17、未来互联网应用的自适应架构模型

未来互联网应用的自适应架构模型

1. 引言与动机

未来互联网应用需要具备处理用户体验动态变化以及不同技术、数据和流程之间互操作性的能力。内容、服务、事物和网络的融合似乎是这些应用发展的重要方向。

面对复杂多样的数据来源，如信号、原始数据、事件和复杂事件等，需要技术和理论上的形式化处理。因此，开发和编排服务与应用的自适应机制应运而生。

本文提出了一种用于传感器网络中软件应用运行时组合的形式化方法，该方法包含两个控制级别：与技术无关的级别和实例化级别。前者使用图结构捕捉自适应软件的不同配置，图中的节点可分为数据、流程或技术。数据节点代表从外部环境获取的信息，如传感器检测到的数据，这些数据会触发软件应用的处理流程（即流程节点）。技术节点则指定设备的特征，如应用执行设备的状态、设备内存状态或用于使软件应用相互交互的中间件状态。在实例化级别，图模型会根据特定的应用上下文进行调整，这些上下文依赖于特定的平台，如 Java、Android 等技术环境。

数据处理、技术选择和管理由操作需求的规范驱动。在图模型（即第一个控制级别）上，我们定义了一种算法，通过最小化成本函数从图中提取子图。该算法能够找到 (数据, 流程, 技术) 三元组的最佳序列，从而最小化资源利用成本。这些节点序列和相关路径对应于根据上下文行为选择的服务或应用编排。该方法的主要优势在于能够在运行时延迟架构决策，并根据指定需求“即时”构建架构。

为了评估该方法的实用性和模型在实际场景中的适用性，我们在智能家居环境的用例中对其进行了实例化。

2. 背景知识

2.1 自适应系统

自适应系统是一种开放系统，能够根据环境变化或系统自身