توسعه مکانیزم تأمین زمینه در معماری مدیریت زمینه

محاسبات فراگیر اخیراً به عنوان جدیدترین الگوی محاسبات، مطرح شده و کاربردهای گسترده ای در حوزه های مختلف یافته است. هدف آن، فراهم کردن سرویس های آگاه به زمینه در هر مکان و هر زمان برای کاربران است. برنامه های کاربردی آگاه به زمینه آجرهای ساختمانی محاسبات فراگیر محسوب می شوند که مبتنی بر شناسایی، جمع آوری و استفاده از اطلاعات وضعیتی محیط (زمینه) هستند. از این رو توسعه انفرادی چنین برنامه هایی بسیار دشوار است و نیازمند حمایت سیستم میان افزاری است. طراحی میان افزار برای محیط های محاسبات فراگیر گام مهمی در جهت تحقق این نوع محاسبات است. سیستم مدیریت زمینه مهم ترین بخش چنین میان افزاری است که به طور خلاصه با گردآوری اطلاعات زمینه از فراهم کننده های زمینه، تجمیع آن و در نهایت تأمین اطلاعات زمینه مورد نیاز برنامه های کاربردی سروکار دارد. به طور کلی موضوع این پایان نامه، طراحی سیستم مدیریت زمینه است. طراحی چنین سیستمی با چالش هایی مواجه است که از جمله آن به محدودیت های زیرساخت سخت افزاری، طبیعت پویای محیط و تحرک موجودیت ها می توان اشاره کرد. در پروژه ای اروپایی تحت عنوان "احساس در خانه" در سال 2010 و 2011 یک معماری برای سیستم مدیریت زمینه پیشنهاد شد که دارای دو اشکال عمده است. اول اینکه مبتنی بر یک سرور متمرکز است که باید به تعداد زیادی درخواست در هر لحظه پاسخ دهد و دیگر اینکه مکانیزم تأمین زمینه آن برای استفاده کاربران از نظر دستیابی شفاف نیست. مسأله کلی این پایان نامه رفع دو اشکال فوق است. به این منظور با مبنا گرفتن معماری مدیریت زمینه پروژه "احساس در خانه"، معماری یک سیستم مدیریت زمینه با ویژگی های توزیع شدگی ساختار، پشتیبانی از قابلیت بازاستفاده از فراهم کننده های زمینه، گسترش پذیری و شفافیت از دید کاربران پیشنهاد شده است. جهت در نظر گرفتن محدودیت های دستگاه های محاسباتی محیط فراگیر، سیستم مدیریت زمینه در دو لایه طراحی شده است: لایه سبک وزن که بر روی دستگاه های محاسباتی کاربران و لایه سنگین وزن که بر روی سرورهای اختصاصی قرار می گیرد. کاربران به‎طور مستقیم سرویس های خود را از لایه سبک وزن که بر روی دستگاه محاسباتی آنها نصب است دریافت می کنند اما قسمت اصلی این سرویس ها در لایه سنگین وزن قرار می گیرد. جهت رفع چالش تحرک موجودیت ها، یک فضای نام یکنواخت جهت شناسایی یکتای موجودیت ها پیشنهاد گردیده است. مکانیزم هایی جهت ثبت فراهم کننده زمینه و تأمین زمینه در سیستم مدیریت زمینه پیشنهادی طراحی شده است. مکانیزم تأمین زمینه پیشنهادی از الگوی انتشار-اشتراک جهت تأمین اطلاعات زمینه موردنیاز برنامه های کاربردی بهره می برد. همچنین مکانیزم تأمین زمینه پیشنهادی دیگری تحت عنوان مبتنی بر اجتماع برنامه های کاربردی، برای سرورهای بزرگ میزبان فراهم کننده های زمینه پیشنهاد و طراحی شده است. در نهایت، از روش "بررسی معماری مبتنی بر سناریو" جهت ارزیابی معماری پیشنهادی با توجه به معیارهای قابلیت بازاستفاده، گسترش پذیری، شفافیت و توزیع شدگی استفاده شده است. به این منظور یک مطالعه موردی با استفاده از چندین سناریوی مطرح در ارزیابی معماری های مدیریت زمینه انجام شده و معماری پیشنهادی با معماری پروژه "احساس در خانه" مقایسه گردیده است. جهت ارزیابی مکانیزم تأمین زمینه پیشنهادی مبتنی بر اجتماع نیز از تحلیل احتمالاتی به همراه شبیه سازی کامپیوتری استفاده شده است. نتایج ارزیابی ها نشان دهنده کارایی معماری مدیریت زمینه پیشنهادی و مکانیزم تأمین زمینه مبتنی بر اجتماع است.