论文导读：移动应用迅速发展，移动分布式成为新的应用趋势，而移动中间件应运而生。本文首先分析了传统中间件的功能，然后结合无线移动环境的特殊性，归纳出了移动中间件应具有的基本特征，最后，讨论了移动中间件的关键技术。
关键词：移动计算，中间件，自适应，上下文感知
1.引言
随着计算技术和通信技术的发展，不仅桌面计算机变得非常普遍，非PC设备也正在以惊人的速度成为市场主流，如移动电话、个人数字助理、机顶盒、汽车电子等。特别是随着移动计算网络的发展，计算不只限于桌面，它已渗透到人们生活和工作的各个环节。在这样的环境里，人们希望能够随时、随地、透明地访问资源，最大限度地获取所需要的服务。然而，传统的软件基础架构已不能适应移动环境动态性、异构性和开放性。
2.中间件技术
中间件产生以前，分布式的应用系统直接使用操作系统、网络协议、数据库等进行开发，开发者不得不直接面对许多复杂棘手的问题，如操作系统的多样性，复杂多变的网络环境、数据分散处理带来的不一致性问题等。以上这些问题与应用业务没有直接关系，却占了系统总程序量的70%。开发者迫切需要一种具有统一规范的，独立于系统底层的开发平台与运行环境来提高开发效率，中间件技术应用而生。
所谓中间件是指分布式系统中，处于系统软件（操作系统和网络软件）与应用软件之间的一类软件，它能使处于应用层的各应用成分之间实现跨网络的协同工作（也就是互操作），这时允许各应用成分之下所涉及的异构的“操作系统、通信协议、系统结构、数据库和其他应用服务”各不相同。这一定义可以形象地表示成如图1所示。
图1 中间件示意图
在功能上，中间件类似于java虚拟机，使得基于中间件的应用程序可以“编写一次，随处运行”，和具体平台相关的部分全部被应用编程接口封装在中间件的内部，从而具有较强的可移植性和透明性。此外，中间件还提供了各种通用的系统级服务功能，如远程过程调用、消息服务、事务处理服务、安全服务等，从而简化应用的开发。
3.移动中间件
传统分布式系统就是一系列固定式的主机和应用的集合，通过高带宽的网络永久性的连接在一起，有一个静态的执行环境。而移动分布式系统是有一系列移动设备和一个有线节点核心模块组成的。核心模块是一个有线网络，提供主要服务，移动设备通过无线网络和核心模块相连，其拥有一个动态变化的上下文环境。一般而言，移动分布式系统不仅要满足固定网络分布式系统的跨平台互操作需求，而且在某种程度上要求更高，相应的中间件在设计时需要考虑以下因素：
⑴轻量级。移动中间件运行在各种资源均受限的移动终端上，因此，在设计中间件时，必须采用各种资源消耗少的算法或策略，实现轻量型的移动中间件。
⑵异步通信。移动与无线网络总是不稳定的、间歇连接的。如果在网络连接断开的时候就强行终止对用户提供服务或结束用户业务处理，无疑会使应用效益大打折扣，甚至根本无法开展应用。因此，支持异步通信成为移动中间件的基本条件之一。
⑶自适应性。移动计算系统运行在一个不断动态变化的情景中，服务随时可能离开或加入网络。因此，要求移动中间件能够监视资源的供需情况，及时调整执行策略，主动适应动态变化的环境，以保证程序的高效运行。
⑷上下文感知。在移动计算系统中，应用程序执行在动态的语境中。用户位置经常发生移动，从而导致一些服务或资源不能正常使用，而且网络带宽也很容易发生改变。因此，要求中间件采用上下文感知技术来检测执行环境的改变，以提高系统的性能。
⑸重新配置。移动应用系统的执行语境或行为发生改变将会引起系统资源的重新配置。因此，要求中间件能够检测到资源的变动，重新对系统的资源进行配置，以保证程序的执行。
移动中间件是这样一类软件，它们位于移动网络、操作系统和移动应用软件之间，使用操作系统提供的基本功能和服务，通过应用程序接口为上层的移动应用系统提供从一般的应用需求中抽象出来的、移动网络应用所需要的更高层的、通用的功能与服务。由于要使企业级应用适应移动通信环境，故而可以把移动中间件看作是传统中间件市场的扩展和延伸。它不但完成传统中间件的功能，同时还提供了统一的上下文感知接口、Qos参数调整以及反射机制来适应移动环境的特殊需要。
4.移动中间件关键技术
移动中间件作为移动终端和服务器之间的一层支撑软件，在移动客户与服务器之间建立通信信道，以方便移动用户访问服务器的资源。论文检测。由于移动环境的特殊性，资源随时可能加入或离开，设备是移动的，上下文是动态变化的，网络也有很多种，因此，移动中间件的关键技术包括服务发现、对断接操作的支持、上下文感知与自适应技术等。
⑴服务发现
服务是具有一定功能、可被用户、程序或其他服务所使用的实体，可以是计算、存储、与其他用户的通信、软件过滤器、硬件设备等。由于移动用户一般在多个无线网络间漫游，需要访问不同的网络所提供的服务，因此需要服务发现技术来帮助其适时找到所需的服务。服务发现的体系结构如图2所示。
图2 服务发现体系结构
服务发现是一种用于建立高度动态客户/服务器系统的协议集合，它将客户与服务器之间的交互标准化。用户与服务间最基本的交互是服务广告和服务发现。
1)服务广告是服务在进入或离开网络时，广播其可用性或不可用性的消息。为了使刚进入网络的用户能知道服务的存在，服务需要周期性地发布广告。
2)服务发现定义了一个服务或客户如何找到服务目录，进行注册或匹配的协议，支持多种形式，包括单播发现和多播发现等。
3)服务目录提供集中的注册机制。服务在服务目录中广告其信息，客户通过查找目录找到自己所需要的服务。
4)垃圾收集主要实现系统的自愈合功能。当服务退出网络或出现异常而服务不再可用时，借助垃圾收集机制删除服务的相关状态信息，回收资源。
⑵支持断接操作
由于无线网络与移动计算环境复杂多变，极易出现网络连接不稳定的状况，造成应用无法正常执行。当前，断接操作通常采用移动Agent技术实现。移动Agent平台能够将移动Agent代码和执行状态序列化为适合网络传输和存储一致性的数据流。用户将计算任务交给移动Agent，将其发送到网络中，之后就可以断开连接。Agent自行迁移到提供服务的服务器上运行，当用户重新联入网络后，移动Agent就将收集到的计算结果返回给用户。
⑶上下文感知
上下文是能够表现一个实体状态的一切信息。这个实体可以是一个用户、一个位置或者任何一个与系统联系的对象。一个系统如果使用上下文为用户提供相关信息或服务，这个系统就是上下文感知系统。上下文感知系统必须具备两个能力：获取上下文信息的能力和适应上下文变化而变化的能力。当把上下文感知的概念运用到移动中间件上时，即意味着移动中间件对上层应用程序而言不再是一个黑盒子。应用程序能够通过上下文感知的移动中间件获取上下文信息，并根据上下文信息调整自己的行为。论文检测。
⑷自适应
在移动环境中，系统资源有限且不断变化，系统应能动态调整自身的状态、行为以便与周围环境相适应。根据上下文信息的变化做出调整的能力就是自适应。移动中间件应该提供三个层次的自适应能力；
1)上下文感知能力。只有移动中间件能够感知虚拟空间和物理空间的动态变化，才有可能实现自适应并为上层软件自适应提供支持。
2)中间件本身的自适应能力。在上下文感知的基础上，中间件应当能够动态调整自己的行为以适应环境的变化。
3)对上层应用软件的自适应提供支持。中间件必须为上层应用软件的适应提供基础设施。
5.结束语
在移动计算环境中，无所不在的计算、通信与周围的环境融为一体，客户脱离了传统、繁杂的人机交互模式，能够随时、随地、透明地访问资源，最大限度地获取所需要的服务。然而，传统的中间件技术已不能适应移动环境动态性、异构性和开放性。为了解决移动计算的问题，人们提出了许多移动中间件。本文讨论了移动分布式计算对中间件的需求，移动中间件的基本概念及关键技术。论文检测。每一种关键技术都可以值得深入研究。
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