普适计算中间件技术

普适计算中间件通过软件基础设施重用支持上层应用的高效开发和便捷运行,是普适计算领域的研究热点。对普适计算中间件设计挑战进行了归纳,从上下文管理、中间件层自适应、面向自适应的公共服务和自适应软件体系结构支持等方面总结、阐述和分析了普适计算中间件的各项关键技术,分类介绍了主要普适计算中间件项目,给出了未来研究发展趋势。     

面向普适计算的自适应软件模型及平台实现

适应性是普适计算软件的主要特征。现有研究工作在模型和体系结构层面上缺乏对软件自适应的内在抽象,因而很难为自适应软件的建模、开发和运行提供全面支撑。针对现有研究工作存在的不足,首先以适应性为核心,提出了自主单元的概念及其构件化参考实现模型,用统一的、具有适应能力的自主单元来对普适计算实体进行抽象和描述;进而提出基于自主单元的自适应软件体系结构,从概念、开发和运行3个层面对其进行了系统化阐述,并且实现了支撑该体系结构、基于微内核架构的普适计算软件平台UbiStar;最后以智能博物馆应用为典型案例,对自主单元模型和UbiStar平台的有效性进行了验证。     

并行自动测试系统软件体系结构建模

针对并行自动测试系统软件开发难度大的问题,对其软件体系结构进行研究,提出层次化风格的并行自动测试系统软件体系结构及五视图的软件体系结构描述模型,建立该软件体系结构的需求功能视图、框架视图、静态结构视图、动态过程视图和物理实现视图。该描述模型可以对并行自动测试系统的软件体系结构进行全面的分析,有利于指导系统的实际开发。     

基于四视图模式的样本选货厅系统的设计与实现

为了提高某书店样本选贷厅系统的软件质量,并降低该项目的开发周期和开发过程中的项目风险,提出了一种基于软件体系结构思想的开发方案.该方案以体系结构为中心,强调软件体系结构的分析和设计,用业务、部署、数据、程序4个视图描述体系结构.根据对业务流程的分析,构造出业务视图,并设计出部署、数据、程序视图,这4个体系结构是可表述的,而且相互关联和影响.项目的实践结果表明了该方案的可行性.     

面向普适计算的自适应软件集成环境研究综述

在对当今主要普适计算研究项目,尤其是面向普适计算的软件集成环境原型系统进行介绍的基础上,本文对面向普适计算的软件集成环境所关注的共性问题进行了归纳分析,包括如何为应用提供自适应的软件体系结构支持、如何为应用提供普适计算环境下所需的可重用服务、如何根据普适计算环境的特点对传统中间件技术的内涵进行扩展等等,并对面向普适计算的应用需求下软件集成环境研究所面临的挑战进行了讨论。     

基于MVC的软件界面体系结构研究与实现*

软件体系结构研究是目前软件工程领域研究的新一轮热潮,是对软件的更高层次抽象。在分析MVC（Model/View/Controller）模式机理的基础上,给出了基于MVC的软件界面体系结构及其工作机理。软件界面体系结构带来了软件设计的灵活性和高度重用性。最后,以软件界面体系结构为指导,分析了MFC（Microsoft Fundament Class）的文档视图结构,并给出了软件界面体系结构的具体设计和实现。     

一种支持软件体系结构重用的反射机制RMRSA

软件实现阶段的重用技术,特别是组件重用技术已经取得了巨大的进展。然而,对于软件开发早期阶段的软件资源的重用却进展缓慢。软件体系结构在软件重用中有着特殊的意义。反射机制在代码重用方面取得了成功,但还没有用于软件体系结构及其组成元素的重用。提出了一种支持软件体系结构设计时重用的反射机制,概述了基于反射机制的软件体系结构重用方法。详细说明了反射机制RMRSA的元级体系结构模型和基级体系结构模型,描述了元级软件体系结构和基级软件体系结构之间进行交互和互操作的协议PMB,以及反射机制RMRSA支持软件体系结构重用的过程。利用所提出的基于反射机制的重用方法,设计人员在软件设计阶段,通过重用体系结构及其组成元素来高效地完成软件计任务。     

"平台/插件"软件体系结构风格

体系结构发现是软件体系结构研究领域的一个重要方向.近年出现的“平台 插件”软件设计方法,使得发布后的软件产品可以方便地通过安装插件模块而扩展其功能.然而,迄今为止,未见资料将这种结构从软件体系结构的高度进行提炼和描述.本文提出“平台 插件”的软件设计方法是一种软件体系结构风格,并将其称为“平台/插件(Platform/Plug-in)”风格,简写为“P/P风格”.由于软件体系结构和体系结构风格的概念还没有一个标准的定义,文中首先定义了本文使用的模型和概念;研究了“平台/插件”结构应用程序的特点和分类,分析了该类程序的架构,在本文定义的软件体系结构模型的基础上,用统一建模语言UML描述了P/P体系结构风格及P/P风格软件的开发过程.本文工作为需要动态扩展功能的大型软件开发提供了一种可复用的体系结构风格,可以认为,P/P风格是可扩展和可增量升级软件系统的领域体系结构模型.     

基于本体的特定领域软件体系结构设计的研究

随着软件重用技术的不断发展和成熟,软件重用已从代码级逐步提高到系统级,特定领域的软件体系结构设计是系统级软件重用的重要研究内容之一。为了进一步提高软件重用性和建立一个理想的软件体系结构,文中对特定领域软件体系结构、本体进行了基本分析,介绍了本体在特定领域软件体系结构设计中的应用研究,从而,提出了一个体系结构与实际应用相结合有效途径。     

Distributed interface bits: dynamic dialogue composition from ambient computing resources

This paper discusses a particular issue in the context of disappearing computing, namely, user mobility. Mobile users may carry with them a variety of wireless gadgets while being immersed in a physical environment encompassing numerous computing devices. In such a situation, it is most likely that the number and type of devices may dynamically vary during interactions. The Voyager development framework supports the implementation of ambient dialogues, i.e., dynamically distributed user Interfaces, which exploit, on-the-fly, the wireless devices available at a given point in time. This paper describes the Voyager implementation, focusing on: device discovery and registry architecture, device-embedded software implementation, ambient dialogue style and corresponding software toolkit development, and a method for dynamic interface adaptation, ensuring dialogue state persistence. Additionally, this paper presents two ambient dialogue applications developed using Voyager, namely, a game and a navigator.     

一种面向普适计算的自适应软件平台的设计与实现

普适计算的适应性特征带来了有必要在软件平台层面解决的一系列共性问题,包括如何定义所支持的自适应软件体系结构、如何为上层应用的自适应提供必要的公共服务、如何使平台自身可以适应多维资源受限环境等。针对这些挑战,提出了对普适计算设备/资源进行适应性抽象的自主单元的概念,在此基础上给出了面向普适计算的自适应软件平台UbiStar的系统架构及其核心机制的设计与实现,并对UbiStar平台对适应性软件所提供的支持机制进行了概括,最后对相关工作进行了分析与比较。     

动态计算网络:一种面向物联网的普适计算框架

随着物联网的发展,大量不同的设备通过各种不同的方式连接到物联网中,使普适计算环境更加复杂和多样化,因此要求在物联网环境下的普适计算框架能适应新的计算条件的变化。提出了一种新的普适计算框架,以便在物联网环境中普适计算系统能够自动适应复杂多样的软硬件运行环境,使软件无需修改就可以在整个物联网环境中任意地执行,实现普适计算的服务发现、上下文感知与服务迁移功能。提出物联网环境下普适计算的基本运算单元为"动态计算网络",使用"设备动态匹配"作为普适计算软件自动适应环境的解决方案。提出的动态计算网络增强了普适计算软件对物联网环境的适应性,为面向物联网的通用软件系统设计提供了一种有效的解决方法。     

Reconfigurable context-sensitive middleware for pervasive computing

Context-sensitive applications need data from sensors, devices, and user actions, and might need ad hoc communication support to dynamically discover new devices and engage in spontaneous information exchange. Reconfigurable Context-Sensitive Middleware facilitates the development and runtime operations of context-sensitive pervasive computing software.     

普适计算软件体系结构研究

普适计算强调人、计算机以及环境的相互融合，这就对传统的软件技术提出了挑战。需要新型的软件架构与之相适应。本文以普适计算环境下的通用软件架构设计为目标，采用面向服务组件和分层次的设计原则，通过中心服务器的管理机制和服务整合的方法，提出了一种基于Kerberos认证机制的、面向服务的普适计算软件体系结构。这个软件架构的提出，解决了普适计算环境下设备的本地资源受限性、任务多样性、运行环境的异构性和访问的安全性等一系列问题；并将此软件架构应用于“普适计算智能办公系统”的软件实现中。     

Context-adaptive and energy-efficient mobile transaction management in pervasive environments

Pervasive computing is a user-centric, scalable, parallel, and distributed computing paradigm, allowing users to access to their preferred services even while moving around. Transaction management for pervasive environments has to provide mobile users with reliable and transparent services anytime anywhere. To make such a vision a reality, the communication of pervasive transaction processing should be context-aware for adapting to dynamically changing execution environments, and energy-efficient for prolonging the lifetime of battery-powered mobile devices. In this paper, we propose a context model and a context-aware transaction model for pervasive transactions, and present a c\underline{\mathrm{c}} ontext-adaptive and e\underline{\mathrm{e}} nergy-efficient t\underline{\mathrm{t}} ransaction m\underline{\mathrm{m}} anagement mechanism (CETM) that can dynamically adjust transaction execution behaviors in terms of current context information. Moreover, we model and verify the correctness of the CETM through Petri nets. The simulation results have demonstrated that our transaction management mechanism CETM can significantly reduce the failed probability of concurrent pervasive transactions.     

基于体系结构和面向构件的软件重配置技术

软件在其生命周期内如何对其进行较小修改或者不修改就能适应软件需求和环境变化是软件工程追求的目标之一。文中分析了体系结构在软件配置中的作用，提出了基于映射模型和面向构件的层次消息总线体系结构软件设计，使得软件系统具备重配置能力，这样可以提高软件的灵活性、适应性这一软件内在质量，延长软件系统的生命期。最后用一个实例证明对象映射协同模型的有效性。     

面向普适计算环境的Android平台服务编排框架

普适计算环境下的智能移动设备是面向终端用户的服务资源聚集和编排的主要载体。普适计算环境中的服务资源具有多种不同的形态,包括基于互联网提供的Web服务、终端设备自身服务和资源(例如本地应用、自带传感器)以及所处环境中可访问的服务(例如环境传感器)。此外,不断变化的上下文环境对软件本身的自适应能力提出了新的要求,而移动设备上的服务编排受设备计算能力和资源的限制。为了解决上述问题,提出了一个面向普适计算环境的Android平台服务编排框架ASOF。通过ASOF,移动终端可在运行时获取所需业务流程的服务模板,并对该模板中的抽象服务进行服务绑定,实现轻量级的混合服务编排,使终端能够动态获得调用普适计算环境中各种类型的服务的能力。随后,基于OSGi Felix框架给出了一套ASOF的标准实现,并以一个具体案例验证其有效性。     

Flex‐eWare: a flexible model driven solution for designing and implementing embedded distributed systems

The complexity of modern embedded systems increases as they incorporate new concerns such as distribution and mobility. These new features need to be considered as early as possible in the software development life cycle. Model driven engineering promotes an intensive use of models and is now widely seen as a solution to master the development of complex systems such as embedded ones. Component‐based software engineering is another major trend that gains acceptance in the embedded world because of its properties such as reuse, modularity, and flexibility. This article proposes the Flex‐eWare component model (FCM) for designing and implementing modern embedded systems. The FCM unifies model driven engineering and component‐based software engineering and has been evaluated in several application domains with different requirements: wireless sensor networks, distributed client/server applications, and control systems for electrical devices. This approach highlights a new concept: flexibility points that arise at several stages of the development process, that is, in the model (design phase), in the execution platform, and during the execution itself. This flexibility points are captured with model libraries that can extend the FCM. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.