面向方面的实时系统中间件

基于面向方面的中间件构建技术,能够把实时、安全性、可靠性、易管理性、容错性等横切关注从中间件中分离出来,形成独立于中间件的核心功能的方面,遗留中间件实现系统零侵入的实时扩展或重构。运用面向方面的编程技术可实现中间件横切关注和核心功能关注的并行设计与开发。中间件构建实现良好模块化,可配置性,部署时或运行时的可剪裁性,从而平衡实时系统中间件的通用性和专用性。     

面向方面的实时系统中间件

基于面向方面的中间件构建技术,能够把实时、安全性、可靠性、易管理性、容错性等横切关注从中间件中分离出来,形成独立于中间件的核心功能的方面,遗留中间件实现系统零侵入的实时扩展或重构.运用面向方面的编程技术可实现中间件横切关注和核心功能关注的并行设计与开发.中间件构建实现良好模块化,可配置性,部署时或运行时的可剪裁性,从而平衡实时系统中间件的通用性和专用性.     

面向方面在实时系统中间件中的应用

实时系统中间件存在着分布性、实时性、容错性、安全控制、性能分析、日志记录等非功能的横切关注点,基于面向方面的中间件构件技术就是要把这些非功能的要求从中问件的核心功能中分离出,形成非功能方面,运用面向方面的编程技术可实现中间件核心功能关注点和非功能的横切关注点的并行设计与开发,这增加了中间件设计的模块性、可扩展性和可维护性.文中提出了采用面向方面的编程思想,重构基于Java的RMI(Renote Method Invocation)分布式框架,实现实时系统中间件的分布性.     

基于动态行为和模糊识别的Aspect挖掘方法

横切关注点是指分布在多个单元模块的功能代码,面向方面的编程是解决传统编程过程中横切问题的重要方法之一,其中一个重要问题是如何从现有系统中发现横切关注点。该文提出一种基于动态行为和模糊模式识别的Aspect挖掘方法,通过引入Aspect获取运行时方法调用的信息,使程序具有自动收集动态信息的能力,并利用模糊理论识别系统中的横切关注点。实验验证了该方法的有效性和实现的简洁性。     

中间件技术研究

中间件技术屏蔽了底层分布式环境的复杂性和异构性，简化了分布式应用程序的开发，使分布式应用程序的健壮性、可扩展性、可用性更好。介绍了面向对象中间件、面向消息中间件、面向大规模分布式系统中间件、服务质量中间件等当前各种中间件技术发展的现状，分析了中间件技术面临的挑战，提出了中间件技术研究的几个发展趋势，即网格技术、面向移动计算、面向服务质量等。     

实时数据分发系统软件的设计与实现

实时数据分发系统指使用实时数据分发服务中间件的分布式系统。实时数据分发服务中间件采用实时发布-订阅协议,通过在数据发布方和订阅方之间配置的服务质量参数,可以实现不同的数据需求和传输方式。该中间件能够跨平台操作,屏蔽底层操作系统的差异,这有利于系统灵活动态地扩展和升级。文中阐述了数据分发服务的思想和模型,以RTI公司的数据分发服务中间件DDS为例,具体研究了该中间件的软件设计和实现。     

基于发布订阅机制的实时中间件的设计与实现

针对分布式系统节点分布、数据异构、任务动态的特点,研究中间件在功能和性能方面的需求,设计并实现了一个基于发布/订阅机制的实时中间件。采用分层设计的思想,依次从模型层、通信层和支撑层三个方面完成中间件的构建,使之具有基于分布式对象的数据同步功能、基于以太网的发布订阅通信机制及基于分布式对象的实时性能保障机制。经实验测试表明,该中间件在功能上满足了分布式系统应用的需要,在性能上保证了端到端数据通信延迟小于1毫秒,满足了分布式应用中数据分发对实时性的要求。     

一种动态负载均衡中间件的研究与实现

服务器集群可显著提高整个分布式系统的总体性能。本文针对用户请求服务时间变化大的特性,设计了一个跨平台、跨系统的动态负载均衡中间件工作模型,并对其中的关键问题给予详细描述。模型根据各服务器动态返回的负载信息并结合各服务器的性能进行动态负载调度,并以标准服务接口实现与分布式系统的无缝集成。性能测试表明该模型有效解决了集群的负载均衡问题。     

基于 UML扩展的面向方面建模 *

面向方面编程（AOP）把横切关注点从系统中分离,解决了面向对象编程（OOP）中代码纠缠、散射的问题。但在面向方面建模中,横切方面没有得到很好的支持。首先,在统一建模语言（UML）元模型的基础上利用类图建立了整体框架模型,设计了核心类、方面、横切元素及其之间的关系;其次,利用UML扩展机制为切点、通知、方面等主要元素建立了新的模型,设计了它们与方面之间新的关联关系并为其定义了语义。通过UML扩展,使得UML能够直接表达面向方面概念,支持面向方面建模设计,实现了面向方面模型的可视化和可辨别性;整体框架模型使得面向方面整体结构清晰,各个核心元素之间关系明确,为面向方面建模提供了一个整体设计平台,提高了面向方面软件设计的模块化,增强了代码的重用性和系统的可维护性。     

可成长的分布式系统

可持续发展是大规模分布式系统的基本特征。在研究了大规模分布式系统的特点和规律后,本文提出了一个新的概念一可成长的分布式系统,认为大规模分布式系统是随着需求、环境、技术、投资等多种因素的变化而不断成长起来的。文中分析了分布对象技术在支持分布式系统的可成长性方面的优势和缺陷,然后提出了一个面向Agent的系统框架,并阐述了面向Agent的方法对于开发和维护可成长的分布式系统是合适的,并给出了后续的主要研究方向。     

基于AOP的时空Petri网的CPS建模

信息-物理融合系统(Cyber-Physical System,CPS)作为一系列物理过程和计算过程的紧密集成,体现为物理世界和信息世界的交互与融合。针对CPS的时空及非功能属性,提出一种面向方面的时空Petri网建模方法,在保证时空一致性的前提下,分离系统中的核心关注点和横切关注点,将横切关注点单独作为方面进行分析,并将构建规则方面重新织入系统。该方法在系统设计阶段可以对不同的非功能属性进行形式化分析,提高了系统的可靠性和可维护性。最后通过实例说明了该方法的可行性。     

基于类修改和反射的动态方面编织模型

方面编织是系统关注点编织的实现部分,其优劣关系着面向方面软件系统的执行效率、编织粒度、模块化程度。依据方面化构件组装以及按需计算中间件平台需求,提出一种动态方面编织模型——DAWeaver,该模型利用BCEL修改类文件,通过方面容器反射调用方面组件,支持了编织的动态性。最后,给出该模型的原型系统,并对已编织系统作了性能分析。     

方面化中间件平台全息视图语言——HVL4DCAM*

为满足方面化双核中间件平台DCAM面向按需计算的自适应需求,并支持系统平台的实时重构为目的的中间件计算环境,通过分析现有面向方面体系结构描述语言,提出了一种基于XML的中间件平台全息视图语言——HVL4DCAM。HVL4DCAM可以实时解析运行于平台之上的构件和方面的状态以及它们之间的动态关系,实现了构件和方面的对称性描述,提升方面的可重用性。基于HVL4DCAM描述了运行于DCAM之上的绩效考核系统中的构件及方面的关系,以及它们与DCAM平台的关系,并给出了进一步研究的内容。     

方面化双核中间件模型

本文从框架扩展性、依赖关系可管理性和AOP支持粒度的角度分析了三种典型的中间件平台的架构及内核结构。针对它们存在的问题,提出了一种新的方面化中间件模型--双核中间件模型。该模型具有更好的可扩展性、依赖关系管理能力和细粒度AOP支持,同时还加入了组件移动性支持,更好地满足了按需定制计算的需求。     

基于AOP的MDA模型转换

模型驱动架构的软件开发方法能够直接生成可用的软件产品,但在开发过程中的建模与模型转换难以实现核心关注点与横切关注点的分离,从而导致模型的纠结和重复。基于模型层的面向方面思想(AOP)可以先将核心功能与横切功能分开独立建模,然后再通过编织技术将它们集成起来,从而有效地解决了这个问题。探讨了通过扩展UML语言使之能表现方面的特性的方法,以及如何针对MDA的不同层次来使用相对应的方面来表达。为模型转换的具体实现提供了可行的方法。     

软件体系结构驱动的运行环境

由于软件体系结构以隐性的方式存在，结构的问题被传播到平台内，运行时软件体系结构不能在应用层次上被观察和控制，系统难以联机动态演化．在现有的中间件平台之上设计了一个面向应用、开放的、软件体系结构驱动的分布式远行环境SADRE（Software Architecture—Driven Runtime Environment），软件体系结构在可运行系统中以一类实体显性地表示,体系结构描述作为核心元素被整个分布式运行环境共事，成为系统调度、通信的依据．从而驱动用户应用的运行．SADRE为灵活的动态体系结构提供了良好的支持，提高了系统的柔性和扩展性．     

信息物理融合系统

信息物理融合系统 (Cyber-physical system, CPS)是计算、通信和物理过程高度集成的系统,通过在物理设备中嵌入感知、通信和计算能力,实 现对外部环境的分布式感知、可靠数据传输、智能信息处理,并通过反馈机制实现对物理过程的实时控制. 分析了CPS的基本概念和特征,对CPS的体系架构、中间件系统、实时性、安全和隐私等关键技术的现有研究 成果进行综述,并提出了相应的研究思路;然后介绍了一些现有的CPS原型系统和实例,体现出CPS的优越性; 最后对CPS和传感器网络(Wireless sensor network, WSN)、物联网(The internet of things, IOT)、网络控制系统(Networked control systems, NCSs)进行了对比分析,总结了CPS现有研究中存在的问题,并展望了CPS的发展方向.     

基于NESSUS的NTP协议的通信中间件研究

随着分布式系统技术的快速发展,三层架构的分布式系统是未来发展的主要方向,通信中间件是三层架构的分布式系统不可或缺的一层。通信中间件能扩大分布式系统的规模、支持更多的用户与服务器连接、简化用户与服务器的通信过程、保证客户机与服务器的通信过程更安全和实现跨平台使用。虽然目前存在有比较成熟的ACE和ICE通信中间件等,但是也存在一个问题--开发三层架构分布式系统的设计人员必须了解其繁多的功能和复杂的操作,然而有时候很多功能是不需要的。所以设计一款小型化、高效化的通信中间件对于开发者来说变得尤为重要。国际上一种比较流行的网络漏洞扫描系统NESSUS是一种基于C/S和B/S结构的分布式系统,其客户机和服务器之间的通信是建立在NTP（Nessus Transfer Protocol）传输协议之上的。文章重点研究NESSUS客户机和服务器之间是如何交互通信的,把通信模块封装并提供中间件接口,同时引入消息发送/接收队列缓冲池技术和SSL组件,提出一套小型的、高效的、安全的、跨平台的通信中间件,它也适用于其他客户机/服务器的三层架构的分布式系统。