一種基於軟體主體的應用自主流動方法

2023-06-09 13:19:36 2

專利名稱：一種基於軟體主體的應用自主流動方法
技術領域：
本發明涉及一種基於軟體主體的應用自主流動方法，特別應用了基於傳感器 和情境感知技術，嵌於自主主體的基於描述邏輯的形式化資源規約和推理技術， 嵌於移動主體的低耦合的應用組件移動和重組技術等實現了一個可自動探測用 戶位置信息並自動隨用戶遷移應用或感知用戶意圖可被派遣到遠程並能自動進 行多位主體同步的應用中間件系統。
二背景技術：
應用流動是現今用戶伴隨著網絡基礎設施的完善對計算空間期望值的自然 提升，具體而言，用戶期望應用能夠綜合利用各種感知設備，智能推理模塊等感 知用戶的情境信息，並能伴隨著用戶的移動將交互活動的應用從一個計算設備流 動到另外一個計算設備；或者將應用多向流動到各相關涉眾方並進行多位同步。 然而這其中缺少一個通用框架模型和方法，傳統的整體遷移沒有考慮到現有計算 空間的網絡密集性，資源密集性等特點，不僅對應用流動的支持有限，而且較大 浪費了網絡帶寬等資源，同時由於整體流動還面臨著諸多限制條件，平臺的適應 性較差，沒有考慮到對手持設備比如PDA，智慧型手機等新興產品的支持。
軟體主體技術通常包含兩層概念，分別是移動主體和自治主體。前者是傳統 面向對象思想的延伸， 一個移動主體是狀態和行為的良好封裝，它能代表用戶在 網絡空間自由流動，完成指定的功能，由於其移動性兼具有獨立性的特徵故而稱 之為移動主體；後者強調其智能性，它能代表用戶自主感知外界情境變化，並能 根據變化做出相應的反應從而適應環境，由於它的這種自治性兼具有獨立性的特 徵故而稱之為自治主體。
Cricket傳感器是近年來無線傳感器網絡中常用組網工具，通過固定在特定 位置的一些beacon節點和用戶攜帶的listener節點，組成了一個傳感器網絡， Cricket傳感器綜合利用超聲波和特定頻率的電磁波之間的時間差來計算以確 定坐標位置，並通過映射將坐標轉換為空間具體位置信息，從而為主體提供用戶 的決策的部分依據。
描述邏輯推理是基於一種知識表述語言的描述進行形式化推理的技術，源
於上世紀七十年代語義網絡的研究，定義一套形式化的操作語義，以支持知識描 述的無二義性和推導算法的可跟蹤性。描述邏輯選取一階謂詞邏輯的一個子集， 該子集具有足夠的表述能力並能夠進行髙效的推理。但是，現有的技術難以較好的支持應用的流動性。這主要表現在以下幾點 1，傳統的流動方式(整體級別)限制了流動的範圍且難以對多向流動方式加以 支持，因為後者往往需要對多個應用加以協同；2，傳統的流動方式忽視了資源 的分布性和網絡連接的普及性，資源的遠程應用的現實可以節省大量的帶寬，同 時還可以提高流動的效率，使得時間延遲大為減少；3，傳統的流動方式對資源 靈活綁定缺少明確的形式化支持，流動後的應用往往不能有效使用本地的資源比 如印表機，掃描儀等設備；4，傳統的流動方式對於情境的變化缺少支持，比如 由於設備的不同，計算能力的差異，遷移的部件也應有所不同，按傳統方式流動 後的應用往往出現失效等情況。 三、發明內容本發明的目的是提供一種基於軟體主體的應用自主流動方法，其可以較好的 支持軟體應用的流動性。為了實現上述目的，本發明採用一種基於軟體主體的技術方案從應用鬆耦合模型到資源描述推理以及多模式輕量級等角度入手對應用流動加以支持。 其包括以下步驟1) 捕捉用戶的位置變化從而推導出用戶的移動信息或根據用戶的操作指示 等上下文信息得到用戶的意圖；2) 根據上一步驟所得到的情境信息，由軟體主體管理器生成一個軟體主體， 軟體主體對用戶新到達網絡空間的應用註冊中心進行査詢，並比較當前應用的組 件分布情況以及資源綁定狀態，再基於描述邏輯決策需要遷移的應用組件；3) 在決定遷移應用組件之後，根據用戶的意圖，確定遷移模式的種類，第 一種是單向式遷移，第二種是多向式遷移；對於第一種模式，軟體主體管理器自動生成一個移動軟體主體，將組件進行 封裝，狀態永存，隨用戶移動到目的網絡空間，重新解釋應用對於資源的綁定， 並且將移動後的結果消息發送給自治主體，自治主體更新應用註冊中心的組件分 布信息；對於第二種模式，軟體主體管理器會克隆一個或多個移動軟體主體，將組件
封裝，狀態永存，根據用戶指令將組件遷移到相應的網絡空間，重新解釋應用對 於資源的綁定，將移動後的結果消息發送給自治主體，自治主體跟新應用註冊中 心的組件分布信息；
4)上述步驟結束之後，移動主體都要導入移動前的狀態，從而使應用從中 斷時刻開始恢復運行。
本發明的有益效果是
本發明並不一定要求在普適計算環境下應用，對於一般的網絡連接和計算設 備都可以加以支持；
本發明從單向和多向流動角度對應用流動加以支持，區別於已發表文章的剪 切和複製這兩種方式，在後者中，應用的流動僅限於複製到一個目的節點之中； 本發明的對應用流動的支持更為廣泛，可以跟蹤多個用戶，並且由自治主體管理 器可以孵化出多個自治主體加以唯一標註並對相應的應用進行跟蹤，並進行多位 同步及流動管理；
四

圖l:本發明的流程圖2:有關應用模型的邏輯視圖3:整體應用結構框架圖4: Cricket傳感器程序調用示意圖； 圖5: Cricket傳感器程序調用順序圖。
五具體實施例方式
1.本發明的硬體環境
本發明需要部署若干傳感器，以建立一個網絡用來採集用戶的位置數據，
並以此作為下文推理的基礎，下面為部分Cricket初始化代碼
image see original document page 5圖4和圖5分別是Cricket傳感器程序調用示意圖和順序圖。在圖4中， Cricket後臺服務通過服務代理對象和各個服務請求對象進行交互，服務代理 對象通過回調函數通知各服務請求對象所註冊的監聽消息；圖5是相應的程 序調用交互順序圖，回調句柄創建服務代理對象，得到相應的引用，通過該 引用將自己註冊到該代理並啟動監聽進程，服務代理返回相應的數據，得到 這些數據後，回調句柄通過定位器進行定位，得到相應的空間位置信息。因 此，在具體的應用過程中用戶需要手持一個Cricket監聽器，用來標識自己的 身份和位置信息，或者通過應用界面提供意圖和流動位置信息。流動應用所在的源空間和目的空間都有相應的計算機設備，或者手持智 能設備，並且都有相應的應用註冊伺服器，目的空間和源空間的網絡連接需 保持通暢，都有符合FIPA規範的軟體主體容器。 2.資源描述和邏輯推理本方法目前支持基於OWL的資源描述和推理，下面為一個印表機描述 示例，表示^b印表機的列印屬性，以及它的能否被替代，能否被遷移等<oW:C/￡m哮/D = ，7y 丄os^;/",相應的邏輯推理為RDF格式，本方法原型系統釆用Jena推理引擎，按其規 約所寫的規則示例如下/附d.'j/rJ^Wress "d/c/i),( i3c"o" /附c/:das^4^iress ^/rf2^/3.軟體主體的生成和管理軟體主體由主體管理器管理，除基本的生命周期管理之外，還負責，容錯管
理，協同管理等，本方法原型系統採用的是Jade多主體創建平臺作為主體的容 器。
下面結合附圖對本發明作進一步詳述。 如圖l所示，本發明的步驟是
1， 給每個應用分配一個獨立的應用識別碼，每個應用識別碼由 AppName+Time組成，AppName為應用註冊的名稱，Time為系統當前時間(長整 形，毫秒數)，每個應用相應的識別碼不同；
2， 每個用戶分配一個不同的用戶ID，這個ID由系統自動隨機生成，存 在於一個會話周期中，並和應用相互關聯，從而形成一個二元組〈AppID, UserlD〉.
3， 在情境層，通過兩種接口對情境信息感知， 一種是通過傳感器網絡 定位技術對採集的數據進行融合處理，感知用戶空間位置的變化， 一種是通過接 口界面獲得用戶的指令。這兩種感知方式分別是對應於單向流動和多向流動；在 結構上，這兩種方式由傳感器層和數據融合層進行處理。
4， 在獲得上下文信息後，自治主體管理器創建一個自治主體同該應用 相關聯，由一個二元蘊含組表示〈AAgentlD, 〈AppID, UserID>>， AgentID是軟體 主體容器生成的關於主體的標識，具有全局唯一性的特點；管理器向情境層註冊 監聽事件，當用戶空間位置變化或用戶的交互指令應用多向流動時，情景層通過 回調函數通知管理器，管理器根據AgentID，和A卯ID將情境信息通知該ID對應 的自治主體。自治主體接管餘下的進程；
5， 自治主體查詢目的空間應用註冊中心，得到應用組件分布位置信息， 根據源空間資源的綁定描述和移動目的空間的資源註冊情況進行分析比較，通過 邏輯推理過程，決定哪一個應用組件流動，邏輯的描述和推理過程請參見本節第 二部分，具體的流動模式由第二步驟決定；
6， 對於單向流動而言，軟體主體管理器會生成一個移動主體，由 MAgentID標識，系統將應用的狀態記錄下來，根據自治主體的決策，將指定的 '需要遷移的組件進行序列化並永存管理，然後由移動主體攜帶，將該部分派發到 相應的目的空間容器之中，而目的空間位置信息，由自治主體通過註冊的監聽函 數得到；
7， 對於多向流動而言，軟體主體管理器會生成若干個移動主體，具體
的個數主要由用戶指定要流向的空間數所決定，系統將應用的狀態記錄下來，根 據自治主體的推理決策，將指定的需要遷移的組件進行序列化並永存管理，然後 由多個移動主體分別攜帶，將該部分派發到相應的目的空間容器之中；
8 , 到達目的空間之後移動主體根據攜帶的狀態信息將應用從斷點處恢 復運行，讀取當地系統配置文件，根據讀取信息做出部分適應性的行為，比如可 根據新空間的計算物理設備解析度等屬性做出部分的調整，以減少用戶的幹預， 提供高質量的服務，向管理器發送流動結果消息，包括應用標識，組件標識，流 動後的URL地址；
9， 待管理器接受到應用流動成功的消息之後，根據該信息向應用註冊 中心更新空間應用組件分布信息。
1 0 ，對於單向流動的應用組件而言，應用根據保存的狀態從斷點處運行；
對於多向流動的應用而言，各複製的組件本身作為獨立的應用，有各自的線程， 不同的應用有不同的需要，對於需要同步的各流動後的應用，移動主體可以互相 傳遞消息，以進行多位同步，否則，各應用自主執行； 本發明主要由以下若干要素組成
應用模型本發明中需針對鬆散耦合的應用才能加以進行組件級別的靈活流 動管理，為此，本發明提出了一種鬆耦合應用模型，將用戶視圖，數據和邏輯控 制進行分散化管理。具體的視圖可參見圖2。
在圖2中，應用被分為邏輯，模型，街面，和數據/資源等鬆耦合組件，通 過資源描述/解釋模塊和移動主體將之進行連接。應用邏輯操縱數據並通過資源 解釋模塊同資源綁定，應用邏輯同時還控制著模型，比如業務流程和數據標準化 操作等，而這些模型的改變最終會一致地反映到用戶界面上，移動主體可以對這 些組件靈活地進行封裝，並重新激活，通過資源解釋模塊和移動主體，屏蔽了底 層的網絡和資源的異構性，使得遠程的引用和靈活的資源重解釋成為可能，從而 也使得應用的組件級別流動成為可能。
軟體主體管理器軟體主體管理器主要用來管理自治主體和移動主體，主要 包括生命周期管理，容錯管理等，並負責對這兩類主體進行協同控制；
資源描述邏輯推理模塊主要包括基於語義網絡中常用的本體描述語言的描 述部分和基於一階謂詞的推理部分。
圖3是整體框架結構示意圖，分為三個部分，由下至上分別為情境層，主
體層，和應用層。情境層包括傳感器層和數據融合層，分別對應傳感器數據採集， 和對原始數據的處理，空間映射技術等，得到髙層的情境數據；主體層主要由自 治主體和移動主體以及負責對這些主體進行生命周期管理，通信管理，容錯管理 等的主體管理器組成，主體層的管理屬於系統級別的支持，可以由第三方軟體提 供，自治主體主要負責邏輯推理等智能行為，移動主體主要負責應用組件的流動 和狀態恢復，同步等行為。應用層主要是按照前文所提出的分布式鬆耦合應用模 型所設計的應用組件構成。三者之間的交互為高層情境信息通過情境層傳遞給
主體層，自治主體對這些信息進行分析推理，流動模式的判斷，而相應的移動主 體和應用層進行交互，負責組件的具體流動執行和恢復、同步等。
權利要求
1、一種基於軟體主體的應用自主流動方法，其特徵在於包括以下步驟1)捕捉用戶的位置變化從而推導出用戶的移動信息或根據用戶的操作指示等上下文信息得到用戶的意圖；2)根據上一步驟所得到的情境信息，由軟體主體管理器生成一個軟體主體，軟體主體對用戶新到達網絡空間的應用註冊中心進行查詢，並比較當前應用的組件分布情況以及資源綁定狀態，再基於描述邏輯決策需要遷移的應用組件；3)在決定遷移應用組件之後，根據用戶的意圖，確定遷移模式的種類；4)根據第3)步驟所確定的遷移模式種類，方法轉入兩個分支5a)第一分支，單向式遷移軟體主體管理器自動生成一個移動軟體主體，將組件進行封裝，狀態永存，隨用戶移動到目的網絡空間，重新解釋應用對於資源的綁定，並且將移動後的結果消息發送給自治主體，自治主體更新應用註冊中心的組件分布信息；5b)第二分支，多向式遷移軟體主體管理器會克隆一個或多個移動軟體主體，將組件封裝，狀態永存，根據用戶指令將組件遷移到相應的網絡空間，重新解釋應用對於資源的綁定，將移動後的結果消息發送給自治主體，自治主體跟新應用註冊中心的組件分布信息；6)上述步驟結束之後，移動主體都要導入移動前的狀態，從而使應用從中斷時刻開始恢復運行。
全文摘要
本發明涉及一種基於軟體主體的應用自主流動方法，傳統的軟體應用是固定於特定的計算設備之中，但是由於用戶的流動性對應用的流動性產生了新的需求，傳統的數據流動不滿足這種特性化需求。本發明提出了一種低耦合應用組件模型，利用軟體主體化技術自主控制組件於相應網絡空間中流動，為用戶提供可適應性服務的方案。其利用傳感器數據融合技術或用戶指令接口獲得用戶位置信息或用戶意圖自主對低耦合應用組件進行動態綁定及資源重解釋，支持應用多種流動模式，利用組件本身物理分布特徵，克服現有技術應用整體靜態綁定流動的低效性等缺點，提高流動的效率，有效降低了網絡負載和提高了應用流動的穩健性，提高了用戶對軟體服務和計算環境的滿意度。
文檔編號G06F9/44GK101114223SQ20071002545
公開日2008年1月30日 申請日期2007年7月31日 優先權日2007年7月31日
發明者建 呂, 宇 周, 馬曉星 申請人:南京大學