[发明专利]基于动态可插拔组件的物联网中间件系统

说明书

技术领域:

本发明属于物联网信息技术领域，尤其涉及物联网中间件系统。

背景技术:

物联网被誉为本世纪非常有影响的技术革新和技术突破，开展对于物联网的相关研究，具有重要的经济、社会意义和长远的战略意义。物联网中间件技术是物联网的最关键的核心技术，目前该技术的发展受两方面的制约。一方面，底层不同的网络技术和硬件平台导致无法兼容，研究内容主要还集中在互联互通和底层的感知方面，距离实际目标包括屏蔽网络平台及底层硬件差异，支持物联网应用开发、运行时共享和开放互联互通，保障物联网相关系统的可靠部署与可靠管理等还有很大差距；另一方面，当前基于物联网的应用的复杂度和规模还处于发展阶段，支持大规模物联网应用还存在异构物理设备、环境复杂多变、远距离多样式无线通信、大规模部署、海量数据融合、复杂事件处理、综合运维管理等诸多问题需要攻克。

由于不同行业对物联网中间件的应用环境、传感器的工作频率、存储能力、抗干扰性能等要求不同，对物联网中间件应对环境差异、环境变化提出了挑战。尤其是如何实现物联网中间件和底层不同网络技术和硬件平台实现的松耦合，如何在复杂的生产环境中，实施人员可以快速升级中间件的功能。

目前物联网中间件对环境差异、环境变化普遍采用紧耦合方式绑定具体实现。对这种环境差异、环境变化的实现紧耦合绑定方式会导致一些问题。首先需要支持新功能常常造成中间件本身核心模块代码不同步，导致升级新功能时需升级中间件不相干的模块。其次中间件紧耦合方式不利用中间件核心功能的模块化专注开发和升级。中间件核心功能的升级很容易影响到所有特定实现，导致特定实现功能的失效，带来复杂版本管理问题。再次，某些特定环境下中间件需要在高可靠性下进行工作，无动态部署使得中间件不能在工作状态下实现动态升级和加载新功能。

本发明的特点就是中间件里面所有的接口组件都是可插拔的，包括设备启动器、设备连接器、消息处理器和消息派发器，即接口组件可以动态更新升级，不用重启中间件系统，组件所需属性也可以任意添加，应对复杂的实际情况。通过接口组件的动态可插拔，中间件和具体特定实现达到松耦合，使中间件专注于特有模块的升级。

发明内容:

本发明的目的是提供一个动态可插拔组件的物联网中间件系统。它建立在“动态可插拔组件”的基础上，将物联网中间件划分为五类接口插件，即定义可插拔扩展点方式，实现核心模块、设备驱动、设备连接、消息处理和消息派发的热插拔技术。

我们把动态可插拔组件简称为插件，方便下面叙述。动态可插拨组件管理器（即插件管理器）负责系统各个接口插件的动态发现、加载、运行和卸载的组件生命周期的过程。本发明的技术方案基于动态可插拔组件的物联网中间件系统 ，包括以下组成部分。

一、插件管理器

插件管理器可以动态发现、加载、运行和卸载插件，从而为物联网中间件提供一个标准的插件基础设施，并且为五类接口提供插件技术服务。插件就是应用程序的一个模块，但是这个模块又是相对独立的自治域，这个模块可以引用依赖其他的模块，这个模块可以通过某种方式和其他的模块交互。物联网中间件不依赖任何插件就可以启动，但是加载相应的插件才能实现物联网的设备驱动、连接、消息处理和消息派发的功能。

插件管理器采用Java语言实现，我们把插件保持内聚，方便插件的安装和卸载，在逻辑实体上把插件的定义简单化，方便实现自定义的插件，在这里我们给出插件的物理存储布局和逻辑实体。

（一）  插件物理布局

物理布局是插件内部存储定义，插件是以jar文件包形式存在。jar文件包是java的库文件规范，内部采用zip方式进行数据压缩。我们定义插件内部布局如下：

1． config目录：插件自己的配置文件，所有配置文件数据放到这个目录；

2.    libs目录：存储插件需要的库文件，libs目录下的库文件会在插件加载的过程中按照插件描述文件里面的定义自动加载；

3.    plugin.xml配置文件：插件描述文件，插件管理器通过读取该文件了解如何加载具体插件，如何告知中间件插件容器去装载具体插件到中间件的具体位置。

（二）  插件生命周期

插件生命周期描述的是一个插件的生存到死亡，定义一个插件如何初始化、启动、更新、停止和销毁。我们把插件的生命周期分为五个阶段，这五个阶段在插件容器里面统一管理。在这里，我们采用Java的接口和抽象类定义插件的生命周期，所有实现了这个接口的类可以认为是一个插件。接口定义如下：