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物联网中间件

物联帮 2019-01-23
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物联网中间件

【中间件什么来头】

中间件,首先你要知道它是一种计算机软件。再看它的名字“中间”件,简单粗暴的彰显了它的位置——在中间。直白地说,中间件是一种软件产品,它有两种模式,一种是介于操作系统与应用软件之间,另一种是介于硬件和应用软件中间,发挥支撑和信息传递的作用。


第一种模式中,中间件能管理计算机资源和网络通讯,将操作系统与应用软件连接起来,实现信息传递和交互。另一种模式中,中间件将管理集成硬件设备,将硬件数据信息集成并上传给应用软件,实现沟通交互。两种模式中,中间件都可以向下集成处理,向上直接为系统软件提供数据等资源。


【举个栗子】

我开了家奶茶店,市场上有各种各样奶茶配料的供应商,一家家找这些供应商太麻烦,我就想直接拿到想要奶茶配料,这时候有个专门整合了奶茶配料供应商资源的第三方出现了,直接和他谈好配料价格和品质,之后我要做的就只是给钱拿配料就行,剩下的比如根据价格和品质筛选服务商这些麻烦事,就都交个第三方代理了。

这里面,中间件就类似这个第三方的作用,“我”就类似上层的应用软件。


综上,中间件就是一种系统软件平台,为网络应用软件提供综合的服务和完整的环境,借助这种软件使得网络应用、硬件数据能够实现集成,达到业务的协同,实现业务的灵活性。


在实际应用中,中间件还是比较神秘滴,它专业性很强,技术门槛高,而且它不是大众能直接使用的软件产品,这就直接导致除了专业人士,大众能与中间件打交道的地方很少。

但是绝对不要小看它,特别是在计算机技术越来越发达,生产管理越来越复杂的现在,中间件已经成为网络应用系统开发、集成、部署、运行和管理必不可少的工具,俨然是个大红人。

中间件的应用范围也非常广泛,不仅涉及网络应用的各个层面,涵盖从基础通讯、数据访问到应用集成等众多的环节,还有工业硬件集成上的应用。现在针对不同的应用需求涌现出多种各具特色的中间件产品,常用的有交易中间件、消息中间件、集成中间件等等。


【物联网中间件技术所面临的些许挑战】

物联网要实现对物理世界的全面感知与智能处理,涉及大量事物,以及由这些事物产生的事件,这给物联网应用开发带来了许多新的挑战,同样也使在普适计算中存在的问题变得更为复杂。在普适计算环境中,很难为其建立一个统一的标准及体系。物联网中间件能够为解决上述问题提供统一的标准体系与通用的服务开发平台,同时为上层应用提供通用组件,以保证开发人员对底层基础网络的透明性。目前,关于物联网中间件研究主要存在着以下几个方面的挑战。


  1、分布式异构的网络环境。物联网中有着许多不同类型的硬件设备,如传感器、RFID标签及读卡器等,这些信息采集设备及其网关具有不同的硬件结构、驱动程序、操作系统等,同时用于嵌入式感知设备连接互联网的各种接入网络,以及物联网中进行智能化处理的核心网络也不尽相同,这些分布式异构特性使得难以为物联网提供一个统一的解决方案。因此,如何构建一个能自适应跨平台的中间件,使中间件底层协议接口能完全兼容各种物联网标签、传感器及读卡器协议等绝非易事。协议转换所带来的中间件代价,以及满足服务的协调折中方案必须能应对协议的动态变化,这种底层的差异性要求中间件设计要能够屏蔽各种异构软硬件资源的具体参数及异构网络带来的设计细节。


  2、应用与服务之间的重复调用与互操作。目前,许多传统中间件的设计都是针对某类特定应用的,采用特定的数据标准和通信平台,这使得不同应用行业的软件难以重复使用,从而造成大量的资源浪费。物联网应用领域极其广泛,而现有中间件的专业性和专有性太强,公众性和公用性较弱,标准化程度低,这使得它们无法直接适用于目前的物联网环境。由于物联网的异构特性,不同应用依赖于不同的运行环境,这给各应用程序间的互操作带来极大的不便,因此,这要求物联网中间件建立通用的标准体系,实现应用平台间的互操作与互通信,并能够支持物联网服务的动态发现,以及动态定位与调用。


  3、海量异构数据的融合。物联网由各种异构感知设备构成,要实现使用不同采集数据格式的不同设备相互通信,则物联网中间件首先要解决这些异构数据间的格式转化的问题,以便应用系统能更高效、更方便地处理这些数据。同时物联网中感知数据的采集将产生海量信息,若直接将这些原始的海量数据直接发送给上层应用,势必导致上层应用系统计算处理量的急剧增加,甚至造成系统崩溃,且由于原始数据中包含的大量冗余信息,也会极大地浪费通信带宽和能量资源,因此,这要求物联网中间件能够解决数据融合和智能处理等问题。


  4、物联网的各种“大”规模因素。诸多因素的增长导致网络性能的下降,其中影响物联网中间件设计的最主要的几个因素是更大的网络规模、更多的事件活动,以及更快的移动速度等。


  5、通信范式。通信范式是支撑物联网中间件运行的关键技术之一,普通的同步通信难以适应大规模分布式的物联网,以发布/订阅为代表的异步通信机制难以满足像物联网这种实时性较高的要求,因此物联网中间件通信范式设计也是中间件实际运行所面临的重要挑战。


此外,由于物联网资源的能量限制、用户的服务质量要求、大量感知设备的接入和管理、可靠性要求等,传统通用的中间件无法完全满足物联网应用开发的需求。与此同时,在物联网中间件技术开发中还存在着安全、实时数据服务、容错性和其他组件的引入等设计难题。



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