用的，可行的。8.網(wǎng)格環(huán)境下移動計

11、算應用研究城市交通信息服務網(wǎng)格是上海信息網(wǎng)格總課題的典型應用。本文主要討論城市交通信息網(wǎng)格的設計和工作原理，并從開放性和移動性兩大方面入手，利用已有研究成果一網(wǎng)格環(huán)境下的開放移動計算理論和相關技術(shù)，著重討論系統(tǒng)關鍵模塊的設計與實現(xiàn)，從進一步提高交通信息網(wǎng)格的性能。事實表明，城市交通信息服務網(wǎng)格是可行的、高效的和通用的，對解決城市交通問題發(fā)揮了積極的作用。關鍵詞：移動計算，網(wǎng)格，移動Agent，委托，租用，移動性服務，元組空