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)進行整合和過濾，產(chǎn)生用戶定制的數(shù)據(jù)報表。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)計更為靈活，維護更為簡單，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)品大都是運行在PC機或服務(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，這也使得設(shè)計一種面向移動設(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，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：考慮到實際應(yīng)用中的Tag、Reader的多樣性，Driver對不同類型Reader數(shù)據(jù)進行適配處理，對數(shù)據(jù)進行統(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)隊列來處理各種各樣的XML命令；3）提供動態(tài)的日志隊列使用戶能夠?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)隊列里面去，返回為空。

　　任務(wù)隊列通過線程按照先進先出的方法來執(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。

　　上層應(yīng)用通過HTTP（POST）方法把標(biāo)準(zhǔn)的XML命令發(fā)送到Jetty服務(wù)器上，格式如下：

　　Task Manager根據(jù)"action"的內(nèi)容，通過Java提供的反射機制得到相應(yīng)任務(wù)Start Device Task實例，并把相應(yīng)的設(shè)備名稱作為參數(shù)交給Start Device Task實例。由于Start Device Task是異步的，所以Start Device Task會放到任務(wù)隊列中執(zhí)行并且返回空。當(dāng)任務(wù)隊列執(zhí)行到Start Device Task任務(wù)時，Task Manager日志隊列會實時寫日志改變dev21和dev22的狀態(tài)，并返回到SMM的UI。

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　　同理，上層應(yīng)用也通過HTTP（GET）方法得到設(shè)備信息。

　　由于得到設(shè)備信息的Task是同步的，所以Jetty服務(wù)器會返回如下格式的XML信息給上層系統(tǒng)，包括：設(shè)備名、用戶定義的掃描時間間隔、設(shè)備狀態(tài)，以及driver、rule和dispatcher等相關(guān)信息。同理，外部應(yīng)用程序可以通過HTTP方法來增加、啟動、更新等操作來控制設(shè)備，從而可以動態(tài)改變"Device"的Driver，Rule，Dispatcher等屬性，有效篩選、過濾并按照確定的業(yè)務(wù)規(guī)則使數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成需要的、有意義的數(shù)據(jù)。

　　1.3　SMM的整合

　　作為一種面向移動設(shè)備的可配置RFID中間件，SMM需要與底層和上層進行有效整合，以發(fā)揮其功能。本文給出了一種SMM整合方案，如圖3所示。

　　本文提出的SMM的底層基于J2ME，可以安裝部署于WinCE、Linux、Symbain等多個面向移動設(shè)備的操作系統(tǒng)上。

　　在SMM整合架構(gòu)中，SMM安裝在各種不同的移動設(shè)備上，讀取不同類型的Tag、Smart Card的數(shù)據(jù)等，原始數(shù)據(jù)通過SMM轉(zhuǎn)化成用戶或者系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)，然后發(fā)送到上層系統(tǒng)中。

　　2　SMM性能分析

　　為了分析SMM性能，本文在PC機上使用微軟的移動設(shè)備模擬器Device Emulator搭建了WindowsMobile6.0仿真環(huán)境，并在仿真環(huán)境中安裝Java虛擬機crème.其中：仿真器處理器為ARM9207，主頻400GHz，內(nèi)存94.16MB.仿真實驗步驟如下。

　　1）啟動Windows CE的Java虛擬機，系統(tǒng)檢測顯示的內(nèi)存圖如表1.

　　2）基于CrEme啟動SMM，系統(tǒng)檢測顯示的內(nèi)存圖如表2所示。

　　3）關(guān)閉SMM的嵌入式服務(wù)Jetty，系統(tǒng)檢測顯示的內(nèi)存圖如表3所示。

　　由表1～3可知，運行CrEme的所需的內(nèi)存為Mc=559KB，SMM運行所需的總內(nèi)存Mt=1143KB，不開啟Jetty服務(wù)器所需的內(nèi)存為Mnj=847KB，SMM的嵌入式服務(wù)器Jetty所需的內(nèi)存為Mj=Mt-Mnj=296KB.關(guān)閉Jetty并除去CrEme消耗的內(nèi)存，SMM所需的資源Ms=Mt-Mj-Mc=288KB.可見，SMM對資源要求較低，完全可以適合資源有限的移動設(shè)備。

　　3　結(jié)語

　　針對RFID移動設(shè)備的發(fā)展趨勢，本文提出一種面向移動設(shè)備的可靈活配置RFID中間件SMM.SMM可以使上層系統(tǒng)和用戶靈活配置和管理移動設(shè)備，并在出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障時，保證數(shù)據(jù)同步和一致性。SMM對資源消耗較小，在移動設(shè)備資源有限的情況下可以充分利用移動設(shè)備的資源，通過過濾、分析等操作處理原始數(shù)據(jù)，為上層提供有意義的數(shù)據(jù)，并減少上層應(yīng)用程序的資源消耗，提高系統(tǒng)效率。