0 引言
射頻識別(Radio Frequency Identification， RFID)中間件是在物理RFID閱讀器和上層應(yīng)用軟件之間的一層軟件，RFID中間件屏蔽了各種不同的閱讀器傳輸標(biāo)準(zhǔn)，使上層應(yīng)用軟件得到統(tǒng)一、不變的數(shù)據(jù)和控制接口;另外，它還能對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和過濾，產(chǎn)生用戶定制的數(shù)據(jù)報(bào)表。在大規(guī)模應(yīng)用RFID技術(shù)時，將產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，應(yīng)用RFID中間件將使數(shù)據(jù)處理和傳輸變得相對簡單。中間件的承上啟下作用使RFID系統(tǒng)設(shè)計(jì)更為靈活，維護(hù)更為簡單，不論是后端應(yīng)用程序的變化，還是前端閱讀器變化，都不會影響另外一端，省去維護(hù)多對多連接的復(fù)雜性問題。
RFID中間件是RFID技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用規(guī)模發(fā)展的產(chǎn)物，當(dāng)今市場上已有一些產(chǎn)品，如：SUN、Microsoft和BEA的RFID中間件產(chǎn)品，然而，這些產(chǎn)品大都是運(yùn)行在PC機(jī)或服務(wù)器端，由于網(wǎng)絡(luò)帶寬有限，海量的數(shù)據(jù)要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，大量無效的數(shù)據(jù)都要集中在服務(wù)器端，服務(wù)器必須對海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、過濾并按照確定的業(yè)務(wù)規(guī)則使數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成用戶需要的、有意義的數(shù)據(jù)，這種復(fù)雜的處理必會增加服務(wù)器的壓力，影響系統(tǒng)的性能。在發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障時，也容易造成數(shù)據(jù)的丟失等。
隨著技術(shù)的進(jìn)步，移動設(shè)備(如PDA等)的內(nèi)存存儲能力、CPU的處理能力不斷增強(qiáng)，這也使得設(shè)計(jì)一種面向移動設(shè)備的RFID中間件成為可能。針對這種技術(shù)發(fā)展趨勢，本文提出了一種面向移動設(shè)備的可靈活部署的RFID中間件SeaMobileMiddleware(SMM)。SMM能有效利用移動設(shè)備的內(nèi)存、CPU等空閑資源，在數(shù)據(jù)發(fā)往服務(wù)器之前做一系列的預(yù)處理，優(yōu)化原始數(shù)據(jù)，降低網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器壓力，并在網(wǎng)絡(luò)故障時自動存儲數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的一致性。
1 RFID中間件SMM系統(tǒng)架構(gòu)
系統(tǒng)架構(gòu)對系統(tǒng)整體性能有很大影響，針對移動設(shè)備特點(diǎn)，給出了一種面向移動設(shè)備的可靈活配置RFID中間件SMM系統(tǒng)架構(gòu)，如圖1所示。
SMM的系統(tǒng)整體架構(gòu)包括三大模塊，其中：最下層為Device模塊，負(fù)責(zé)把物理的真實(shí)設(shè)備抽象為系統(tǒng)的Device對象;中間層為Task Manager模塊，是SMM的核心模塊，負(fù)責(zé)處理用戶和上層應(yīng)用系統(tǒng)的一切命令，把標(biāo)準(zhǔn)的XML命令轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的Task對象并執(zhí)行，以用來控制Device對象;最上層是用戶接口(User Interface，UI)模塊，是基于標(biāo)準(zhǔn)的Java swing開發(fā)的圖形界面，使用戶可以在本地方便地控制Device對象。同時，SMM也提供標(biāo)準(zhǔn)Web service接口，方便其他遠(yuǎn)程系統(tǒng)控制和管理移動設(shè)備。
通過為移動設(shè)備提供本地UI和遠(yuǎn)程管理接口，SMM可以使用戶自定義流程，通過過濾和篩選將原始標(biāo)簽數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成用戶想要的有意義數(shù)據(jù)。Task Manger提供的基于XML的標(biāo)準(zhǔn)接口也為SMM提供了很好的擴(kuò)展性和兼容性。
1.1 Device模塊
由于目前的Tag、Reader等種類繁多，標(biāo)準(zhǔn)各不相同，RFID中間件的核心功能一個就是屏蔽閱讀器傳輸標(biāo)準(zhǔn)的差異，為上層提供統(tǒng)一的接口。SMM通過抽象，把不同種類RFID閱讀器、PDA等移動設(shè)備作為不同類型Device對象進(jìn)行處理，并為每種Device配置Rule、Dispatcher和Driver三種屬性。不同Tag發(fā)出的原始數(shù)據(jù)通過Driver適配變?yōu)榻y(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，通過Rule將統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化成上層系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)，然后通過Dispatcher把數(shù)據(jù)發(fā)送到所需的上層應(yīng)用程序中。
1)Driver：考慮到實(shí)際應(yīng)用中的Tag、Reader的多樣性，Driver對不同類型Reader數(shù)據(jù)進(jìn)行適配處理，對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一和格式化。SMM架構(gòu)中內(nèi)置了缺省的Driver，負(fù)責(zé)處理當(dāng)前大部分流行的Reader.同時，針對特殊需求，用戶可以開發(fā)特定Driver完成特殊Reader及Tag的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。
2)Rule：Rule可以自定義特定業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)過濾規(guī)則，從而把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成上層應(yīng)用程序需要的有意義的數(shù)據(jù)。
比如：通過Rule配置提取同一個廠商生產(chǎn)的Tag的數(shù)據(jù)。
3)Dispatcher：Dispatcher定義數(shù)據(jù)分發(fā)路徑，為數(shù)據(jù)提供路由功能?？梢宰远xDispatcher，從而把數(shù)據(jù)發(fā)送到用戶需要的上層應(yīng)用程序中。另外，系統(tǒng)提供了離線Dispatcher，用于設(shè)備離線時的數(shù)據(jù)處理。當(dāng)設(shè)備處于離線狀態(tài)時，系統(tǒng)會把數(shù)據(jù)保存在嵌入式移動數(shù)據(jù)庫"Olite"上，當(dāng)系統(tǒng)連線時，離線Dispatcher自動將保存在"Olite"數(shù)據(jù)庫的歷史事件發(fā)送到上層應(yīng)用程序中，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動同步。
基于抽象思想，Device模塊把各種不同RFID閱讀器等抽象成不同對象。通過配置Rule、Dispatcher和Drive屬性等管理真實(shí)設(shè)備，將來源不同的Tag數(shù)據(jù)格式化為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，并按用戶定義的規(guī)則過濾數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)的上層系統(tǒng)中。
1.2 Task Manager模塊
RFID中間件的另一核心功能是對外提供標(biāo)準(zhǔn)接口，便于上層應(yīng)用程序調(diào)用和二次開發(fā)[10].SMM中Task Manager模塊通過管理所有命令和任務(wù)執(zhí)行提供標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出。
Task Manager模塊具有如下功能：1)接受各種XML命令，解析XML命令找到對應(yīng)的任務(wù)對象并執(zhí)行后把結(jié)果封裝成標(biāo)準(zhǔn)的XML返回給調(diào)用者;2)提供高效的任務(wù)隊(duì)列來處理各種各樣的XML命令;3)提供動態(tài)的日志隊(duì)列使用戶能夠?qū)崟r監(jiān)控設(shè)備的相關(guān)信息。
基于Task Manager模塊，SMM提供圖形界面和Web Service兩種類型的請求來控制和管理移動設(shè)備，以使用戶獲取所需的數(shù)據(jù)。如果是SMM內(nèi)部請求，則提供標(biāo)準(zhǔn)的Java API;如果是外部請求，則提供基于XML的標(biāo)準(zhǔn)Web接口。圖3給出了Task Manager的實(shí)現(xiàn)流程。在模塊中，上層應(yīng)用程序通過HTTP協(xié)議把標(biāo)準(zhǔn)XML命令發(fā)送到SMM，SMM通過內(nèi)嵌的輕型HTTP Server Jetty處理各種HTTP請求。Jetty接受到標(biāo)準(zhǔn)的XML請求后，把各種XML命令給Task Manager模塊，Task Manager解析XML格式的命令后，通過Java反射得到對應(yīng)的Task對象。如果Task對象是同步的，則調(diào)用Task執(zhí)行方法，返回相應(yīng)結(jié)果并轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)XML給Jetty服務(wù)器;如果Task對象是異步的，則放到任務(wù)隊(duì)列里面去，返回為空。
任務(wù)隊(duì)列通過線程按照先進(jìn)先出的方法來執(zhí)行任務(wù)。為展示Task執(zhí)行過程，本文給出設(shè)備啟動過程展現(xiàn)上層應(yīng)用程序控制設(shè)備的過程。
