基于本体的网构软件情境感知体系架构 - casei

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1、基于本体的网构软件情境感知体系架构摘要网构软件解决的问题归根结底是如何应对复杂多变的Internet情境，本文以如何感知情境用于按需聚合和动态演化为出发点，提出一种基于本体的网构软件情境感知体系架构：首先我们给出了该情境感知架构的全景和各个要点；其次我们定义了网构软件下的Internet情境本体；最后，我们详细描述了作为中间件的网构软件情境感知支撑环境的各个组件及其如何在整个服务实体生命周期为服务实体所用。关键词：网构软件；情境感知；目录服务；本体；订阅发布；自主构件1.引言为了应对Internet平台下开放、动态、难控等特点对应用的开发、部署、运

2、行、维护带来的挑战，网构软件（Internetware）的概念应运而生，它是一种柔性可演化、连续反应式、多目标适应的新的软件体系形态，主体化的软件实体之间通过按需协同的机制，形成一种与当前的信息Web相类似的软件Web（SoftwareWeb）。网构软件的一个重要特征就是：它应能感知内/外部环境的动态变化,并随着这种变化按照功能指标、性能指标或可靠性指标等进行静态的调整和动态的演化,以使系统具有尽可能高的用户满意度。也就是说网构软件不是按照明确的需求自顶向下开发而成的，它会随着环境的变化，不断发展不断演化。目前网构软件方面的主要工作包括，北京大学在

3、前期提出的一种基于体系结构、面向构件的软件开发方法（ABC）[3]的基础上，提出了一种以软件体系结构为中心的网构软件开发方法[4]，从方法学的角度支持网构软件的构造、开发和运行；南京大学提出了一种基于Agent的开放协同软件模型[5]来作为网构软件的基础模型，其中基于移动Agent的协同程序设计技术、多模式交互机制及基于Agent中间件模型等研究均取得了好的进展；国防科技大学研究了互联网软件的可信问题[6]，提出了一个集身份可信、能力可信和行为可信为一体的网络软件可信保证体系。国防科技大学还从构件的角度出发,提出了一种EBDI结构[7]以表示能够根

4、据环境变化实施自主行为的构件,利用动态绑定关系解释了构件的自适应演化特征；中科院数学与系统科学研究院从主动服务、需求驱动、自主聚合的角度，提出了一种需求驱动的主动网构实体聚合模型[8]；中科院软件所提出了网构软件环境下一种基于非确定性推理的构件服务质量动态评估方法[9]。可见关于网构软件的研究非常活跃。为了使网构软件在宏观上表现出自适应、自演化的行为，必须从软件系统的情境描述、环境感知、内部决策和协同演化等几个方面展开研究。Internet情境是网构软件实体所处环境的一种抽象,不仅包括静态的信息还包括动态的运行时信息以及其他的一些非功能性需求,不仅

5、包括实体外部环境的信息还包括实体内部的信息。Internet情境信息的获取是网构软件自演化的前提和基础。但是，目前的研究多是从已感知到环境的变化出发，研究软件实体如何动态调整自身的行为，对于Internet情境应如何表达、情境变化应如何感知没有系统的研究和实用化的成果。如上海交通大学提出了一种解决OSGi平台上服务动态演化的方法[10]。该研究针对OSGi平台的服务动态演化提出了重定向方法,解决了服务类定义的动态更新，较好地满足了演化中服务的透明性问题，提出了实现和数据相分离的方法,解决了服务动态演化中公共数据的一致性问题和动态演化问题；南京大学结

6、合BDI模型和情境演算的优点构造了一个智能体结构AASC[11]，使其既能表示Agent的心智状态，又能进行行动推理和规划，以实现Agent不同程度的自主性；南京航空航天大学基于资源接口自动机网络，对由于环境资源的变化所导致的构件组合系统的行为变化进行有效的分析与验证，以提系统在自适应性方面的可信度[12]。南京大学开发的Artemis-MAC系统中有关于情境建模的支持，但没有关于整个环境感知体系的公开发表，也未在相关研究领域中推广使用。在其他领域中，如普适计算、移动计算等领域，对于情境的研究包括：CMU提出的自演化Rainbow模型[13]，采用

7、隐式的机制表达情境，其中间翻译层对情境信息的解释和演化动作的执行常常与具体应用相关,难以找到较为一般的实现机制；都柏林大学提出的K-Component框架[14]，采用K-IDL来刻画构件的状态，在这种框架下构件只拥有局部视图，在某种程度上限制了其自演化的能力；以上下文处理为代表的环境信息及其处理机制[15，16]在普适计算领域得到了较大发展,但它们也都没有给出一个一般的环境模型,在环境模型本身的环境成分、结构模型、演化机制等方面都缺乏深入的研究。可见，Internet情境信息的描述与获取是网构软件自演化的前提和基础。只有对Internet情境，包

8、括软件实体的内部环境和外部环境，进行显式的建模与处理，才能有效支撑网构软件的自适应性。以情境感知为基础，本文描述了网构软件