物联网中间件

2.2 嵌入式中间件技术 2.3 万维物联网 2.4 上下文感知技术
2.1 web服务

Web 服务（ Web Services ）就是一种可以通过
Web描述、发布、定位和调用的模块化应用。

Web服务可以执行多种功能，从简单的请求到复
杂的业务过程。

一旦Web服务被部署，其他的应用程序或是Web
物联网中间件
1
物联网中间件基本概念
2
物联网中间件关键技术
3
物联网中间件编程实例
1 物联网中间件基本概念
1.1 物联网中间件的定义和分类 1.2 物联网中间件的基本组成和特点 1.3 物联网中间件举例
1.1 物联网中间件的定义和分类
(1) 中间件定义：

独立的系统软件或服务程序。
应用于客户机、服务器的操作系统，管理计算 机资源和网络通信。 连接两个独立应用程序或独立系统的软件，使 相连接的系统即使具有不同的接口，利用中间件 仍然能相互交换信息。
服务就能够发现并且调用这个部署的服务。
Web服务（Web Services）向外界提供一个 能 够 通 过 Web 进 行 调 用 的 API （ Application Programming Interface，应用程序编程接口） ，能够用编程的方法通过Web来调用这个应用 程序。我们把调用这个Web Services的应用程 序叫做客户。

支持分布计算，提供跨网络、硬件和OS平台的透明的
应用或服务的交互


支持标准的协议
支持标准的接口
*(5) 什么是物联网中间件 在物联网中采用中间件技术，
以实现多个系统和多种技术之间的
资源共享，最终组成一个资源丰富
、功能强大的服务系统。
(6) 物联网中间件的分类
基于目的和实现机制的不同，业内将中间件
Web of Things的基本框架由以下3部分组成： （ 1 ） 网 络 节 点 集 成 接 口 （ Integration Interface of Network Node） （2）基于REST风格终端节点（Terminal Nodes Based on REST Style）对智能设备可进行移动和临时安装；
，即能连到RFID读写器，读取RFID标签数
据。
这样一来，即使存储RFID标签数据的数 据库软件或后端应用程序增加或改由其他 软件取代，或者读写RFID读写器种类增加 等情况发生时，应用端不需修改也能处理
，省去多对多连接的维护复杂性问题。
(8) RFID中间件的三大类发展阶段
（1）应用程序中间件发展阶段
典型的嵌入式Web服务器系统模型
CGI 是 通 用 网 关 接 口 （ Common Gateway Interface ）的缩写。它是 Web 服 务器主机与外部扩展应用程序交互的一种标 准接口。 它提供了将参数传递给程序并将结果返 回给浏览器的一种机制。
CGI工作流程示意图
CGI程序可以通过以下两种调用方式来获取客户请求 的内容： 一是通过URL直接调用 二通过交互式表单（Form）来调用。
关的历史状态信息，从而根据环境的变化自动 地采取符合用户需要或者设定的行动。
上下文感知系统首先必须知道整个物理 环境、计算环境、用户状态等方面的静态 和动态信息，即上下文（context）。 上下文能力的获取依赖于上下文感知技 术，主要包括上下文的采集、建模、推理

Web Services举例：
创建一个Web Services，功能是返回当前的 天气情况。
Web Services定义：
建立可互操作的分布式应用程序的平台
。Web Services平台是一套标准，它定义了应 用 程 序 如 何 在 Web 上 实 现 互 操 作 性 。 Web Services 为实现物联网的应用与服务提供了一 个基本的框架。
Middleware）。
* 目前，物联网中间件最主要的代表是
RFID中间件，其他的还有嵌入式中间件、 数字电视中间件、通用中间件、 M2M物联 网中间件等。下面，重点介绍一下 RFID 中
间件。
RFID 中间件扮演 RFID标签和应用程序 之间的中介角色，从应用程序端使用中间
件所提供一组通用的应用程序接口（API）
1.3 物联网中间件举例-1
（1）ASPIRE

特征：轻量级、可重新编程、智能、适合当 前标准、可升级、安全性高、完整。

ASPIRE 的解决办法是完全开源和免版权费 用，大大降低了总的开发成本。
1.3 物联网中间件举例-2
（2）Hydra

定位于操作系统和应用之间的中间件层。
中间件包含了众多软件组成部分，它们被设 计用于处理各种任务，以完成一个有效利用 成本的智能物联网应用开发过程。
同领域内的服务，如事务处理监控器、 分布数据访问、对象事务管理器等。
(7) 物联网中间件发展的三个阶段

应 用 程 序 中 间 件 阶 段 （ Application
Middleware）

架 构 中 间 件 阶 段 （ Infrastructure
Middleware）

解 决 方 案 中 间 件 阶 段 （ Solution
（4）前端利用Web的呈现方式，提供直观、友好的用 户体验。
（5）开放平台。
通过Web of Things，可以为物联网应用带来众 多便利，以下列举其几点优势：
• • • • • •
减少智能设备安装、整合、执行和维护开销； 加快智能设备安装和移除速度； 对智能设备可进行移动和临时安装； 任何时刻、任何地点都可以提供实时信息服务； 增强可视化、可预见、可预报和维护日程的能力； 确保各类应用有效和高效率执行。
Web客户端
对Web客户端而言，在物理设备上是指客户
所使用的本地计算机或者嵌入式设备；在软 件上是指能够接受Web服务器上的信息资源
并展现给客户的应用程序。
嵌入式 Web 服务器技术的核心是 HTTP 协议引擎。嵌入式 Web服务器通过 CGI接口
和数据动态显示技术，可以在 HTML文件或
表格中插入运行代码，供 RAM 读取 / 写入数 据。

执行的关键途径是信息传递。
(2) 中间件示意图
(3) 中间件发展史-1
最 早具有 中间件技术思想及功能的软件是
IBM 的 CICS (Customer Information Control System)， 而CICS不是分布式环境的产物，因此
人们一般把Tuxedo作为第一个严格意义上的中间
Java VM体系结构图
2.3 万维物联网
近几年来随着物联网的兴起，越来越多 的研究正在考虑将 Web 技术与物联网技术
相结合。
基于这样的思想就产生了万维物联网（ Web of Things）的概念。
Web of Things具有以下特性：
（1）使用HTTP作为应用协议，HTTP不仅是用来连接 传感器和网络的传输协议。 （2）通过REST接口（或REST API）将智能设备的同 步功能开放出来。 （3）智能设备的异步功能开放采用广为接受的Web聚 合标准。
JAVA VM
除了利用Web实现中间件外，Java
VM（Java虚拟机）以其良好的跨平台特
性成为了物联网中间件的重要平台。
Java编译执行流程图
每个Java VM都有两种机制，一个是装载具有 合适名称的类（类或是接口），叫做类装载子系统； 另一个是负责执行包含在已装载的类或接口中的指令， 叫做运行引擎。 每个 Java VM 又包括方法区、 Java 堆、 Java 栈、程序计数器和本地方法栈这5个部分，这几个部 分和类装载机制与运行引擎机制一起组成Java VM的 体系结构。
应用程序接口。
嵌入式Web
嵌入式Web服务主要具有以下优点。
（1）统一的客户界面 （2）平台独立性 （3）高可扩展性 （4）并行性与分布性
Web服务器
对Web服务器而言，在物理设备上是指存放
那些供客户访问的信息资源的计算机或嵌入 式系统；在软件上是指能够按照客户的请求 将信息资源传送给客户的应用程序。
（2）基础架构中间件发展阶段 （3）解决方案中间件（Solution
Middleware）发展阶段。
1.2 物联网中间件的基本组成和特点
基本组成：

实现全球物品的统一编码，给物品打上电 子标签。 要实现每个小的应用环境或系统的标准化 以及它们之间的通信，必须设置一个通用 的平台和接口，也就是中间件。

以RFID为例，下图描述了中间件在系统中 的位置和作用。
物联网特点：
（1）独立于架构。 （2）数据流。 （3）处理流。
（4）标准化。
中间件助力物联网应用建设


在物联网应用中，采用中间件技术能够更好的规 划系统的架构，缩短系统的开发周期，在系统的 运行中，保证系统的高性能和稳定性，中间件为 物联网应用提供坚实的底层运行平台。 在“感 — 传 — 知 — 用”这个体系中，中间件首先 完成数据从网关到物联网中心的传输，保证大并 发和数据传输的实时性，提供稳定的传输平台 ;数 据交换技术为不同业务系统之间，不同物联网之 间的数据交换提供可管理的数据交换功能，规范 数据交换的模式；服务平台为不同系统之间的服 务管理和访问提供技术支撑；应用服务器为业务 系统的构建提供了底层运行环境。可以说，中间 件涉及到物联网应用中的各个环节，已经成为物 联网建设中不可或缺的重要组成部分。
• •
一点是它具有很高的灵活性 另一点是当组成整个应用程序的每个服务的内 部结构和实现逐渐地发生改变时，它能够继续 存在
2.2 嵌入式中间技术服务
嵌入式系统是以应用为中心，以计算
机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用 于应用系统对功能、可靠性、成本、体积