基于iocp的无线传感器网络中间件的设计与实现

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1、学校代码：10406分类号：TP311.5学号：130085212004南昌航空大学硕士学位论文（专业学位研究生）基于IOCP的无线传感器网络中间件的设计与实现作者：刘经伟导师：舒坚申请学位级别：硕士学科、专业：软件工程所在单位：软件学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：南昌航空大学DesignandImplementationofWirelessSensorNetworkMiddlewareBasedOnIOCPAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterOnSoftwareEngineerbyJingweiLiuUndertheSupervisionof

2、Prof.JianShuschoolofsoftwareNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2016摘要无线传感器网络中间件是介于底层无线传感器网络和上层应用程序之间的软件体系结构，它不仅屏蔽了底层网络的复杂性和异构性，而且也为上层应用提供统一的开发接口。并发是底层网络上报数据的基本属性，并发处理能力是衡量一个中间件平台性能的基本指标。良好的并发处理能力可以提高整个平台的数据处理能力，从而提高平台的系统性能。本课题参与江西省高等学校科技落地计划项目（基于虚拟接入面向服务的物联网中间件，No.KJLD14054)，主要研究无线传感器网络

3、中间件的并发处理问题。本文简单概述无线传感器网络中间件的分类。从编程支持角度，介绍五类无线传感器网络中间件体系结构，并分析每种中间件体系结构的特性；同时阐述现有并发处理的研究现状。在此基础上，设计并实现基于完成端口机制（I/OCompletionPort，IOCP）的并发处理系统。该系统使用重叠I/O技术对平台出现的问题进行异步处理。考虑到本文中物联网中间件平台入口模块的功能，将模型中的单句柄数据和单I/O数据进行扩展，实现对客户端信息和I/O数据包信息的管理，然后利用完成端口模型维护的工作者线程完成对异步I/O数据包的处理，完成并发处理。通过模拟多个并发连接和并发数据对基于I/O完成端口

4、的中间件平台入口并发处理系统进行性能测试，探究并发连接和并发数据的处理情况。实验表明，基于I/O完成端口的并发处理系统并发处理性能良好，同时CPU利用率较低，也无内存泄露情况。与现有基于多线程模型的平台入口相比，I/O完成端口能够及时接受并发连接，也能够及时处理上报的并发数据，并且每秒处理的并发数据数量也很稳定，在相同时间内处理并发数据量比基于多线程模型的平台入口更多，验证出基于I/O完成端口的并发处理系统性能更加优越。关键词：无线传感器网络中间件；并发处理；完成端口IAbstractMiddlewareforwirelesssensornetworksisasoftwarearchite

5、cturebetweenthenetworklayerandtheapplicationlayer,thenitnotonlycanshieldtheunderlyingnetworkcomplexityandheterogeneity,butalsocanprovideaunifieddevelopmentinterfacefortheupperlevelapplication.Concurrencyisanessentialpropertyoftheunderlyingnetworksreporteddata.Concurrentprocessingcapabilityisthebas

6、icindicatorsofamiddlewareperformance.Goodconcurrentprocessingcapabilitycanimprovethedataprocessingabilityofthewholeplatform,soastoimprovetheperformanceofthesystem.ThisthesisisinvolvedintheprojectofscienceandtechnologyprojectofJiangxiprovince(Internetofthingsmiddlewarebasedonvirtualaccessandservice

7、s-oriented,No.KJLD14054).Itfocusesontheconcurrentprocessingofthemiddlewareforwirelesssensornetwork.Inthisthesis,abriefviewispresentedonwirelesssensornetworksmiddleware.Itintroducesfivekindsofmiddlewarearchitectur