面向服务的移动云计算架构研究

面向服务的移动云计算架构瓦辛引用此版本：阿吉哈·瓦辛面向服务的移动云计算架构无处不在的计算。国立艺术与工艺学院- CNAM，2016年。英语NNT：2016CNAM1110。电话：01829893HAL Id：tel-01829893https://theses.hal.science/tel-018298932018年7月4日提交HAL是一个多学科的开放获取档案馆，用于存放和传播科学研究文件，无论它们是否已这些文件可能来自法国或国外的教学和研究机构，或来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire面向服务的移动云计算架构信息、电信和电子博士学校信息和通信研究Thankspar：阿吉哈·豪亚辛搜索：25 Novembre 2016获得国家艺术和技术Discipline/ Spécialité：INFORMATIQUEThurse dirigée par：MmeSamia BOUZEFRANEHDR，Arts et Métiers Paris报告员：M. Eric RENAWARDHDR，巴黎南部电信M. 张伟山，中国石油大学教授陪审团：Mme Leila SAIDANE« président du jury » Pr，Manouba UniversityMme Chantal TACONETHDR，巴黎南部Gaétan HAINSPr先生，巴黎东克雷泰伊大学Anne WEIHDR女士，CNAMM Nikolaos GEORGANTASChargé de recherche，INRIA2简历Le décuberances des objets mobiles et connectés accélèrent l'émergence d'applicationsmobiles qui emergent des niveaux élevés de réactivité et qui ， en retour nécessitent desresources de calcul intensif.这突出了应用程序的复杂性。Cela introduit le besoin de definirde nouvelles methodes pour réduire la complexité du logiciel et pour fournir un supportfacilitant réutilisation.Le paradigme du Cloud presente un grand potentiel pour apporter de nouveaux scénariosd'applications avec des applications locales countrifiées et en déportant la complexité vers desmachines centrales.Cette thèse vise à definir un cadre d'architecture pour le support des applications Cloudmobiles，ce travaille focalise notamment sur trois problématiques principales：1. La nécourité d'un cadre traitant des contraintes d'acquisition mobile （ limitation deresources，l'hétérogénéité.）2. Environnement variable et besoin de portability3. 挑战在于确保对远程执行服务进行全面控制的必要性。Le Cloud Mobile offre uneextension de resources sur les serveurs centraux et dans une vision plus large，les servicesMCC à travers la combinaison de dispositifs capacités physiques（mobilité，capacité.，等等）。而这些虚拟逻辑分布可以提供新的视角。在电话的上下文中，模块化是MCC应用程序支持效率的核心。为满足这种模块化的要求，面向建筑的服务成为首要任务。有了这个概念，SOA中的服务就不再是独立的了，它保证了系统的可扩展性和可扩展性，甚至包括应用程序的复杂性。此外，通过对服务资源的分离和接口，服务之间的依赖关系是动态的，服务可以重新利用。On a identifié dans la plate-forme OSGi（Open Service Gateway initiative）一个很好的SOA概念支持。Initialement introduite pour les systèmes embarqués，OSGi est nativementun système léger qui correspond à des appareils mobile et les limites des systèmes barqués.Comme première contribution ， on proposal de mettre en place une architecture orientéeservices（SOA）basée sur la platform OSGi pour mobile Cloud computing，whi prend encharge les modules de services basés sur Java en cours d'exécution sur les deux plats-formesmobiles et Cloud.介绍了OSGi的两种功能：客户端和服务端。SOA的原则是将“Andromodules”作为一个新的模块化概念平台来描述和介绍，以促进应用的发展。这一概念直接适用于移动开发系统，以实现最佳性能。La seconde partiepresésente une solution d'architecture MCC globale adaptée à trois acquisitions différents：Lepremier schéma est une concept centralisée oacquires les mobiles consomment les services.第二个方案代表了基于移动对移动合作的分布式概念。Et enfin face à un acquisitionhostile，un modèle 3-tiers est consideré，optimles cloudlets agissent comme des acquisitionsintermediaires entre les appareils mobiles et les serveurs de Cloud centrale.3Une Analyse de la performance de la solution est proposée pour chaque cas et celle-ci estcontrastée avec les performances de solutions existantes alternatives. On focalise ensuite surles enjeux de la sécurité dans un cadre distribué，et notamment l'intégrité des services MCCexécutés au sein des days distributions.提出了将安全OSGi的概念、安全通信协议以及包含安全体系结构的各个阶段相结合的方法。关键词：云计算，OSGi，移动云，应用框架，移动设计4英语简历移动设备和物联网加速了各种实时移动应用的出现，这些应用需要高水平的响应能力，并且反过来需要密集的计算资源，使得嵌入式系统中的应用的复杂性增加。这就需要新的方法来降低软件的复杂性，并提供支持，促进其重复使用。云计算范式具有巨大的潜力，可以通过简化的本地移动应用程序带来新的移动应用场景。本博士论文旨在为移动云服务定义一个移动设计框架，它主要关注三个问题：1. 需要一个框架来处理移动环境的限制（缺乏资源，异构性。2. 环境变化和可移植性需求3. 框架安全挑战：远程执行服务时的软件完整性控制。移动云计算通过云服务器提供无处不在的、按需的资源，并在更大的视野中，MCC服务看起来像什么以及如何结合物理设备能力（移动性、感知、大规模部署等）。虚拟实体分布式云服务可以提供重要的新视角。在这样的分布式和动态环境中，模块化和低耦合是构建高效MCC应用程序的关键。为了实现这种模块化，面向服务的体系结构允许解决这个主要挑战，因为SOA将应用程序分解为小的交互部分，以便这些组件可以卸载并作为单独的服务在多个设备上运行。在这个概念下，SOA中的服务是独立的和低耦合的，这确保了系统的可伸缩性，即使是复杂的应用程序。此外，通过元数据和接口与服务资源的分离，服务之间的依赖关系被动态管理，并且应用程序的片段，即，服务可以重用。我们在OSGi平台（开放服务网关倡议）中确定了对MCC服务的动态SOA设计的出色支持。OSGi最初是为嵌入式系统引入的，它本身就是一个轻量级系统，可以满足移动设备和嵌入式系统的限制。5作为第一个贡献，我们建议建立一个面向服务的架构（SOA）的基础上的OSGi（开放服务网关倡议）平台的移动云计算，支持基于Java的服务模块运行在移动和云平台。这是通过将OSGi整合到Android软件开发平台中来实现的，该平台与云上的远程OSGi进行交互。我们建议将OSGi集成为移动云框架，并探索适合客户端和提供商角色的模型。本文还介绍了一种新的模块化应用开发平台Andromodules该设计直接在移动操作系统上实现，以提供最佳性能。其次，我们提出了一个全球MCC架构解决方案，适用于三种不同的设计，这取决于应用领域的约束和执行环境：第一种方案是以云为中心的移动云设计，它为移动设备提供卸载功能，将其卸载到强大的以云为中心的服务器和远程服务消费中。第二种方案表示基于移动到移动（M2M）协作的分布式设计。最后，为了应对恶劣的环境，我们考虑了一个3层模型，其中cloudlet充当移动设备和中心云服务器之间的中间节点。我们探讨我们的面向服务的框架在每种情况下的性能，并将其与现有的替代解决方案进行对比。最后，本文重点研究了分布式框架的安全性，以及在远程实体中执行的MCC服务的完整性。本节提出通过结合OSGi安全概念、安全通信协议以及在框架本身的设计中包含安全性来保护框架。关键词：云计算，OSGi，移动云，应用框架，移动设计6简历Contexte et objectifsLa popularité des appareils mobiles tels que les smartphones et ， plus généralement ，lesobjets connectés ， offre des supports de communication et d'information omniprésents ，créant une dépendance dans tous les domaines allant de la viejoudienne aux services auxentreprises.等Les terminaux mobiles accélèrent l'émergence de diverses applications mobiles en temps réelqui exigent des niveaux de réactivité élevés et qui ， en retour ， exigent des resourcesinformatiques intensives compte tenu de la complexité de applications embarquées，ce quiintroduit le besoin de nouvelles méthodologies pour réduire la complexité du logiciel et defournir un support facilitant sa réutilisation.在这种情况下，云计算是一个巨大的潜力，可以通过移动应用程序的本地化来实现新的移动应用程序。随着云的强大，移动应用程序逐渐取代了云，并且安装和执行直接依赖于云。作为替代，通过简单的移动接口，可以直接访问和执行应用程序。在这一点上，我们主要关注三个问题La nécourité d'un cadre traitant des contraintes mobiles：L'Ennement Cloud mobile peut êtreun Ennement hautement hétérogène avec des capacités logicielles / matérielles et unevariation technologique parmi les appareils mobiles.在云计算的电话网络中，云计算服务中的多个应用程序集成的复杂性逐渐增加。相应地，移动服务管理局分发的服务偏离了研究批评的范围。2. Variabilité de l'Objecnement et besoins de portabilité ： le dépement de composantsmultiplatformes（Cloud，mobile et hybrid）pour les applications云移动是一个艰难的选择。实际上，移动组件可以替代不同的智能手机，因为云组件可以在所有基础设施上移动云。3. 框架安全：基础设施中间件中的另一个挑战云是逻辑完整的。Les services distribuéssont acquisits sur plusieurs núuds et puisque les services sont exécutés à distance，le clientmobile dispose de moyens limités pour garantir par aple que le service exécuté est le bonservice attendu.Cette thèse propose une solution d'ingénierie logicielle pour les services de Cloud MobileComputing incluant trois contributions principales：7贡献贡献1：我们提出了一个基于OSGi（开放服务网关）平台的面向云计算的架构AOS（Architecture OrientéeCeci est réalisé en progrant OSGi dans la plate-forme de décilpementde logiciels Android qui interagit avec Remote-OSGi sur le Cloud.我们建议将OSGi集成到移动云框架中，并探索适合客户端和第四代服务器的模式。贡献2：我们将千年挑战中心的提议适用于不同的建筑背景。Le premier contexte est lemodèle centrique traditionnel，optogles appareils mobile actent comme consommaquisitionde services acquisition. Le deuxième contexte est le modèle distribué offering la puissance del'interaction mobile-mobile offre des opportunités illimitées de services de valeur.最后，这三个上下文是一个架构，它引入了Cloudlet的概念。为此，我们将探索我们的干部队伍在服务方面的表现，并与现有的其他解决方案进行比较。贡献3：确保私有生活和使用云计算移动应用程序的用户和应用程序的完整性，这是一个非常重要的问题。在这一工作中，我们关注的是一个分布框架的安全以及MCC在遥远地区执行的服务的完整性。我们结合OSGi的安全概念、安全通信协议提出了框架的安全性建议，并将安全性纳入了相应的框架概念中。云计算移动Le Cloud computing Mobile （ MCC ） est defini comme un service permettant auxutilisacional mobiles ayant des resources restreintes d'étendre de manière adaptative lescapacités de traitement et de stockage en déportant de manière adaptente les tâches exigeentreen calcul et stockage sur les resources Cloud traditionnelles.“. Cette vision est correcte，maiselle considerère le Cloud Computing mobile comme un service à sens unique sur unmodèle“client / serveur”centralisé. Le cloud computing mobile ne peut être simplementillustré par la fusion des technologies de l'informatique mobile et du cloud computing.在移动云计算的发展中[6，7]，移动设备不意味着云服务的发展，而是提供基于云的检测服务。同样，一种移动设备可以捕获各种不同的船只的航行信息，包括无文件通信的船只信息、有关船只的信息、航行信息（同样，空气质量Ceci donne une vision pluslarge de ce à quoi pourraient ressembler les services MCC et comment la combinaison descapacités des dispositifs physiques（mobilité，detection，déploiement étendu，etc.）而虚拟企业则提供新的视角。移动物理系统的名称既考虑了本地化，也考虑了独特和相关的特征。Avec le Cloudcomputing ， ces systèmes peuvent être enregistrés ， suivis ， interrogés/recherchés àdistance，contrôlés，reproduits et analysés en corrélant les activités8相关的。L'activation de ces fonctionnalités peut grandement amélivement la knaissance de lasituation des future applications mobile par predication ou personnalisationLes architectures orientés Services et le MCC随着技术的发展，移动设备可以通过一个稳定的、安全的带进入网络中心。如今，Web服务发展成为一种通用通信模式，而具有Web服务的移动设备也被认为是面向服务架构的服务平台Il est intuitif d'étendre les services SOA aux appareils mobiles，whi sontessentiels dans les acquisition qui dependent de connexions non robustes dans les acquisitionmobiles.在MCC环境下，结合SOA范式和云计算的力量，SOA组件的模块化、动态性和可重用性使得系统的复杂性和约束性得到了很好的解决SOA的概念是基于一个架构，该架构定义了一个主要由三个部分组成的交互模式：1- Le fournisseur de services：Publie une description d'un service et de sa fournisseur en Üuvre.2- Le registre des services：conserve et met à jour l'arrivée ou le départ d'un service et le rendaccessible aux consommaidade services.3- Le consommateur de service ： consulte le registre de services et appelle les servicessouhaités.在这些申请的基础上，申请人可以在登记处申请服务，并提出服务要求。在SOA中，使用者可以在不了解服务的实现和复杂性的情况下访问服务，因为服务本身 没 有 简 单 的 接 口 。 Ceci est utile pour le consommateur de service qui néeclite unesimplicité d'accès au service et pour le fournisseur de services qui doit protéger le code sourcedu service.通过模块化，SOA允许利用现有的部分服务逻辑中的动态分布式应用程序。此外，SOA所使用的服务通过协议来描述服务的传输和消息的分析，这些协议并不详细描述这些服务的特性，但可以引导用户使用这些服务。Les caractéristiques de l'architecture orientée services peuvent permettre de résoudre certainsdes principaux défis de l'ingénierie logicielle dans le cloud computing.模块化是SOA的核心概念之一，因为SOA将应用程序分解为小的交互方，以便在不同的服务中对多个优先级的组件进行收费和执行。有了这个概念，SOA的服务就不再是独立的，也不再是相互关联的，因为它保证了系统与应用程序复合体的不断发展。此外，由于中间体的分离和服务资源的接口，服务之间的依赖关系是动态的，应用方也是如此，因此，服务可能是可利用的。服务管理以服务合同为基础，以保证服务和通 信 的 一 致 性 。L'encapsulation de service traite de l'hétérogénéité de l'acquisition ，enpermettant à tout logiciel d'être exécuté9在一个建筑的角落里。La ségrégation entre l'interface de service et son contenu，égalementappelée abstraction de bobute noire ， devant la complexité de l'acronement ， limite laknaissance de la logique de service au contrat.OSGi une plateforme SOA adaptéeOSGi（Open Service Gateway Initiative）是一个基于Java语言的服务平台。OSGi介绍了一种面向架构的服务，这种服务允许在不同的程序组成部分之间建立一种更高的独立性。Il est introduit par l'OSGi Alliance [46]，une organisation fondée en mars 1999，quiregroupe plus de 35 industriels et laboratoires（IBM，Nokia，Philips，BMW，Motorola，Sun Microsystems，etc.）.OSGi联盟的首要动机是在法律行政部门中确定过渡设施的行政管理模式，这是为了更好地利用提供的服务。OSGi Initialement conçu pour les acquisitions réseau de réseaudomestique et de captain（ce qui explique sa légèreté），a rapidement couvert de nombreuxcontextes d'application tels que l'automatisation，l'automobile，les télécommunications etl'industrie.Un bundle est une unité logique sous la form d'un fictionary Jar contenant le code compilé，les resources de service et les metadonnées.Les métadonnées sont stockées dans le fictionary Manifest.mf. Le fiction Manifest.mf estutilisé par l'infrastructure pour definir les exigences et les dependances de l'ensemble，ainsique les packages et les services partagés.Un bundle peut buffer son interface sans échanger les classes de resources.在Java的上下文中，一个bundle是一个fictionary Jar simple。OSGi fournit un système d'interaction hautement évolué entre les bundles basés sur les paketsImport et Export.这些包裹在捆包中是统一的。他 没 有 在 OSGi 的 捆 绑 包 中 L'interaction du package est basée sur un modèle publish /subscribe.它意味着一个共同的服务者或一个需要服务的客户。Le même package peut agir acquisition ément en tant que serveur et client pour différentsservices.为了对出口商或进口商进行测量，在舱单上指定一个包装。Adaptation OSGI au contexte mobile localAndroLix：在第一次见面时，我们发现一个叫做AndroLix的接口，它提供了一个OSGi间的通信，通过Android平台上的Android接口定义语言（AIDL）。L'accès à Felix -l'implémentation du framework OSSi - se fait via un mécanisme decommunication RPC“appel de procédure à distance”. AndroLix fournit aux clients unedescription AIDL contentes différentes methodes implémentées par ce service.在AndroLix中 ，chaque application Android est definie comme un couple composé d'un bundle FelixOSGi et d'une application Android apk.Le bundle specifie dans l'entrée Import-package nonseulement les packages dont il a besoin ， mais aussi les packets nécessaires à l'apkcorrespondant.10Le role du bundle associé est de représenter l'application dans le framework Felix，c'est-à-dire que le bundle garantit la résolution des dendances de l'application apk avant soninstallation et peut accéder à d'autres bundles Felix s'ils sont requis par l'application apk.Une architecture SOA OSGi pour les services云移动在AndroLix的介绍中，OSGi集成了Android平台的形式，用于执行本地化。第一次捐款是在分配的背景下进行的。服务的提供者和消费者是在两个单独的节点中进行的，两个节点之间的通信是通过一个无文件的网络进行的。Pour permettre l'interaction entre lesbundles de plates-formes Android （ consommateur de services ） et les services Cloud（fournisseur de services），nous utilisons Remote OSGi：R-OSGi.R-OSGi est une plate-forme middleware distribuée qui étend la spécification OSGi centraliséeet standard de l'industrie pour prendre en charge la gestion des modules distribués.Nous avonsutilisé R-OSGi en bundle du côté Cloud et nous avons intégré le bundle associé au sein desplates-formes Android en tant que service bundle proxy.如图5.3所示，客户群通过称为远程服务的R-OSGi集合实现远程连接，并在应用程序执行之前验证其存在。L'infrastructure de client de service prend soin d'importer le servicedistance en établissant un point de terminaison de proxy local，whi est une instanciation del'ensemble R-OSGi et en le connectant au point de terminaison distance.R-OSGi permet à uneapplication OSGi centralisée d'être distribuée de manière progrente aux limites de service enutilisant des proxies.Le proxy R-OSGi est independently des services OSGi locaux. Le protocole R-OSGi sur leproxy est utilisé pour effectuer des invocations distantes au service d'origine，situé sur lenÜud Cloud ， et les événements du serveur Cloud sont érés de manière martente vers lepériphérique mobile et se produisent comme s'ils étaient émis par un bundle local.解 决 方 案 模 块 化 和 légère pour les platformes de dépementAndroidLa précédente solution OSGi Felix tente de fournir une modularité en cauches intermediairesentre l'application et le système d'exploitation.实际上，在这个解决方案中，为了执行本地捆绑包服务，Android应用程序（apk）在执行Android API时执行捆绑代理，因此中间件OSGi的代理需求称为捆绑包需求。Le bundle recherche des packages élémentaires de lamachine virtuelle Java，puis la couche OS mobile déclenche la capacité physics. Ce processd'exécution permet des impacts négatifs en termes de performance des applications de bout enbout.我们的动机是在Android操作系统中引入一个新的SOA OSGi原语。在这一部分，我们提出了一个新的适应SOA在移动环境中的集成原始SOA OSGi直接在沙发OS Android中。Notre solution vise à déciliel basé sur des compoants qui imémente lemodèle de compoant de service avec des capacités de modularité et de réutilisabilité.因此，如果不引入中间件多接口，模块化和动态性就无法得到保证。La solution proposéeimplémente un modèle basé sur des composants appelés Andro-modules，whi rend la couchesystème d'exploitation Android orientée nativement vers le service.11Le fiction Manifest contient des informations d'ordre exécutif et non exécutif.非执行信息主要来自Andromodules版本、作者和其他人的描