云資源情境感知體系結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明一種云資源情境感知體系結(jié)構(gòu)，包括：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)層：包含各種直接提供情境信息的單元，情境信息的來源可能是硬件設(shè)備，軟件服務(wù)，也可是人；平臺即服務(wù)層：包括情境感知引擎、存儲庫和CollaborationModul。存儲庫保存情境感知引擎所使用的情境信息模型、推理規(guī)則、配置模型和業(yè)務(wù)服務(wù)接口；軟件即服務(wù)層：包含向用戶提供的各種業(yè)務(wù)服務(wù),業(yè)務(wù)服務(wù)可以是Webservice,也可以是現(xiàn)實生活中的實體服務(wù)。通過本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)云計算資源的按需分配包括計算、存儲、調(diào)用、推理、安全、查詢等服務(wù)層次功能模塊。
【專利說明】云資源情境感知體系結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及云計算和感知計算領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在云計算環(huán)境下，所有資源和應(yīng)用程序都將整合在“云”端，每個學(xué)習(xí)者都可以利用這些資源和應(yīng)用程序自由的創(chuàng)建虛擬社區(qū)，構(gòu)建自己的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，跟具有共同學(xué)習(xí)目標的其他學(xué)習(xí)者一起進行協(xié)作學(xué)習(xí)。然而，(I)服務(wù)分散，難于維護。數(shù)據(jù)的分散管理，會造成數(shù)據(jù)的重復(fù)和冗余。(2)無法實現(xiàn)資源的按需分配。由于服務(wù)相對獨立，而服務(wù)的需求具有不確定性，甚至?xí)霈F(xiàn)服務(wù)響應(yīng)不及時與不均等現(xiàn)象。(3)多數(shù)情況下負載很低，卻浪費了大量的電能。因此，需要找到一種解決的方法。目前，具體有以下三種解決方案:
[0003](I)常見的情境感知架構(gòu)有 Gaia、ACA1、CAPpella、SOCAM、CASM、CASA、ACF 和 Jena等;
[0004](2)基于多代理的框架，當(dāng)環(huán)境、任務(wù)或者情境改變時，任務(wù)管理器將在無需用戶干預(yù)的前提下進行資源映射并有效使用資源；
[0005](3)多媒體應(yīng)用提出CAPNET框架，該框架包括連接管理、組件管理、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、消息處理、用戶接口以及情境存儲；
[0006]通過分析，方案(I)主要關(guān)注情境模型的建立和推理，架構(gòu)并未基于互聯(lián)網(wǎng)的計算方式，并未考慮實現(xiàn)云資源與信息的按需分配；方案(2)當(dāng)環(huán)境、任務(wù)或者情境改變時，用戶人工干預(yù)的前提下才能進行資源映射并有效使用云資源；(3)該框架包括連接管理、組件管理、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、消息處理、用戶接口以及情境存儲結(jié)構(gòu)顯得過于復(fù)雜，云資源獲取時延較長，效率精度不高。這三種方案未能感知內(nèi)/外部環(huán)境的動態(tài)變化，并隨著這種變化按照功能指標、性能指標或可靠性指標等進行靜態(tài)的調(diào)整和動態(tài)的演化，以使系統(tǒng)具有盡可能高的用戶滿意度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種云資源情境感知體系結(jié)構(gòu)。給出通過形成的體系結(jié)構(gòu)可以為實現(xiàn)云計算資源的按需分配包括計算、存儲、調(diào)用、推理、安全、查詢等服務(wù)層次功能模塊。
[0008]一種云資源情境感知體系結(jié)構(gòu)，包括:
[0009]基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)層:包含各種直接提供情境信息的單元，情境信息的來源可能是硬件設(shè)備，軟件服務(wù)，也可是人；
[0010]平臺即服務(wù)層:包括情境感知引擎、存儲庫和Collaboration Modul0存儲庫保存情境感知弓I擎所使用的情境信息模型、推理規(guī)則、配置模型和業(yè)務(wù)服務(wù)接口 ；
[0011]軟件即服務(wù)層:包含向用戶提供的各種業(yè)務(wù)服務(wù)，業(yè)務(wù)服務(wù)可以是Web service,也可以是現(xiàn)實生活中的實體服務(wù)；
[0012]優(yōu)選的是，計算系統(tǒng)層次中的平臺即服務(wù)層的情境感知引擎是平臺即服務(wù)層的核心，情境感知引擎由信息訪問接口、輪詢器、推理引擎、調(diào)用控制器和安全質(zhì)量管理單元構(gòu)成。
[0013]優(yōu)選的是，一種情境感知引擎的云資源情境感知服務(wù)計算層次結(jié)構(gòu)通過信息訪問接口屏蔽下層訪問環(huán)境，信息訪問接口向上可以被看作是一個統(tǒng)一的情境數(shù)據(jù)訪問接口，向下需要采用不同的方式適配各種情境信息來源。
[0014]優(yōu)選的是，一種情境感知引擎中情境本體的情境感知體系結(jié)構(gòu)提取具體領(lǐng)域應(yīng)用相關(guān)的情境信息生成對應(yīng)的情境本體模型，并將其保存在情境本體規(guī)則庫中，基于本體的推理方法通過本體描述語言將用戶的情境、情境之間的關(guān)系和推理規(guī)則定義成本體、本體的屬性和約束關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過本體的推理來實現(xiàn)對情境的推理。
[0015]優(yōu)選的是，一種本體規(guī)則庫的情境感知體系框架將符合情境的有效規(guī)則添加到規(guī)則庫中，并利用粗糙集理論與機器學(xué)習(xí)技術(shù)更新規(guī)則庫。
[0016]優(yōu)選的是，一種情境感知引擎包括用于表示情境信息與業(yè)務(wù)服務(wù)的松耦合關(guān)系的配置模塊。
[0017]優(yōu)選的是，一種情境感知引擎包括用于體根據(jù)獲得的情境與應(yīng)用的需求自主確定所需的服務(wù)實體及其協(xié)作關(guān)系的協(xié)作和控制模塊。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明一種云資源情境感知體系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)動態(tài)協(xié)同的思想，有效解決云端資源的有效共享和充分利用問題，對各層所提供的各種資源進行描述和對創(chuàng)建云端資源環(huán)境的建立提供了功能要求，建立了以方便進行檢索的云資源體系形態(tài)和主體化的資源實體之間形成按需協(xié)同的機制，達到云資源的查找、評估、獲取和使用的效率化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明一種云資源情境感知體系結(jié)構(gòu)的主要模塊的功能框圖；
[0020]圖2是本發(fā)明一種云資源情境感知體系結(jié)構(gòu)的實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明較佳實施例進行詳細闡述，以使發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明云資源情境感知體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)設(shè)計或體系結(jié)構(gòu)包括固件、中間件和組件等功能模塊。結(jié)合具體的實現(xiàn)技術(shù)，將支撐環(huán)境的實現(xiàn)劃為五個方面:情境本體的操作、服務(wù)的選擇及訪問、情境的訂閱發(fā)布、自主構(gòu)件以及服務(wù)器訪問。
[0023]請參閱圖2,本發(fā)明實施例包括:
[0024]本發(fā)明體系結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)由OSGi服務(wù)平臺給出了云資源情境感知環(huán)境的一個參考實現(xiàn)。定義了三個角色完成該PaaS的可信功能:IaaS平臺、上下文代理、應(yīng)用提供者。其中，IaaS平臺提供通用內(nèi)存上下文管理方法管理下屬計算資源，在為應(yīng)用分配資源前，上下文代理將與其協(xié)商并對其進行認證；上下文代理提供安全的進程上下文建立方法和基于模板的信息交互，是各類用戶程序安全進入虛擬網(wǎng)絡(luò)的代理程序。共同組成了一個龐大復(fù)雜的供需關(guān)系網(wǎng)。
[0025]硬件資源管理模塊:硬件資源管理模塊在服務(wù)器操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上完成集群管理功能。其主要功能包括:
[0026]服務(wù)請求分發(fā)功能、基于Socket的進程并發(fā)管理功能、集群服務(wù)器增加、刪除功能、虛擬機資源動態(tài)管理模塊。
[0027]虛擬機資源動態(tài)管理模塊根據(jù)虛擬機的負載情況動態(tài)的為虛擬機分配不同計算資源，并向下與硬件資源管理模塊進行通信。其主要功能包括:
[0028]虛擬機負載監(jiān)控模塊、計算資源分配核心模塊、硬件資源管理模塊通信接口、虛擬機管理模塊。
[0029]虛擬機管理模塊維護虛擬機的基本信息，手動指定虛擬機資源管理策略。其功能包括:
[0030]虛擬機添加。虛擬機刪除、虛擬機共享設(shè)置、虛擬機類型管理、虛擬機基本資源分配策略管理、系統(tǒng)負載監(jiān)控模塊。
[0031]系統(tǒng)負載監(jiān)控模塊提供系統(tǒng)的負載監(jiān)控，為動態(tài)資源分配提供參考。其功能包括:
[0032]系統(tǒng)CPU占用率分析、系統(tǒng)內(nèi)存使用分析、文件系統(tǒng)使用信息分析、任務(wù)優(yōu)先級管理。
[0033]教育云資源情境感知體系架構(gòu)包括基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)層(IaaS, infrastructureas a service)、平臺即服務(wù)層(PaaS, platform as a service)、軟件即服務(wù)層(SaaS, software as a service) 3個部分,如圖1所示。此框架提供一個與領(lǐng)域無關(guān)的構(gòu)件庫，通過定制滿足領(lǐng)域需求的構(gòu)件來快速組建一個負責(zé)對設(shè)備、情境、物理環(huán)境等構(gòu)成的計算環(huán)境進行管理、協(xié)調(diào)和調(diào)度的感知計算系統(tǒng)。
[0034]1.基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)層:包含各種直接提供情境信息的單元，情境信息的來源可能是硬件設(shè)備，軟件服務(wù)，也可能是人。IaaS提供硬件基礎(chǔ)設(shè)施部署服務(wù)，為用戶按需提供實體或虛擬的計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)等資源。在使用IaaS層服務(wù)的過程中，用戶需要向IaaS層服務(wù)提供商提供基礎(chǔ)設(shè)施的配置信息，運行于基礎(chǔ)設(shè)施的程序代碼以及相關(guān)的用戶數(shù)據(jù)。IaaS層為上層教育云服務(wù)提供海量硬件資源。同時，在虛擬化技術(shù)的支持下，IaaS層可以實現(xiàn)硬件資源的按需配置，并提供個性化的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。
[0035]2.平臺即服務(wù)層:包括情境感知引擎、存儲庫和協(xié)作和控制模塊。存儲庫保存情境感知引擎所使用的情境信息模型、推理規(guī)則、配置模型和業(yè)務(wù)服務(wù)接口。情境感知引擎由信息訪問接口、輪詢器、推理引擎、調(diào)用控制器和安全質(zhì)量管理構(gòu)成，情境感知引擎是PaaS層的核心。
[0036]情境感知引擎:由于IaaS層的情境信息來源差異很大，為便于情境感知引擎使用，教育云資源情境感知服務(wù)體系框架通過設(shè)備信息訪問接口屏蔽下層訪問環(huán)境。信息訪問接口向上可以被看作是一個統(tǒng)一的情境數(shù)據(jù)訪問接口，向下需要采用不同的方式適配各種情境信息來源。輪詢器根據(jù)情境信息的采集頻率調(diào)用信息訪問接口接口獲取情境信息的取值，然后將值傳遞給情境推理引擎。信息訪問接口和輪詢器的作用是為情境感知引擎獲取情境信息取值，具體實現(xiàn)見文獻。
[0037]情境本體:情境感知體系框架提取具體領(lǐng)域應(yīng)用相關(guān)的情境信息生成對應(yīng)的情境本體模型，并將其保存在情境本體庫中。情景本體模型描述了具體領(lǐng)域應(yīng)用的情境概念，是物理環(huán)境在感知框架中的映像，為情境推理提供直接的數(shù)據(jù)來源。基于本體的推理方法通過本體描述語言將用戶的情境、情境之間的關(guān)系和推理規(guī)則定義成本體、本體的屬性和約束關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過本體的推理來實現(xiàn)對情境的推理。
[0038]規(guī)則庫:規(guī)則描述主要用于定義供情境推理和服務(wù)發(fā)現(xiàn)使用的情境規(guī)則。情境感知體系框架將符合情境的有效規(guī)則添加到規(guī)則庫中，并利用粗糙集理論與機器學(xué)習(xí)技術(shù)更新規(guī)則庫。
[0039]配置模型:通過配置模型方式直觀表示情境信息與業(yè)務(wù)服務(wù)的松耦合關(guān)系，易于不同情境感知服務(wù)之間的情境信息與業(yè)務(wù)服務(wù)的重用；建立輪詢調(diào)用的觸發(fā)式調(diào)用控制機制，將業(yè)務(wù)服務(wù)調(diào)用控制簡化為情境信息值到值的映射與配置模型查詢，降低情境感知服務(wù)執(zhí)行代價。
[0040]協(xié)作和控制:實體根據(jù)獲得的情境與應(yīng)用的需求自主確定所需的服務(wù)實體及其協(xié)作關(guān)系，形成虛擬的執(zhí)行環(huán)境，同時，實將訂閱虛擬執(zhí)行環(huán)境中各服務(wù)實體的情境變化，按照應(yīng)用的需求展開服務(wù)的調(diào)用。在執(zhí)行過程中，被訂閱的情境所發(fā)生的變化將被傳遞到實體，而實體將根據(jù)相應(yīng)的規(guī)則進行自適應(yīng)調(diào)整或啟動新的協(xié)作過程，以實現(xiàn)動態(tài)的演化。
[0041]3.軟件即服務(wù)層:包含向用戶提供的各種業(yè)務(wù)服務(wù)，業(yè)務(wù)服務(wù)可以是Webservice，也可以是現(xiàn)實生活中的實體服務(wù)，如移動資源推送、智慧校園服務(wù)等。
[0042]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明一種云資源情境感知體系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)動態(tài)協(xié)同的思想，有效解決云端資源的有效共享和充分利用問題，對各層所提供的各種資源進行描述和對創(chuàng)建云端資源環(huán)境的建立提供了功能要求，建立了以方便進行檢索的云資源體系形態(tài)和主體化的資源實體之間形成按需協(xié)同的機制，達到云資源的查找、評估、獲取和使用的效率化
[0043]以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種云資源情境感知體系結(jié)構(gòu)，包括: 基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)層:包含各種直接提供情境信息的單元，情境信息的來源可能是硬件設(shè)備，軟件服務(wù)，也可是人； 平臺即服務(wù)層:包括情境感知引擎、存儲庫和Collaboration Modu。
2.存儲庫保存情境感知引擎所使用的情境信息模型、推理規(guī)則、配置模型和業(yè)務(wù)服務(wù)接口 ； 軟件即服務(wù)層:包含向用戶提供的各種業(yè)務(wù)服務(wù)，業(yè)務(wù)服務(wù)可以是Web service,也可以是現(xiàn)實生活中的實體服務(wù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的云資源情境感知體系結(jié)構(gòu)，其特征在于:計算系統(tǒng)層次中的平臺即服務(wù)層的情境感知引擎是平臺即服務(wù)層的核心，情境感知引擎由信息訪問接口、輪詢器、推理引擎、調(diào)用控制器和安全質(zhì)量管理單元構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的云資源情境感知體系結(jié)構(gòu)，其特征在于:一種情境感知引擎的云資源情境感知服務(wù)計算層次結(jié)構(gòu)通過信息訪問接口屏蔽下層訪問環(huán)境，信息訪問接口向上可以被看作是一個統(tǒng)一的情境數(shù)據(jù)訪問接口，向下需要采用不同的方式適配各種情境信息來源。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的云資源情境感知體系結(jié)構(gòu)，其特征在于:一種情境感知引擎中情境本體的情境感知體系結(jié)構(gòu)提取具體領(lǐng)域應(yīng)用相關(guān)的情境信息生成對應(yīng)的情境本體模型，并將其保存在情境本體規(guī)則庫中，基于本體的推理方法通過本體描述語言將用戶的情境、情境之間的關(guān)系和推理規(guī)則定義成本體、本體的屬性和約束關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過本體的推理來實現(xiàn)對情境的推理。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的云資源情境感知體系結(jié)構(gòu)，其特征在于:一種本體規(guī)則庫的情境感知體系框架將符合情境的有效規(guī)則添加到規(guī)則庫中，并利用粗糙集理論與機器學(xué)習(xí)技術(shù)更新規(guī)則庫。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的云資源情境感知體系結(jié)構(gòu)，其特征在于:一種情境感知引擎包括用于表示情境信息與業(yè)務(wù)服務(wù)的松耦合關(guān)系的配置模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的云資源情境感知體系結(jié)構(gòu)，其特征在于:一種情境感知引擎包括用于體根據(jù)獲得的情境與應(yīng)用的需求自主確定所需的服務(wù)實體及其協(xié)作關(guān)系的協(xié)作和控制模塊。
【文檔編號】H04L29/08GK103905543SQ201410115181
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】劉文芝, 劉昭斌, 曾海 申請人:蘇州市職業(yè)大學(xué)