本發(fā)明提供一種操作系統(tǒng)的能力抽象方法，具體涉及一種工業(yè)物聯(lián)泛在操作系統(tǒng)的能力抽象方法，屬于操作系統(tǒng)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、工業(yè)物聯(lián)是通過互聯(lián)網(wǎng)連接到工業(yè)應(yīng)用的傳感器和儀器設(shè)備，該網(wǎng)絡(luò)采用物聯(lián)感知和通信技術(shù)收集工業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，目的是優(yōu)化生產(chǎn)過程、提高生產(chǎn)效率、降低制造成本、改善產(chǎn)品質(zhì)量，最終實(shí)現(xiàn)將傳統(tǒng)工業(yè)提升到智能化的新階段。

2、泛在計(jì)算(ubiquitous?computing)認(rèn)為計(jì)算是廣泛存在的，未來的計(jì)算機(jī)可以嵌入到人類生活、生產(chǎn)和社會(huì)活動(dòng)環(huán)境中的各種不同物體，通過數(shù)據(jù)收集和處理、信息綜合和分析以及知識(shí)生成和表示，實(shí)時(shí)生成“智能環(huán)境”，擴(kuò)展在人類生活的方方面面的感知、認(rèn)知理解、分析決策能力。

3、工業(yè)物聯(lián)泛在操作系統(tǒng)是在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下服務(wù)于多樣化泛在計(jì)算應(yīng)用的開發(fā)運(yùn)行和適應(yīng)演化的系統(tǒng)軟件平臺(tái)。作為一種操作系統(tǒng)，其本質(zhì)上仍然是提供資源虛擬化和應(yīng)用編程接口的一個(gè)軟件層，核心是如何提供合適的抽象。因此，構(gòu)建工業(yè)物聯(lián)泛在操作系統(tǒng)要研究如何認(rèn)識(shí)工業(yè)物聯(lián)的計(jì)算環(huán)境與該環(huán)境中各種支持實(shí)現(xiàn)感知、計(jì)算、通信、執(zhí)行、服務(wù)等能力的異構(gòu)資源，以及工業(yè)物聯(lián)場(chǎng)景下的泛在應(yīng)用的本質(zhì)特征，為其提供有效的抽象模型，以更好地凝練應(yīng)用共性，更有效地管理資源。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種工業(yè)物聯(lián)泛在操作系統(tǒng)的能力抽象方法，通過最基本的資源虛擬化技術(shù)來對(duì)泛在資源進(jìn)行抽象，構(gòu)建不同工業(yè)物聯(lián)泛在操作系統(tǒng)都必須要支持的核心功能，用以解決工業(yè)物聯(lián)場(chǎng)景下海量、異質(zhì)、異構(gòu)、自主等泛在資源的管理問題，同時(shí)適配動(dòng)態(tài)多變的上層應(yīng)用場(chǎng)景，滿足頻繁變化的應(yīng)用需求。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種工業(yè)物聯(lián)泛在操作系統(tǒng)的能力抽象方法，將工業(yè)物聯(lián)資源抽象為能力，為應(yīng)用提供對(duì)泛在資源的資源訪問和權(quán)限控制的抽象，該方法的步驟包括：

4、a.通過資源抽象層對(duì)泛在資源的處理，包括：

5、a1.對(duì)特定工業(yè)物聯(lián)場(chǎng)景下用于提供給上層應(yīng)用的所有泛在資源進(jìn)行封裝，所述泛在資源包括傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)硬件資源、物理硬件資源以及抽象資源，所述抽象資源包括物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫(kù)、工業(yè)物聯(lián)操作系統(tǒng)中的ai推斷框架等；

6、a2.使用驅(qū)動(dòng)程序和程序運(yùn)行庫(kù)的方式將不同種類的泛在資源轉(zhuǎn)變?yōu)榻y(tǒng)一化的編程接口，使得系統(tǒng)不需要對(duì)泛在資源具體的使用方式、驅(qū)動(dòng)程序的具體實(shí)現(xiàn)等涉及到異構(gòu)資源獨(dú)特性的細(xì)節(jié)進(jìn)行感知，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)于工業(yè)物聯(lián)場(chǎng)景下多樣復(fù)雜的各類資源的統(tǒng)一化管理，保證系統(tǒng)的泛在性；

7、a3.針對(duì)工業(yè)物聯(lián)下資源種類和數(shù)量變化的情況，通過新的驅(qū)動(dòng)程序插裝卸載的方式對(duì)資源管理集合進(jìn)行增加與刪除，將新的資源納入系統(tǒng)管理資源的范疇，保證泛在操作系統(tǒng)的靈活性，減少因資源變動(dòng)引入的系統(tǒng)再生成的代價(jià)，并通過統(tǒng)一的編程接口來管理資源；

8、b.在所述泛在資源抽象的基礎(chǔ)上建立工業(yè)物聯(lián)的能力抽象，包括：

9、b1.基于泛在資源抽象層提供的編程接口，將基于所管理的資源范圍生成相應(yīng)的能力模塊，對(duì)每一種資源進(jìn)行注冊(cè)，上層應(yīng)用通過能力使用資源；

10、b2.對(duì)于所有注冊(cè)的資源，通過能力定義層為其提供完整的管理，包括啟動(dòng)、關(guān)閉、撤銷和基于權(quán)限控制的分配能力；

11、b3.當(dāng)加入新的泛在資源或資源卸載后，還可根據(jù)資源抽象層提供的編程接口進(jìn)行資源管理列表的修改，實(shí)現(xiàn)能力的靈活調(diào)整；

12、c.將所述能力交予泛在操作系統(tǒng)的能力管理層進(jìn)行管理，包括：

13、c1.在資源啟動(dòng)之后，可以在能力列表中查找到資源所提供的能力，可以從上層調(diào)用(invoke)該能力，同時(shí)能力模型中還內(nèi)嵌了能力的傳遞(delegate)機(jī)制和能力回收(revoke)的功能，從而可以有效的對(duì)能力進(jìn)行管理；

14、c2.應(yīng)用可以通過能力的傳遞來獲得能力，使用能力，通過能力來管理底層的資源。不同應(yīng)用程序通過能力傳遞來獲取能力的使用權(quán)限。當(dāng)需要回收能力時(shí)，能力管理層控制回收分配給應(yīng)用的能力；

15、c3.能力的管理使用限制通信的方式來限制能力的傳遞，僅受信任的對(duì)象才可以與能力定義層直接通信，進(jìn)行能力交換，以此保證能力傳遞的安全性。能力管理層使用生成中間能力節(jié)點(diǎn)的能力傳遞方式來簡(jiǎn)化能力的回收；

16、d.實(shí)時(shí)監(jiān)控所述能力的使用情況和運(yùn)行狀態(tài)，針對(duì)工業(yè)物聯(lián)泛在操作系統(tǒng)中的各個(gè)任務(wù)，對(duì)其使用的能力進(jìn)行調(diào)度，包括：

17、d1.能力的調(diào)度由能力調(diào)度層進(jìn)行，將資源(r)映射到對(duì)于自動(dòng)機(jī)(am)上的函數(shù)f:r->am?；谀芰Φ娜蝿?wù)管理包括兩個(gè)平面：資源定義平面和控制平面。資源定義平面描述系統(tǒng)包含的所有資源和它們之間的連接關(guān)系，除了包含能力抽象的自動(dòng)機(jī)外，還包括了不同資源間的連接關(guān)系集合；

18、d2.控制平面負(fù)責(zé)對(duì)計(jì)算任務(wù)進(jìn)行調(diào)度和管理。將資源定義平面與控制平面分離，上層任務(wù)可以不關(guān)心下層的資源調(diào)度情況，只負(fù)責(zé)任務(wù)的邏輯編寫，簡(jiǎn)化應(yīng)用開發(fā)的復(fù)雜度；

19、d3.能力調(diào)度層定義一個(gè)任務(wù)為一個(gè)函數(shù)t:d╳am->d,該函數(shù)將數(shù)據(jù)d∈d通過某個(gè)自動(dòng)機(jī)的處理(自動(dòng)機(jī)來自資源的抽象)，轉(zhuǎn)換為新的數(shù)據(jù)d’∈d。同時(shí)，定義任務(wù)運(yùn)行的代價(jià)函數(shù)c:t->real,其將任務(wù)映射到廣義實(shí)數(shù)域real上。代價(jià)函數(shù)c表示任務(wù)運(yùn)行的綜合性代價(jià)，其包括了時(shí)間，功耗，用戶體驗(yàn)等一切與任務(wù)執(zhí)行質(zhì)量有關(guān)的因素，特別地，定義任務(wù)執(zhí)行失敗的代價(jià)為+∞?；谝陨隙x，控制平面負(fù)責(zé)的任務(wù)調(diào)度可表示為一個(gè)優(yōu)化問題，即將一個(gè)任務(wù)t分解為若干子任務(wù)序列t1⊙t2⊙t3…⊙tn,使得∑c(ti)最小。

20、進(jìn)一步，所述步驟b2具體為：在資源注冊(cè)的時(shí)候，通過參數(shù)傳遞資源對(duì)應(yīng)的操作，在資源注冊(cè)并啟動(dòng)后，從能力抽象中查詢并調(diào)用資源對(duì)應(yīng)的操作功能；異構(gòu)資源包括各種不同的操作，提供可擴(kuò)展的資源編程接口。

21、本發(fā)明的有益效果：

22、本發(fā)明提出的一種工業(yè)物聯(lián)泛在操作系統(tǒng)的能力抽象方法，將工業(yè)物聯(lián)資源抽象為能力，為應(yīng)用提供對(duì)工業(yè)物聯(lián)資源的資源訪問和權(quán)限控制的抽象，可以解決工業(yè)物聯(lián)海量、異質(zhì)、異構(gòu)、自主等泛在資源的管理問題，同時(shí)適配動(dòng)態(tài)多變的上層應(yīng)用場(chǎng)景，滿足頻繁變化的應(yīng)用需求，可以支持靈活多樣的資源虛擬化機(jī)制與異構(gòu)資源管理功能，側(cè)重于新型應(yīng)用模式下的應(yīng)用開發(fā)與管理支撐。

技術(shù)特征：

1.一種工業(yè)物聯(lián)泛在操作系統(tǒng)的能力抽象方法，其特征在于，將工業(yè)物聯(lián)資源抽象為能力，為應(yīng)用提供對(duì)泛在資源的資源訪問和權(quán)限控制的抽象，該方法的步驟包括：

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟b2具體為：在資源注冊(cè)的時(shí)候，通過參數(shù)傳遞資源對(duì)應(yīng)的操作，在資源注冊(cè)并啟動(dòng)后，從能力抽象中查詢并調(diào)用資源對(duì)應(yīng)的操作功能。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種工業(yè)物聯(lián)泛在操作系統(tǒng)的能力抽象方法，屬于操作系統(tǒng)領(lǐng)域。本發(fā)明將工業(yè)物聯(lián)資源抽象為能力，為應(yīng)用提供對(duì)工業(yè)物聯(lián)資源的資源訪問和權(quán)限控制的抽象，通過最基本的資源虛擬化技術(shù)來對(duì)泛在資源進(jìn)行抽象，構(gòu)建不同工業(yè)物聯(lián)泛在操作系統(tǒng)都必須要支持的核心功能，可以解決工業(yè)物聯(lián)海量、異質(zhì)、異構(gòu)、自主等泛在資源的管理問題，同時(shí)適配動(dòng)態(tài)多變的上層應(yīng)用場(chǎng)景，滿足頻繁變化的應(yīng)用需求，可以支持靈活多樣的資源虛擬化機(jī)制與異構(gòu)資源管理功能，側(cè)重于新型應(yīng)用模式下的應(yīng)用開發(fā)與管理支撐，本發(fā)明方法具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：郭耀,雷瀚文,曹東剛,陳向群,梅宏
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19