（计算机软件与理论专业论文）嵌入式web服务器支持软件按需移动的机制研究.pdf

仙东师范大学硕士学位论文 嵌入式w e b 服务器支持软件按需移动的机制研究 摘要 随着信息技术的飞速发展及硬件水平的不断提高，移动设备的使用数量呈快 速增长趋势，手机和个人数字助理( p d a ) 等手持移动设备在当今市场中更是占 主导支配地位另一方面，人们对信息获取的及时性提出了更高的要求，越来越 多的人希望能够随时随地获得自己所需要的信息，并且对获取的信息类型有了新 的要求，例如无线电子商务但是电子商务技术都要求巨大的系统应用平台、庞 大的代码数据、高速的运算速度和惊人的网络带宽。 与性能较高的p c 机相比，手持移动设备有着更加受限的计算环境：计算能力 较弱的c p u ，更少的内存，有限的电源消耗，小的显示效果，不同输入设备；与 稳定的有线网络相比，无线网络同样是一个更加受限的通信环境：更低的带宽， 更长的延迟，更不稳定的连接。这就使得一些巨大的应用程序像无线电子商务， 无法在手持移动设备上运行，这无疑制约了无线移动计算环境下新应用的推广和 普及 嵌入式w e b 服务器是嵌入式i n t e r n e t 技术的应用之一由于需要将w e b 服 务器安置在嵌入式系统中，受嵌入式系统资源有限的影响，我们必须实现瘦w e b 服务器目前已有的对嵌入式w e b 服务器的研究和应用多数实现如下功能：嵌入 式设备通过嵌入式w e b 服务器接入i n t e r n e t ，用户可以使用具有丰富图形用户 界面的客户端浏览器对嵌入式设备进行远程管理、配置和监控，嵌入式设备也可 以把自己的一些运行时状态、参数传递给客户端浏览器。嵌入式设备通过嵌入式 w e b 服务器与我们通常意义所说的w e b 服务器通信的研究还不多 本文针对资源受限的移动设备无法下载和运行较大应用程序的问题，研究了 在软件按需移动系统中，嵌入式w e b 服务器对此问题的相关支持机制所谓的软 件按需移动系统，是指应用程序采用组件化设计，由若干个称为“分块”的小组 件构成，当用户需要时，分别下载到移动设备上运行客户端子系统采用p 2 p 的 网络结构，移动设备作为p 2 p 网络中的一个对等点，既可以作为客户端从其它的 移动设备中获得自己所需的分块，也可以作为一个服务器提供自己缓存的分块供 其它的移动设备使用。 本文主要工作如下： 1 )详细定义了分块的概念，介绍了一种新的应用程序设计方法，一个完整 的应用程序由若干个具有独立功能的分块构成，一个分块由描述文档和代码部分 组成，我们可以根据描述文档来识别分块，根据代码部分来执行分块的功能移 山东师范大学硕士学位论文 动设备可以按照需要分别下载分块运行，从而达到自己需要的功能。 2 )阐述了软件按需移动系统的整体架构，以及它的组成部分智能代理服务 器的功能及在整个系统中的作用，分析了智能代理服务器的特点以及各个组成模 块的功能。 3 ) 深入研究了客户端子系统的网络结构，提出一种将p 2 p 和网格融合的设 计思想，充分利用p 2 p 网络和网格的优点，使得移动设备通过高速的服务网格可以 从其它对等点设备中获得想要的分块，不仅可以提高执行效率还可以降低智能代 理服务器的负担，使整个系统具有健壮、稳定、高效、便利的特点。 4 )设计了一个支持软件按需移动的嵌入式w e b 服务器，介绍了它的各个组 成模块，特别是对主要模块s m o d 进行了详细设计，分析了它的功能。、 关键词：p 2 p ：服务网格；分块；软件按需移动 分类号：t p 3 1 1 n 山东师箍大学硕士学位论文 t h er e s e a r c ho fe m b e d d e dw e bs e r v e rs u p p o r t i n g s o f t w a r em i g r a t i n go nd e m a n d a b s t r a c t w i t ht h e r a p i dd e v e l o p m e n t o fi n f o r m a t i o n t e e l m o l o g y a n dc o n s t a n t i m p r o v e m e n to fh a r d w a r el e v e l ，i ts h o w sat e n d e n c yt h a tt h eq 1 珀d 吣o fm o b i l e d e v i c ei n c r e a s e sf a s t m o b i l ep h o n ea n dp e r s o n a ld i g i t a la s s i s t a n t 口d a ) p l a ya l e a d i n gr o l e i nt h em a r k e tn o w a d a y s o nt h eo t h e rh a n d , p e o p l eh a v eh i g h e r r e q u i r e m e n tf o ra c q u i r i n gi n f o r m a t i o ni nt i m e m o r ea n dm o l cp e o p l eh o p et oo b t a i n i n f o r m a t i o nw h e n e v e ra n dw h e r e v e rp o s s i b l e ，a n dh a v en e wr e q u i r e m e n t sf o rt h et y p c o fi a f o r m a t i o n , s u e l aa st h ew i r e l e s se c o m m a r b u te , - c o l l l m e l c t ：t e c h n o l o g y r e q u i r e st h ee n o r m o u sp l a t f o r mo fs y s t e ma p p l i c a t i o n , h u g ec o d ed a t a , h i g h - s p e e d o p e r a t i o nt e m p oa n ds u r p r i s i n gn e t w o r kb a n d w i d t h c o m r , 捌w i t hp cw i t hh i g h 盯p e r f o r m a n c e , h a n d h e l dm o b i l ed e v i c e sh a v e m o r el i m i t e dc a l c u l a t i o ne n v i r o n m e n t s ：c p uw i t hw e a k e rc o m p u t i n gc a p a b i l i t y , l e s s m e m o r y , t l a cl i m i t e dp o w e rc o n s u m p t i o n , l i t t l ed i s p l a yr e s u l ta n dd i f f e r e mi n p u t e q u i p m e n t ；c o m p a r e dw i t hs t e a d yw i r e dn e t w o r k , t h ew i r e l e s sn e t w o r ki sl i k e w i s ea m o l el i m i t e dc o m m u n i c a t i o ne n v i r o n m e n t ：s m a l l e rb a n d w i d t h , l o n g e rd e l a ya n di n o l e u n s t a b l ec o n n e c t i o n , i tm a k e ss o m ec n o r m o u sa p p l i c a t i o np r o g r a m , s u c ha sw i r e l e s s e - 7 , o m m c t c e , u n a b l et or u no nh a n d h c l dm o b i l ec l e v i 嘲i t s 廿a i 越t h ep o p u l a r i t yo f n e wa p p l i c a t i o ni nw i r e l e s sm o b i l ec o m p u t i n ge n v i r o n m e n tu n d o u b t e d l y e m b e d d e dw e bs e r v e fi so n co f t h ea p p l i c a t i o n so f e r a b e d d c di n t e m e tt e e l m o l o g y b e c a u s ew en e e dt op l a c ew e bs e r v e l i nt h ee m b e d d e ds y s t e m , w em u s tr e a l i z et h i n w e bs c l v c l o l lt h ei n f l u e n c eo f l i m i to f r e s o u r c eo f e m b e d d e ds y s t e m t h e r eh a sb e e n s o r n cr e s e a r c ha n da p p l i c a t i o n so fe m b e d d e dw e bs c r 、惯n o w a d a y s , a n dt h e ym o s t l y r e a l i z ef l l n c t i o n s f o l l o w s ：1 1 他e m b e d d e dd e v i c e sc o n n e c tt oi n t e r a c tt h r o u g h e m b e d d e dw e bs e r v e r , a n du s e 巧啪u 辩a b u n d a n tg u it om 强a g e ，c o n f i g u r e ，a n d c o n l a - o le m b e d d e dd e v i c e s t h ee m b e d d e dd e v i c e s 锄i r a n s m i tt h e i rr t m - t i m c 剜疵 a n dp a r a m e t e rt ot h eb r o w s e r 砒c l i e n t 1 1 把r e s e a r c ho fe m b e d d e dd e v i c e s e o m m u a i e a t i n gw i t hn o r m a lw e bs 删e lt l a r o u g he m b e d d e dw e bs 哪e zi ss t i l ll e s s a i m i n ga tt h ep r o b l e mo fm o b i l ed e v i c e so fl i m i t e dl r c s o u l c eu n a b l et ol o a da n d o p e r a t eb i g g e rs o f t w a r e ，t h i sp a p e rr e s e a r e l a e sr e l e v a n ts u p p o r t i n gm e c h a n i s m so f e m b e d d e dw e bs e n t e ri nt h es y s t e mo fs o f t w a r em i g r a t i n go nd c m a a d t h es y s t e mo f m 山衷师范大学硕士学位论文 s o f t w a r em i g r a t i n go nd e m a n dm e a n st h a t a p p l i c a t i o np r o g r a ma d o p t st h ed e s i g n m e t h o do fm o d u l e ，a n di ti sf o r m e db ys o m es m a l lm o d u l e sc a l l e d p i e c e - w h e n l 塔e r sn e e d , t h e s es m a l lp i e c e sa g el o a d e dt om o b i l ed e v i c e ss e p a r a t e l y t h ec l i e n t s y s t e ma d o p t st h en e t w o r ks t r u c t u r eo f p 2 ea sap e e ri np 2 pn e t w o r k , m o b i l ed e v i c e s n o to n l yc a n g e tp i e c e 也e yn e e df r o mo t h e rm o b i l ed e v i c e sa st h ec l i e n t , b u ta l s oc a n o f f e rp i e c e s 也e yc a c h et oo t h e rm o b i l ed e v i c e sa sas c t v e r t h em a i nw o r ko f t h i sp a p e ri sa sf o l l o w s ： 1 ) h a v ed e f i n e dt h ec o n c e p to fp i e c e ，a n di n t r o d u c e dan e wd e s i g nm e t h o do f a p p l i c a t i o np r o g r a m a ni n t a c ta p p l i c a t i o np r o g r a mi sf o r m e db ys e v e r a lp i e c e sw h i c h h a v eu n i q u ef u n c t i o n , a n dap i e c ei sf o r m e db yd e s c r i b e df i l ea n dc o d es e g m e n t w e c a nd i s c e r np i e c eb yd e s c r i b e dm e , a n dc a r r yo u tt h ef u n c t i o no fp i e c eb yc o d e s e g m e n t m o b i l ed e v i c e sc 缸l o a dp i et oc a r r yo u ta c c o r d i n g 幻t h e i rn e c d ，s o 伽 o b t a i nt h ef u n c t i o nt h a tt h e yh o o d 2 ) h a v ee x p l a i n e dt h ew h o l ea r c h i t e c t u r eo f t h es y s t e mo f s o f t w a r em i g r a t i n g0 1 1 d e m a n d , a n di t sc o m p o n e n tp a r ts u c ha si n t e l l i g e n tp r o x ys e r v e r h a v ed e s c r i b e dt h e f u n c t i o na n dp o l eo fi n t e l l i g e n tp r o x ys e r v e ri nt h es y s t e m a n dh a v ea n a l y z e dt h e c h a r a c t e r i s t i ca n dt h ef u n c t i o no f e a c hc o m p o n e n tm o d u l e o f i n t e l l i g e n tp r o x y y 嫩 v e t 3 ) h a v ef u r t h e rs t u d i e dt h en e t w o r ks t r u c t u r eo ft h ec l i e n ts y s t e m , a n dp u t f o r w a r dt h ed e s i g nm e t h o dc o m b i n i n gp 2 pa n d 鲥d t h ea d v a n t a g eo f p 2 pa n d g r i di s u t i l i z e df u l l y i tm a k e sm o b h ed e v i c eo b t a i np i e c ef r o mo l h e f p e e r st h r o u g hi n q u i r i n g h l g h - s p e e d9 e n ，i g r i 正i tn o to n l yc a l li m p r o v et h ee f f i c i e n c yo fe x e c u t i o nb u ta l s o c a nr e d u c et h eb u r d e no f i n t e l l i g e n tp r o x ys e r v e r , a n dm a k e st h ew h o l e s y s t e ms t e a d y , h i g h - e f f i c i e n ta n dc o n v c n i e n l 4 ) h a v ed e s i g n e da ne m b e d d e dw e bs e r 、惯s u p p o r t i n gs o f t w a r em i g r a t i n g0 1 1 d e m a n d ，a n dh a v ei n t r o d u c e de a c hm o d u l eo fi t sc o m p o n e n tp a r t t h em a i nm o d u l e , s m o d ，i se s p e c i a l l yd e s i g n e di nd e t a i l ，a n di t sf u n c t i o ni sa n a l y z e dd e e p l y k e y w o r d s ：p 2 p ：s 酬c eg r i d ；p i e c e ：s o f t w a r em i g r a t i n go nd e m a n d c l a s s i f i c a t i o n ：t p 3 l l i v 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得( 注：如 没有其他需要特别声明的，本栏可空) 或其他教育机构的学位或证书使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示谢意。 学位论文作者签名：许4 # 平导师签字：彩纱 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解堂撞有关保留、使用学位论文的规定，有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。 本人授权堂撞可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可 以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在 解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：许作年 签字日期：z o o 年岁月瞎e t 导师签字；彩巧 签字日期：2 0 0 7 年岁月心日 山东师范大学硕t 学位论文 1 1 研究背景和意义 第一章绪论 信息技术的发展极大地改变了传统的生活方式，数量繁多的数字化设备已经 渗透到了社会生活中的各个领域人们对使用信息的时间、场合、方式和方法提 出了越来越多全新的概念。例如，人们不再满足于传统的局限在有限空间里的信 息存取方式，而希望将活动的地点延伸到广阔的区域范围，如家庭、野外、海域 和岛屿。人们也不再满足于固定的信息存取模式，而希望随时随地获得数据，甚 至在移动的过程中也能处理数据。 与此同时，无线通信技术和硬件技术的发展也呈加速趋势。在无线通信技术 领域，模拟及数字蜂窝通信系统、无线局域网、无线广域网、红外技术，蓝牙技 术以及卫星通信等技术都获得了巨大的发展。无线i n t e r n e t 的发展更是掀起了 第二代i n t e r n e t 的热潮硬件技术的发展使得移动设备的处理能力及存储容量 每1 8 个月就翻一番移动电话，手持电脑、p d a 、g p s 卡、无线通信卡等琳琅 满目，形成了一个济济一堂的大家族无线通信技术的发展和移动设备功能的增 强使得人们随时随地获得信息的愿望成为可能。 当前，一般移动用户可以用自己的移动电话、无线p d a 和掌上电脑等各种各 样的移动设备，随时访问股市行情分析信息、交通信息、天气预报等公共服务： 但是这些简单的功能已不能满足人们对信息获取类型的需要，人们希望一些在 p c 机上执行的功能在手持移动设备上也能执行，例如无线电子商务，但是电子 商务技术都要求巨大的系统应用平台、庞大的代码数据、高速的运算速度和惊人 的网络带宽。尽管新型的移动设备拥有更多的内存，更快的c p u ，更大的屏幕， 无线网络也会有更高的带宽，但是在这种情况下，计算能力弱、存储容量小的移 动设备仍然不能像性能高的p c 机一样充分地支持电子商务系统。 如何解决小机器运行大程序的问题? 本文针对这一问题，提出了一种解决方 案。应用程序采用组件化设计，由若干个称为“分块”的小功能组件构成，这些 “分块”按照用户的需要分别下载到移动设备上运行。也就是说，应用程序不需 要全部下载到本地就可以运行，使小型移动设备中可以运行大型复杂的应用程 序这样一来，传统的需要高速处理器和大容量存储器的开发技术和应用软件就 可以运行在小型移动设备上，例如随时参与证券交易、使用移动网络银行业务、 在移动中实现网上购物等。这就为移动设备提供了更大的发展机遇，促进了无线 移动计算环境下新应用的推广与普及，对无线增值服务、无线移动电子商务系统， 电子政务和数字家庭等方面具有重要的实用价值和经济价值 山东师范大学硕上学位论文 1 2 研究现状 1 2 1 移动计算问题研究现状 对于无线移动计算中资源受限问题，目前国际上已经有一些相关研究成果和 产品，但在该领域的研究仍然存在着许多不足之处，现有的大部分机制、算法等 都存在着些局限性。 麻省理工学院( m i t ) 人工实验室的o x y g e n 项目“瑚嘲是研究无线移动计算 环境的典型课题。其寓意是：未来计算像氧气一样无处不在并可自由获取。该计 划的研究人员认为，未来世界将是一个到处充斥着嵌入式计算机的环境，它们已 经融入了人们的日常生活中。o x y g e n 希望充分利用这些计算资源，达到“做得 更少，完成更多( t od om o r eb yd o i n gl e s s ) ”的目的。该项目将固定计算设 备和移动设备通过可自动配置的网络连接起来，核心技术有h a n d y 2 1 和e n “r 0 2 1 它们通过一种称为n e t2 l 的新型网络连接在一起，o x y g e n 项目还涉及到机器感 知，尤其是语音理解，知识访问，自动化，协作和信息定制技术。这个项目正在 开发移动设备上内置的“可重配置体系结构工作站”芯片( r a w ) ，以支持“漫游” 或“移动”软件，即软件根据需要从服务器运动到本地，提供完整的个人数据和 喜好一方面，r a 霄为轻薄型的、耗电量低的小型移动设备提供硬件，同时也通 过下载所需要的自适应软件的方法来执行应用，实现了软件运行的动态绑定。但 是该项目没有特别关注移动设备本身资源受限这个最关键的问题，也没有考虑如 何让移动设备下载和运行较大的移动软件问题，对于大的应用程序，它仍然束手 无策，没有提出解决办法。 中国科学技术大学的项目“移动a g e n t 技术及其在移动p 2 p 网络中的应用研 究”针对移动p 2 p 存在的移动设备在无线接入p 2 p n 络时受到了移动设备自身硬 件条件和无线网络低带宽、高延迟、可靠性不高的限制的闯题，从改进现有p 2 p 网络模型以适应移动计算环境的角度，设计了一个基于c h o r d 路由模型的m p 2 p 系 统( m - c l l o r d ) 其主要思想就是：在系统中由连接性好、计算能力强、容量大 的移动设备( 超级节点) 来代表其它条件相对不好的移动设备( 普通节点) ，从 而由超级节点屏蔽掉了普通节点的很多计算和无线通信开销，使系统整体性能得 到提高另外，系统应用了移动代理技术在移动计算环境下处理位置管理、断接、 弱连接等问题，比较好的解决移动设备无线接入p 2 p 网络时产生的问题。但是系 统是从改进p 2 p 网络模型的角度来解决移动计算问题，没有探讨移动设备本身如 何克服内存和处理能力的局限性。 西安交通大学的课题“受限环境下支持移动计算的可移动a g e n t 的研究” 引入移动a g e n t 技术，利用其在代码移动方面的优势，通过在网络上移动程序代 2 山东师范大学硕士学位论文 码，使其驻留到要访问的信息节点，并在该处执行该代码进行信息处理，并且 将结果回传至原请求节点，从而减轻了移动嵌入式终端的计算量，可以解决移动 嵌入式计算环境下资源受限的问题。该课题提供了从移动a g e n t 规范到移动计算 的a g e n t 平台直至移动嵌入式终端软件的解决方案，提出了一种在资源受限环境 中支持高效代码移动的柔性界面标记语言f i l 4 l ，用于描述计算结果的显示和界面 控件的动作，同时也提出了一种在移动计算平台上a g e n t 的分层管理模型。并且 利用该方案搭建了移动嵌入式电子商务系统 4 e e c ，解决了移动电子商务中资源受 限环境下移动计算存在的问题。但是，该系统仍然存在着一些问题没有很好的解 决，比如a g e n t 对计算环境的自适应问题、支持代码移动的语言形式化问题等。 同时，服务器端的负载过重，容易造成单点瓶颈，也因为系统考虑了移动电子商 务中的特殊需求，因此这种方案缺乏通用性 由上可见，在移动设备这样资源有限的环境下进行数据和程序管理的技术方 案有很多，各种方案都有不同的侧重点，方案的实现也各具特色 1 2 2 嵌入式w e b 服务器的研究现状 嵌入式w e b 服务器安置在嵌入式设备中，是嵌入式i n t e r n e t 技术的应用之 一它以t c p i p 协议栈为基础构建，需要实现h t t p ，t c p 和u d p 等协议，具有 i p 地址，通过网络就可以将设备接入i n t e r n e t 但是受嵌入式系统资源有限的 影响，我们必须实现瘦w e b 服务器。因为在嵌入式应用当中，特别是在嵌入式设 备当中：一个w e b 服务器不可能是很全面的，它必须拥有足够小的容量，并且不 影响嵌入式系统的整体性能，但必须具备一个w e b 服务器应有的特征。 一些商业性的嵌入式w e b 服务器软件也已经应用于嵌入式系统开发，比如： w i n d e rr i v e r 公司已经提供商业性的嵌入式w e b 服务器软件“1w i n dw e b s e r v e r 用于v x w o r k 的嵌入式应用中a l l e g r o 公司的r o m p a g e r 嘲是一个免 特许权费用，价格适合的嵌入式w e b 服务器包，使客户可以使用通用的w e b 浏 览器来管理和控制网络设备，r o m p a g e r 易于集成，且安全性好，支持j a v a ，并 具有高性能、低内存消耗等特点有些设备厂商，像h p 公司提供了h pj e t d i r e c t 嵌入式w e b 服务器嗍，这种打印服务器可通过支持的企业网w e b 浏览器访问，使 用户访问配置与管理页面，是一款专用的嵌入式w e b 服务器。与此类似的。还有 m o t o r o l a 公司的i n s t a n ta c c e s se m b e d d e dw e bs e r v e r ”3 。x e r o xp a r c 公司的 s p a r r o ww e b 服务器“”和d a ll a s 半导体公司的t i n iw e b 服务器“2 1 等等。 国内也有众多的产品，如沈阳金派克技术开发有限公司的嵌入式w e b 服务器 软件f i n e 髂“册，但是国内的嵌入式w e b 服务器研究还处在初级阶段，没有大规 模的应用，而且在国内的嵌入式w e b 服务器一般是在单片机的基础上设计而成 的，微处理器开发的并不多，目前还处在研发阶段在当前，嵌入式w e b 服务器 山东师范大学硕士学位论文 的实现方法可以分成自主实现和修改移植两种。自主设计主要是在单片机上完 成，此时需要自己开发网络协议，难度大，虽然有的单片机可以移植操作系统， 但还是不能满足要求，目前主要是这种设计。自从l i n u x 用于嵌入式系统，而 l i n u x 的优良的网络功能，使得非常适合于嵌入式w e b 服务器应用中，并能为开 发者缩短开发周期和成本，这种开发方式是现在以至以后流行的开发方法。 由此可见，目前已有的嵌入式w e b 服务器大部分都是较为专用的1 r e b 服务器， 各自的功能和性能上差异比较大，本文根据已有的嵌入式w e b 服务器设计方法， 在其体系结构中增加一个功能模块，对移动设备能够下载和运行较大应用程序提 供了支持 1 3 本文的主要工作及内容组织 随着互联网技术与通信技术的迅速发展，人们对信息获取的及时性提出了更 高的要求，越来越多的人希望能够随时随地获得自己所需要的信息，并且对获取 的信息类型有了新的要求，例如无线电子商务。但是电子商务技术都要求巨大的 系统应用平台、庞大的代码数据、高速的运算速度和惊人的网络带宽尽管新型 的移动设备拥有更多的内存，更快的c p u ，更大的屏幕，第三代网络也会有更高 的带宽，但是在这种情况下，电子商务系统仍然不能充分地支持计算能力弱、存 储容量小的移动设备。 本文针对资源受限的移动设备无法下载和运行较大移动软件的问题，首先分 析了目前国内外已有的相关研究成果和产品以及各自的局限性；在此基础上介绍 了软件按需移动系统中分块的概念、应用程序设计的方法和系统的组成部分智能 代理服务器：深入研究了客户端子系统的网络结构，尝试着采用一种p 2 p ；i 和网格 融合的思想，接着分析了客户端子系统采用这种结构的优点；最后提出了一种支 持软件按需移动的嵌入式w e b 服务器设计方法，并对其主要模块s m o d ( s o f t w a r e m i g r a t i n go nd e m a n d ) 进行了详细设计。 本文共分六章。 第一章为绪论，主要阐述了论文研究的背景和意义、国内外对移动设备资源 受限问题和嵌入式w e b 服务器研究的现状，同时介绍了本文主要的工作及内容组 织 第二章为相关技术概述，介绍了研究嵌入式w e b b 艮务器对软件按需移动的支 持机制所涉及的关键技术，首先介绍了p 2 p 的概念、体系结构的分类及各自的优 缺点、应用及优点，然后分析了网格的概念及主要的体系结构开放网格服务体系 结构0 g s a 第三章为软件按需移动系统的体系结构，首先给出了分块的概念，然后介绍 了系统的组成部分智能代理服务器，包含它的功能、特点及在整个系统中的作用， 山东师范大学硕士学位论文 最后分析了系统的整体架构。 第四章为支持软件按需移动的嵌入式w e b 服务器设计，首先介绍了客户端予 系统采用的网络结构，提出将p 2 p 网络和服务网格融合的思想，并说明了采用这 种结构后的优点；然后介绍了嵌入式w e b 服务器与通用w e b 服务器的区别、设计 目标、设计的技术途径，并详细给出了嵌入式w e b 服务器体系结构的设计，特别 深入研究了主要模块s m o d ；接着定义了对等点移动设备通信的消息格式，最后 给出了嵌入式w e b 服务器程序添加到嵌入式操作系统u c l i n u x 下的方法。 第五章模拟测试，包括测试环境、测试过程和结论，验证了本文研究问题的 可行性。 第六章总结与展望，总结了本文所做的研究工作，并指出了进一步的研究方 向 5 山东师范丈学硕士学位论文 2 ip 2 p 技术 2 1 1p 2 p 的定义 第二章相关技术概述 p 2 p 是英文p e e r - t o - p e e r 的缩写，国内一般将p 2 p 翻译成“端对端”或者 “点对点”。p 2 p 的原意其实就是种通信模式，在这种通信模式中，每一个部 分( 节点) 具有同等的地位，任意一个部分( 节点) 都能开始直接地通信。p 2 p 可以 简单地定义为通过直接交换信息，共享计算机资源和服务，对等计算机兼有客户 机和服务器的功能。但事实上，因特网最初的设计目标就是让网络上的计算机相 互之间可以直接通信而不需要中介，只是随后由于网络规模的扩大，“c s ”模式 才逐渐成为因特网上占统治地位的计算模型。从这个意义上看，p 2 p 计算实际上 是一种“向传统的回归” 随着技术的发展和研究的深入，现在对p 2 p 的概念有了进一步的认识和扩 展。 例如，i b m 公司为p 2 p 下了如下定义“一p 2 p 系统由若干互联协作的计算机 构成，且至少具有如下特征之一：系统依存于边缘化( 非中央式服务器) 设备的主 动协作；每个成员直接从其他成员而不是从服务器的参与中受益；系统中成员同 时扮演服务器与客户端的角色；系统应用的用户能够意识到彼此的存在，构成一 个虚拟或实际的群体i n t e l 将p 2 p 计算定义为“通过系统间的直接交换所达成 的计算机资源于信息的共享“”，这些资源与服务包括信息交换、处理器时钟、 缓存和磁盘空间等r o k ut e c h n o l o g i e s 公司“”将p 2 p 定义成“使个人与个人之 间直接通信成为可能且更便捷的网络结构” 不管具体的表述有什么不同，我们都可以由此看出： p 2 p 网络是由多个节点组成的一个分布式系统； p 2 p 网络中各个节点完全自治，分别属于不同用户； p 2 p 网络中的资源分布于各个节点； p 2 p 网络中每个节点既提供服务又享受服务 2 1 2p 2 p 的体系结构 p 2 p 网络的体系结构可分为以下三种模型：纯p 2 p 模型、集中索引模型和 混合p 2 p 模型。 1 ) 纯p 2 p 模型 6 山东师范大学硕士学位论文 在纯p 2 p 模型中，每一个对等体在内容的共享和搜索两个方面。都具有完 全相同的作用和责任。所有的对等体都既是搜索查询的发出者，同时也是搜索处 理的执行者一个对等体发起的查询可在整个p 2 p 网络中传播，每一个收到查 询的对等体，在本地找到符合查询要求的结果后，都要向查询发出者返回结果， 同时也要向自己的所有相邻对等体转发查询，查询的传播范围通常以查询消息的 存活时间来控制这种结构强调网络的容错性和可扩展性。纯分布式的理论结构 图如图2 1 所示； 图2 1 理论上的纯分布式p 2 p 结构图 然而实际中节点之间不可能都两两互连，实际中的情况如图2 2 所示： 图2 2 实际应用中的纯分布式p 2 p 结构图 此模型具有的优点包括： 最大的容错性。 单一对等体的失败，仅使自身的资源不被别的对等体利用，而不会造成其他 影响 能潜在地获得最多的查询结果 从一个对等体发起的查询可在整个p 2 p 网络中传播，满足查询条件的对等 体必须给予回应。 这种模型的缺点主要体现在扩展性的不足，具体有： 7 山东师范大学硕士学位论文 查询数量的激增。 随着对等体数量的增加，每一个对等体须接收，处理和转发的查询数量急剧 增加。表现在来自某一对等体的同一个查询可能经过多个对等体的转发多次传 到同一个对等体。 能力有限的对等体造成系统瓶颈 一些计算能力低、网络带宽窄的对等体，使p 2 p 网络的总体响应时间和资 源利用率恶化。 2 ) 集中索引模型 在集中索引模型中，对等体的查询发送到一个单一的索引服务器索引服务 器根据本地保存的客户资源索引，对查询做出回应当各个对等体的资源出现变 化时，比如资源的增加，删除等，索引服务器将收到更新消息，并据此修改本地 缓存，但查询不在客户对等体间传递。如图2 3 所示： 图2 3 集中索引模型 这种模型的优点体现在： 查询的高效率。 索引服务对等体使用本地保存的资源信息，并仅在本地执行全部查询。 客户对等体负载低。 用于查询，结果返回和资源更新的处理量都是很小的客户对等体可以将其 更多的资源用于实际的资源共享。 这种模型的缺点有： 对索引服务器的处理能力和网络带宽的要求很高。 索引服务器的单点失败，会导致整个p 2 p 网络的失败 3 ) 混合p 2 p 模型 0 山东师范大学硕士学位论文 在混合p 2 p 模型中，p 2 p 网络由提供查询服务的超级对等体和其它客户对 等体组成在资源的共享方面，所有对等体地位相同如图2 4 所示： 图2 4 混合p 2 p 模型 在这种模型中，对于资源的查询，每一个客户对等体在某一时刻仅与一个超 级对等体连接，客户对等体向其发送自己的资源索引，也向其发出查询超级对 等体在收到查询后既要根据本地缓存处理，也会在超级对等体间传播查询发起 查询传播的超级对等体在收到其他超级对等体的回应后，会把这些回应连同本地 查询结果返回给客户对等体。 这种模型的优点主要体现在对p 2 p 网络扩展性的良好支持，包括： 根据对等体的能力合理分担负载 只有计算能力强，网络带宽高的对等体才能成为超级对等体，并承担查询任 务。 与纯p 2 p 模型相比，可大量减少查询消息传播的数量。 查询消息仅在超级对等体问传播，因此传播涉及的结点数目较少 与集中索引模型相比，降低了单点失败对整个p 2 p 网络的影响 一个超级对等体失败后，与其直接连接的客户对等体能够再次发现并同其他 超级对等体建立连接 这种模型的不足是其实现上比较困难为了能够利用这种模型的优点，需要 提供能够有效组织对等体间关系的搜索网络。这里所说的组织关系，包括： 超级对等体间的组织模型 客户对等体与超级对等体间的组织模型 超级对等体间的负载平衡 2 i 3p 2 p 的技术应用 9 山东师范大学硕士学位论文 通过近年来的迅速发展。p 2 p 技术已经广泛地应用到互联网的各个领域。目 前，p 2 p 技术主要应用包括以下几个方面： 1 ) 文件共享 p 2 p 技术使在i n t e r n e t 上的任意两台计算机之问直接共享文档、多媒体和 其它文件成为了可能利用p 2 p 技术，网上计算机之间可以进行直接交互，而不 需要使用任何一台中央服务器可以说，对文件交换的需求直接引发了p 2 p 技术 热潮。n a p s t e r 抓住人们对m p 3 音乐的需求，其职3 交换直接引发了网络的p 2 p 技术革命在p 2 p 网络中，对等点通过不同的查询机制定位含有所需资源的其它 对等点后。将直接与其建立连接，并下载所需文件。 2 ) 分布式计算 分布式计算是指协调p 2 p 网络中的计算机来完成同一计算任务，有时这种计 算模式也被称为“网格计算( g r i dc o m p u t i n g ) ”虽然每台计算机的计算能力有 限，但是通过集群技术可以利用p 2 p 网络中计算机构造产生超级计算能力，提供 给高强度计算工作和大型研究项目使用一个成功典范是1 9 9 9 年开始的 s e t i h o m e 项目“”，在该项目中分布于世界各地的2 0 0 万台个人电脑组成计算机 阵列，搜索射电天文望远镜信号中的外星文明迹象。据统计，在不到两年的时间 里，这种计算方法已经完成了单台计算机3 4 5 0 0 0 年的计算量 3 ) 协同工作 协同工作是指多个用户之间利用网络中的协同计算平台互相协同来共同完 成计算任务，共享各种各样的信息资源协同工作使得在不同地点的参与者可以 在一起工作p 2 p 技术的出现，使得互联网上任意两台p c 都可建立实时的联系， 建立了这样一个安全、共享的虚拟空间，人们可以进行各种各样的活动，这些活 动可以是同时进行，也可以交互进行p 2 p 技术可以帮助企业和关键客户，以及 合作伙伴之间建立起一种安全的网上工作联系方式，因此基于p 2 p 技术的协同工 作也受到了极大的重视。g r o o v e 公司组织开发的v i r t u a lo f f i c e 是目前最著名 的p 2 p 协同工作产品 4 ) 电子商务 p 2 p 技术在电子商务上的应用包括以下几个方面：金融服务、购物行为分析、 电子商务集市。传统的在线拍卖，用户需要在指定的电子商务网站去登记和参与 拍卖，使用p 2 p 网络后，用户在自己的电脑中就可以直接进行交易了。 5 ) 深度搜索引擎 搜索引擎是目前人们在网络中搜索信息的主要工具，目前的搜索引擎 如：g o o g l e 、天网等都是集中式的搜索引擎这种搜索模式往往由一个机群在互 联网上盲目读取信息，然后按照某种算法根据关键字将信息保存在一个海量数据 库内当用户提交搜索请求的时候，实际上是在海量数据库内部进行搜索这种 1 0 山东师范大学硕士学位论