【Alljoyn】Alljoyn学习笔记五 AllJoyn开源技术基础概念解析

AllJoyn开源技术基础概念解析

摘要: 总线(Bus) 实现P2P通信的基础 AllJoyn 的底层协议类似于D-Bus，相当于是跨设备分布式的 D-Bus 总线附件(Bus Attachment) 每一个连接到总线上的Alljoyn应用程序被称为总线附件，可用C++或Java编写 每个总线附件 ...

总线(Bus) 实现P2P通信的基础 AllJoyn 的底层协议类似于D-Bus，相当于是跨设备分布式的 D-Bus 总线附件(Bus Attachment) 每一个连接到总线上的Alljoyn应用程序被称为总线附件，可用C++或Java编写 每个总线附件有独一的名称(unique name)，当每次连接到总线时自动分配 每个总线附件可以有一个易读的名称(well-known name)，用于标识服务，例如“org.alljoyn.bus.addressbook” 总线接口(Bus Interfaces) 类似于Java中的接口，定义了方法、信号处理函数和属性 所有总线方法(Bus Methods)可使用简单或复杂的数据类型（数组、结构等）作为参数和返回值 总线对象(Bus Objects) 用于实现总线接口，每个总线对象实现一个或多个总线接口 处理远程方法调用(Remote Method Calls)和发出信号(signals)、消息(messages) 总线对象通过总线附件注册到总线上 每个总线对象有一个类似于文件路径的路径名，例如/org/AllJoyn/Games/chess，用于远程方法调用 代理总线对象(Proxy Bus Object) 一旦总线附件之间建立连接，应用程序创建一个代理总线对象，实现远程方法调用(Remote Method Calls)并准备好从总线上接收信号(signals) 远程方法调用是同步的，信号则是异步的且可以一对多（广播）或一对一 service 和 client P2P 应用中提供服务的一方称为 service，使用服务的一方称为 client 一个应用程序可以同时是 service 和 client（例如chat） session 在宣告服务后，service 需创建一个或多个 session，client 发现服务后加入 session 每个 session 有一个 session port，类似于 socket 通信中的 port session 的两种情形： point-to-point session：两个 peer 之间交互 multipoint session：多个 peer 加入同一个 session，组成一个 group AllJoyn daemon——实现P2P通信的核心 daemon通过进程间通信（IPC）与应用程序通信，应用程序只与 daemon打交道 daemon提供一个抽象层处理所有的网络传输、消息路由、命名空间管理等 整个AllJoyn系统相当于一个虚拟总线，连接多个AllJoyn daemons和总线附件 daemon是用 C++编写的 native程序，运行在不同操作系统上的 daemons可实现互联 在应用程序启动之前必须先启动daemon AllJoyn daemon 在 Android 上的三种实现形式 第一种：Android app（AllJoyn.apk） 只支持 WiFi/TCP 传输 无需 root 权限 第二种：纯C++编写的可执行程序，在 adb shell 下运行（alljoyn-daemon） 若使用 WiFi 传输无需 root 权限 若使用 Bluetooth 传输需 root 权限，且蓝牙协议栈限定用 bluez 可在 init.rc 中自动加载 第三种：与应用程序捆绑在一起（bundle），不需要单独启动daemon 适用于发布基于AllJoyn开发的应用程序 设备发现和建立连接的过程 注册(Register): 连接在总线上的对象为自身进行注册 宣告(Advertise): 连接在总线上的对象通过IP组播（multicast）宣告自身的存在 发现(Discover): 发现其他对象的存在 在使用蓝牙时借助蓝牙本身的 SDP 进行发现 设备连接过程示意图： 设备之间通信的方式 远程方法调用（同步） Signal（异步） Raw session（直接 socket 通信，应用程序可选择基于 TCP 或 UDP ）

Alljoyn的优势

AllJoyn是一个中性平台系统，旨在简化邻近异构分布式移动通信网络系统。这里的异构性不仅表示不同的设备，而且可以是具有不同操作系统和不同类型的设备（例如个人电脑、手机、平板电脑和消费性电子产品），并且使用不同的通信技术。

开源

AllJoyn是在Apache Version 2.0 license授权下作为一个开源项目进行开发的。这代表所有的AllJoyn代码库都是可供查阅的，并且鼓励开发者进行补充和改进。如果AllJoyn缺少某个功能，你可以对此作出改进和贡献。如果你在嵌入式设备中使用AllJoyn，或者有任何技术性问题，我们开源社区中的众多参都会愿意提供帮助和指导。AllJoyn的代码库可以在http://www.alljoyn.org中获得。

操作系统的独立性

AllJoyn提供了一个抽象层，允许AllJoyn及其应用程序运行在多个操作系统平台上。AllJoyn支持大部分的标准Linux发行版本包括Ubuntu等，并可以运行在Android 2.2和更高版本的智能手机和平板设备上。AllJoyn还在常见版本的Microsoft Windows操作系统上进行了测试和验证，包括Windows XP和Windows7。

开发语言的独立性

目前，开发人员可以使用C++或Java语言来创建应用程序。其它语言的支持也将很快面世。

物理网络和协议的独立性

现在，网络设备支持许多的通信技术。AllJoyn提供了一个抽象层，它为底层网络协议栈定义了统一的接口，使得软件工程师可以相对容易地添加和安装新的网络。
最近，Wi-Fi联盟发布了一个Wi-Fi Direct规范，这将允许点对点的Wi-Fi连接。并且Wi-Fi Direct的网络硬件模块也正在积极开发中，它将为AllJoyn开发者增加Wi-Fi Direct功能和可用网络选项的预关联发现机制。

动态配置

通常情况下，移动设备在使用过程中会到达不同的地点，并不断与各种网络进行连接和断开。这意味着它的IP（互联网协议）地址可能会改变，网络接口可能无法使用，服务可能是短暂性的。
AllJoyn可以获知当前服务的断开和新服务的出现，并创建新的连接（如果需要）。AllJoyn准备作为Wi-Fi Hotspot 2.0技术的应用层，这种技术旨在提升手机和信号发射塔对Wi-Fi热点的漫游透明度。
有些情况下，网络拓扑结构对分布式应用程序的性能至关重要。蓝牙网络配置成微微网会比配置成分布式网络达到更好的性能。AllJoyn在内部对这些配置进行管理，而不需要开发人员对每种网络技术的具体特性进行任何了解。

广播和发现服务

当设备需要交互时，必须进行某种形式的广播和发现服务。在静态网络的时代，人作为管理员对设备之间通信作出了精确的安排。最近，零配置网络的概念已经得到了普及，尤其是苹果的Bonjour和微软的Plug and Play技术。我们也看到，现有技术的发现机制如蓝牙服务发现协议，和新兴机制如Wi-Fi Direct P2P发现规范。而AllJoyn提供了一种广播和发现服务的抽象，可以简化定位和应用服务的流程。

安全

分布式应用程序中安全性的固有模型是应用程序到应用程序的。不幸的是，在许多情况下，网络安全模型并不匹配这种固有的协定。例如，蓝牙协议就要求必须在设备之间进行配对。使用这种方法，一旦设备配对成功，两个设备上的所有应用程序都会得到授权。但是当考虑更多比蓝牙耳机更强大的设备时，这就不可取了。例如，两台笔记本电脑通过蓝牙进行连接，那么更精细的安全控制是非常有必要的。AllJoyn在设计上对这种复杂的安全模型提供了广泛的支持，特别是应用程序到应用程序的通信。

对象模型和远程方法调用

AllJoyn采用了一种易于理解的对象模型和远程方法调用（RMI）机制。AllJoyn重新实现了总线协议，基于D-BUS规范和扩展D-BUS协议，以支持分布式设备。

软件组件

根据标准的对象模型和总线协议可以规范各种接口组件。Java接口声明提供的一个与本地实现实例进行交互的规范，也采用了大致相同的方式。AllJoyn对象模型中提供了一个独立于语言的规范，来实现远程交互。
规范中考虑了多种接口的实现，从而可以支持应用程序通信的标准定义。这对于软件组件是可以实现的技术。软件组件已经成为了许多现代系统的核心部分，例如Android系统，它定义了四个主要的组件类型作为与Android应用框架进行交互的唯一渠道；或者在微软系统中，它使用了组件对象模型（COM）系统的子节点。
我们期待出现丰富的接口定义，以实现概述一节中描述的情景。AllJoyn项目希望与用户进行合作，共同定义和公布标准接口支持，并实现共享。