OpenHarmony啃论文成长计划--普适计算初探，分布式软总线关键技术/ost.51cto.com我们来自OpenHarmony开发者成长计划：精品论文团队，在欧建深教练的带领下研究论文。我们是TCCS团队，都是为了TheChildCollectingShells。“我不知道在世人眼里我是什么样子，对我来说，我就像一个在海边玩耍的男孩，偶尔寻找一块光滑的鹅卵石或更漂亮的贝壳来取悦自己，真相茫茫大海横亘在我面前，我一无所获。”——牛顿这篇4800字的文章用了不到几分钟的时间看完，这篇介绍的主要作者是来自TCCS团队的张俊豪.虽然我什么都看不懂，但我想即使你是一个什么都不懂的新手，我们还是希望你通过我们的系列文章了解分布式软总线通信，你不仅要震惊，还要明白1.前言我们知道（在上一篇文章中提到），实现分布式软总线通信的总体步骤大概是以下几步！也就是第一步是设备的发现和连接，手动发现和设备之间的连接演变为自迪发现。那么发现的前提是首先需要硬件能力的虚拟化。因此，本文从设备虚拟化入手。我们参考了几篇论文。2、什么是虚拟化？要想了解什么是虚拟化，自然首选是找一篇中文评论，通过一篇中文评论，我们很容易理解整个虚拟化技术的总体框架，这也让我们站在巨人的肩膀上看世界。首先，我们找到了朱军红等人对虚拟化技术的分析[1]。看完文章我们知道，虚拟化技术主要是对计算机底层的物理硬件资源、操作系统和应用程序API资源进行抽象和集中。虚拟化技术作为连接上下层的中间件，通过上下层的耦合提高了架构的灵活性。也就是说，虚拟化技术实现了物理内存资源和存储资源的抽象管理，以及应用程序多任务的共享运行和管理。虚拟化技术主要包括平台虚拟化、资源虚拟化和应用虚拟化。平台虚拟化分为全虚拟化、半虚拟化、硬件辅助虚拟化、部分虚拟化和操作系统虚拟化。全虚拟化主要是将底层的CPU、内存、存储等硬件资源完全虚拟化，同时软件资源与虚拟化平台无缝对接。同时，虚拟机可以直接访问底层硬件资源，无需通过宿主操作系统访问；半虚拟化主要通过修改部分主机操作的访问级别来实现虚拟主机与主机操作系统之间的数据交互；硬件辅助虚拟化主要是指硬件资源提供虚拟监控结构支持，实现虚拟机的独立运行；部分虚拟化是指通过VMM模拟内存地址空间，实现资源共享和线程无关；操作系统级虚拟化是指多个虚拟机在同一台主机上独立运行，不同的虚拟主机之间互不影响。资源虚拟化技术是指在计算机底层硬件资源（磁盘、CPU、电源等）上建立一个抽象层，通过这个抽象层为上层应用提供服务。该层主要用于平衡硬件资源的使用。常见的资源虚拟化技术包括存储虚拟化、网络虚拟化和计算虚拟化。应用虚拟化技术是指为应用创建一个独立于操作系统的虚拟运行环境，将应用所依赖的运行环境和硬件资源虚拟化。目前，应用虚拟化技术主要包括应用流、远程桌面服务、桌面虚拟化。好了，看了这么多，是不是发现自己看不懂了？还是感觉跟我们需要的设备虚拟化有关系但又好像没有关系？或者感觉方向有点偏了？是的，那我们再看一篇文献，这是张浩的设备虚拟化技术在家庭物联网中的应用[2]。如果我们要把上面提到的所有虚拟化方面都弄清楚，又是一个浩大的工程，而且这个过程已经偏离了我们的轨道，所以我们直接转向正确的方向一步一步去挖掘，希望大家通过我们。发掘之路可以为我自己的研究提供一些启发。在科学研究理论方面，支撑物联网发展的信息技术也层出不穷，其中普适计算理论相对成熟。在泛在计算所描述的环境中，日常生活中具有计算和通信能力的各种对象可以从物理空间映射到信息空间并以泛在服务的形式表现出来，进而通过无缝集成、自发交互等方式形成智能空间.在这个空间里，存在着大量不同的系统平台、不同的通信协议、不同的存储方式、不同厂商的设备。实现这些异构设备之间的互联互通、互联互通，正是当前物联网技术需要解决的问题。因此，实际上实现设备虚拟化的主要技术方案是普适计算。3、普适计算的未来与前景1991年，施乐PARC前首席科学家MarkWeiser首先提出了普适计算的概念。他强调将计算能力嵌入到自然环境和日常生活中，让人们专注于任务本身（这与鸿蒙系统分布式软总线子系统的目标一致吗？），而参与任务的计算机从中消失人们的视线。这也意味着，普适计算的目的在于将传统桌面计算的“显式交互”转变为未来的“隐式交互”。1990年代后期，马克·韦瑟提出的普适计算理念开始受到国际社会的广泛关注和接受。围绕这一理念，许多相关的研究项目相继展开，普适计算已成为一个极具影响力和活力的研究领域。但对于普适计算的准确定义，目前还没有统一的标准。根据不同的研究方向和侧重点有不同的理解，但他们的目标是一致的，即“建立具有通信和计算能力的环境，同时使人与环境逐渐融合在一起”。国内普适计算领域专家、清华大学徐光友教授等给出了定义：“普适计算是物理空间和信息空间的融合，人们可以在其中随时随地、透明地获取信息数字服务”。其中，“随时随地”强调的是在任何时间、任何地点，我们无需坐在电脑前就可以获得想要的服务；而“透明”是指无需花费太多时间即可获得服务的全过程。并且注意，服务的整个交互过程对用户来说是透明隐式的。例如：当我们下班回家站在门口时，门会自动打开，房间里的灯也会打开。这是一个典型的普适计算应用场景。简而言之，普适计算的目的就是让人们摆脱以计算机为中心的桌面计算时代，进入以人为中心的计算时代。4.普适计算概述的一集上面我们了解了普适计算的历史，下面我们从技术的角度来讨论一下普适计算的实现和要点。首先，我们先找了一篇外文论文ASURVEYONUBIQUITOUSCOMPUTING（普适计算调查）[3]，但是在我花了1小时看完这篇阿三（印度大哥的昵称）出品的论文之后做研究，emmmmm，我发现我浪费了1个小时。....不过也不算浪费，至少还有收获。我发现三哥提出的框架和分布式软总线很像，但是三哥只提了一个思路，并没有去探究核心技术原理和解读，而是搞了一个社会调查。.....下图是三哥提出的架构图！老实说，我不是很理解这张图。虽然文中附了个简单的介绍，还附了一堆无用的话，欢迎大家交流。下面解释结构。它包括各种类型的传感器和执行器以及用于处理它们的驱动程序和控制器，它还包括各种配置文件，例如用于优化处理资源的资源配置文件、用于管理用户设置和偏好的用户配置文件、用于控制流程执行的执行配置文件.多任务调度器模块用于高效地处理多个任务并支持应用程序中的多任务环境。多用户输入处理程序和虚拟用户环境模块为多个用户以及上下文和用户设计管理提供支持。用户数据库模块有助于对用户进行身份验证。其他模块，如工具、监控、复制、通信、本地化等，支持泛在计算应用中的各种功能。5.普适计算核心技术初步研究这是我们在本文中引用的第四篇论文：普适计算：技术影响概述[4]。这是一篇SSCI论文，比上一篇更权威。这次我们从这篇文章开始我们的研究。这份文件是2010年发的，到现在已经有些年头了，所以我们只是选择性地看了，我们的文章很难一下子说清楚这么大的一个方面是的，还是循序渐进吧，爷爷们观众们，一点一点地看吧。本文首先介绍什么是普适计算，然后列出普适计算在各个国家的发展情况（当然这个发展是截至2010年的），然后介绍普适计算的技术基础，其次是应用，还有规律，如何媒体对这项技术的看法，我们文章的重点是对普适计算技术基础的初步探索。通过这一部分，我们希望能让我们对普适计算有一个基本的了解。当然，如果你对本文的其他部分感兴趣，我也可以把论文分享给你。好的，让我们开始吧！是不是像英语课？，“通信技术，尤其是移动通信，被认为是普适计算的关键技术。”，翻译过来就是：通信技术，尤其是移动通信技术，是普适计算的关键技术。前面我们提到设备虚拟化的关键技术是普适计算，文中提到的普适计算的关键技术是通信技术。除了移动通信技术，我们现在还有很多强大的短距离通信技术，比如鸿蒙分布。软总线所拥有的技术包括前面提到的NFC、WiFi、红外、USB等。先来看看我们之前的架构图。我们可以理解为普适计算在底层硬件层面构建了基础的互联互通，并实现了相关的物联网协议，我们将在下一篇普适计算相关的计算协议中详细讲到。从技术角度来看，普适计算将分两个阶段实现：第一个阶段，也就是笔者当时所处的阶段：目前的第一个阶段，首先会利用auto-ID技术的可能性，特别是在RFID领域，它有助于为现实世界中的物体和人配备信息技术。尤其是在商业环境中，这可以实现无缝通信，这是各种（新）应用程序的基础。这些主要用于更有效地控制流程和物料流。对于私人用户而言，这一阶段会出现新的信息服务，移动设备将通过这些服务进行升级。新功能和特性的技术先决条件是设备性能的提高和adhoc网络进一步小型化的可能性。简单点说，在当时的第一个阶段，首先是借助RFID等自动识别技术，将现实中的人和物进行匹配，尤其是在商业环境中实现无缝沟通，比如我们可以现在随处可见与手机配对的蓝牙耳机、智能手表、扩展显示屏等。最初将人和事物联系起来是第一步。第二阶段：普适计算的第二阶段的特点是越来越多地将以前独立的解决方案和单个终端设备集成到一个完全网络化的信息系统中。这可能导致传统设备被专用设备（例如）或可穿戴设备“环境界面”和“响应环境”取代，这些设备将被许多用户共同使用。传感器的增加使用将使这些系统能够识别他们的用户和环境，从而在一定程度上自主处理识别任务。简而言之，就是将之前与人配对的独立设备连接起来，将它们集成到一个完全网络化的信息系统中，这可能会导致传统设备被取代比如我们可能不再需要专门的电视看电视，而是需要连接扩展屏实现视频播放功能，需要连接旁边的音箱实现音频播放功能，而这连接过程自动实现，不用自己到处连接或布线，同时可能会加入传感器，区分用户和tasks而不是自己切换和调整。例如，如果它识别出你说的是播放电视，如果你是它，它就会播放学习视频，而你在远处的4岁表弟说播放视频时，就会播放喜羊羊与灰太狼。就是独立识别用户和环境。我们可以理解为普适计算的第一阶段是连接单个人和物，第二阶段是通过网络将所有的物连接起来，打通任督二脉，实现所有对象的互连都必须屏蔽不同协议之间的差异，那么不同协议有哪些相同点和不同点呢？我们如何通过和连接？下一节我们将通过横向分析不同的网络协议来进一步讨论分布式软总线！参考文献：[1]朱军红，唐铭根，孙雪山．虚拟化技术分析[J]．计算机知识与技术,2016,12(04):229-230.DOI：10.14004。[2]张浩．设备虚拟化技术研究及其在家庭物联网中的应用[D].湘潭大学,2013.[3]MeshramV,MeshramV,PatilK.泛在计算综述[J].ICTACT软计算期刊,2016,6(2):1130-1135.[4]FriedewaldM,RaabeO.普适计算：技术影响概述[J]。远程信息处理与信息学,2011,28(2):55-65.更多信息请访问：与华为官方共建的鸿蒙技术社区https://ost.51cto.com
