網(wǎng)格環(huán)境下移動(dòng)計(jì)算模型及其應(yīng)用研究.pdf

1、“能夠隨時(shí)隨地利用計(jì)算機(jī)解決各種問題”，一直是人們長久以來的愿望。移動(dòng)計(jì)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(shí)現(xiàn)。隨著計(jì)算機(jī)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(luò)技術(shù)向“寬帶化、IP化、移動(dòng)化”發(fā)展，移動(dòng)計(jì)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(dòng)應(yīng)用的規(guī)模不斷擴(kuò)大，大規(guī)模分布式移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)日益廣泛，除了要求系統(tǒng)支持移動(dòng)性，還要求系統(tǒng)具有更強(qiáng)的開

2、放性、伸縮性和可維護(hù)性，并且要求系統(tǒng)能夠支持對(duì)遺留系統(tǒng)的集成。(2)與此同時(shí)，現(xiàn)有開放系統(tǒng)技術(shù)主要面向固定網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下分布式應(yīng)用，一旦遷移到無線網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)環(huán)境下，系統(tǒng)性能變得非常低下，這些挑戰(zhàn)使得移動(dòng)計(jì)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(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)的開放性，利用移動(dòng)性提高開放系統(tǒng)的性能的需求日益強(qiáng)烈。本文所討論的研究嘗試將移動(dòng)計(jì)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(chǔ)設(shè)施、編程模型與軟件實(shí)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(dòng)計(jì)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(dòng)應(yīng)用中的各種問題。在實(shí)際研究中，將面向服務(wù)的網(wǎng)格技術(shù)和基于移動(dòng)Agent的移動(dòng)計(jì)算技術(shù)進(jìn)行融合，提出網(wǎng)格環(huán)境下移動(dòng)計(jì)算模型；利用工作流技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)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(wù)體系結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)(SOAD)的軟件工程方法和形式化的P

4、etri網(wǎng)技術(shù)為應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供完善的系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)和驗(yàn)證手段。本文所討論的網(wǎng)格環(huán)境下移動(dòng)計(jì)算的研究工作從理論模型、實(shí)現(xiàn)技術(shù)和應(yīng)用三方面內(nèi)容展開。本文將對(duì)主要研究內(nèi)容和貢獻(xiàn)展開深入分析與討論：1.服務(wù)器端模型研究—移動(dòng)性服務(wù)模型在開放的移動(dòng)環(huán)境中存在大量異構(gòu)的移動(dòng)資源，首先研究如何利用網(wǎng)格服務(wù)(Grid Service)機(jī)制屏蔽移動(dòng)資源的異構(gòu)性從而實(shí)現(xiàn)共享。這里主要通過對(duì)網(wǎng)格服務(wù)進(jìn)行擴(kuò)展，引入移動(dòng)Agent技術(shù)，提

5、出移動(dòng)性服務(wù)模型，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)資源的共享。2.客戶端模型研究—委托-租用模型移動(dòng)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)接入方式和終端設(shè)備都表現(xiàn)出多樣性，同時(shí)還存在移動(dòng)性問題。這里通過從現(xiàn)實(shí)生活中尋找答案，將現(xiàn)實(shí)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(dòng)計(jì)算中，將兩種思想融合，并借助于移動(dòng)Agent技術(shù)，提出了網(wǎng)格環(huán)境下移動(dòng)計(jì)算的客戶端模型—委托-租用模型。3.業(yè)務(wù)流模型—開放式移動(dòng)業(yè)務(wù)流管理模型現(xiàn)有面向服務(wù)的業(yè)務(wù)流合成技術(shù)，如B

6、PEL等，不能完全滿足移動(dòng)業(yè)務(wù)需求。本節(jié)的研究重點(diǎn)將放在兩個(gè)方面：(1)引入工作流技術(shù)，在移動(dòng)性服務(wù)和委托-租用模型的基礎(chǔ)之上構(gòu)建支持移動(dòng)特性的移動(dòng)業(yè)務(wù)流管理系統(tǒng)；(2)在對(duì)移動(dòng)性服務(wù)合成的基礎(chǔ)上，將不同的移動(dòng)性服務(wù)的互操作從空間和時(shí)間上進(jìn)行解耦，從而支持移動(dòng)特性的業(yè)務(wù)流。4.網(wǎng)格環(huán)境下的移動(dòng)計(jì)算體系結(jié)構(gòu)綜合服務(wù)器端的移動(dòng)性服務(wù)模型，客戶端的委托-租用模型，以及開放環(huán)境下移動(dòng)業(yè)務(wù)流管理模型的基礎(chǔ)之上，基于層次化方法，提出了

7、網(wǎng)格環(huán)境下的移動(dòng)計(jì)算解決方案的開放移動(dòng)性體系結(jié)構(gòu)(OMA，Open Mobility Architecture)，為開放移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)性原則。5.移動(dòng)應(yīng)用形式化建模與分析技術(shù)基于網(wǎng)格環(huán)境下移動(dòng)計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)的移動(dòng)系統(tǒng)，必須采用形式化的手段來對(duì)系統(tǒng)建模并進(jìn)行性能評(píng)價(jià)，從而在移動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(xué)工具，可用于模擬許多其活動(dòng)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(dá)移動(dòng)性服務(wù)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(dòng)性服務(wù)的定義，本文討論基于一種高級(jí)Petri網(wǎng)-OOPN(Object-Oriented Petri Net)的移動(dòng)性服務(wù)描述與合成方法。并在此基礎(chǔ)之上，提出基于OOPN方法的移動(dòng)應(yīng)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(yàn)證技術(shù)來對(duì)所設(shè)計(jì)的移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行性能評(píng)

9、價(jià)。6.網(wǎng)格環(huán)境下移動(dòng)計(jì)算中間件實(shí)現(xiàn)技術(shù)一個(gè)完整的開放式移動(dòng)計(jì)算解決方案，不僅需要理論模型的支撐，還需要具體的實(shí)現(xiàn)技術(shù)支持，才能最終投入工程應(yīng)用，解決現(xiàn)實(shí)世界的相關(guān)問題。本文將從開放式移動(dòng)應(yīng)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(dòng)計(jì)算的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，為應(yīng)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(dòng)應(yīng)用的運(yùn)行與開發(fā)平臺(tái)的系統(tǒng)框架，基本組件，編程模型三個(gè)方面來進(jìn)行詳細(xì)討論，

10、此外，還對(duì)運(yùn)行平臺(tái)的一些核心實(shí)現(xiàn)技術(shù)展開討論。7.面向普適用戶的并行計(jì)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(dòng)計(jì)算的另外一個(gè)分支。借助于移動(dòng)Agent和P2P技術(shù)，以及Petri網(wǎng)理論，對(duì)面向普適用戶的Internet環(huán)境下的并行計(jì)算展開了研究，提出了并行計(jì)算的理論模型，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)并行計(jì)算中間件的原型系統(tǒng)——ParaCQ。具體試驗(yàn)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(dòng)計(jì)

11、算應(yīng)用研究城市交通信息服務(wù)網(wǎng)格是上海信息網(wǎng)格總課題的典型應(yīng)用。本文主要討論城市交通信息網(wǎng)格的設(shè)計(jì)和工作原理，并從開放性和移動(dòng)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(dòng)計(jì)算理論和相關(guān)技術(shù)，著重討論系統(tǒng)關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，從進(jìn)一步提高交通信息網(wǎng)格的性能。事實(shí)表明，城市交通信息服務(wù)網(wǎng)格是可行的、高效的和通用的，對(duì)解決城市交通問題發(fā)揮了積極的作用。關(guān)鍵詞：移動(dòng)計(jì)算，網(wǎng)格，移動(dòng)Agent，委托，租用，移動(dòng)性服務(wù)，元組空