一种基于环境上下文一致性的统一处理系统、方法

摘要

本发明公开了一种基于环境上下文一致性的统一处理系统，包括：用户界面展示模块，用于输入应用场景依赖和选择系统配置，展示一致性检测的结果；应用场景依赖解析模块，用于得到环境上下文数据、一致性约束和约束相关的上下文集合模式；配置解析模块，用于根据系统配置实例化调度策略、检测技术和运行方式；调度策略模块，用于根据读取的环境上下文数据判定是否调度一致性约束检测；检测技术模块，用于根据调度策略模块给出的检测指令判定是否运行一致性约束检测，输出一致性错误报告和辅助报告。本发明能够支持系统用户简单方便地在各个应用场景中使用已有调度策略和检测技术的组合，支持并集成了现有一致性处理的主流调度策略与检测技术工作。

说明书

技术领域

本发明涉及软件分析和输入验证技术领域，具体而言涉及一种基于环境上下文一致性的统一处理系统、方法。

背景技术

近年来，得益于无线通信和传感器技术的不断发展，智能设备(例如智能手机、智能手表和平板电脑等)得到越来越了广泛的应用，这些智能设备上的应用程序通常会使用设备搭载各类传感器来感知周围的环境信息，并根据这些信息来调节自身的行为。例如，温控系统会利用温度传感器来感知当前的室内温度，以此来维持室内温度的相对稳定；自动驾驶系统会通过GPS传感器获取车辆的实时GPS信息，以此提供导航服务；健康检测系统会利用脉搏传感器来监测用户的脉搏和心率信息，以此提供改善身体健康的建议。这些使用通过传感器感知的环境信息，来自适应调节改善自身行为的应用程序被上下文感知程序，而帮助程序改善自身行为的环境信息被称为环境上下文。

理论上，准确无误的上下文信息能够正确指导上下文感知程序调节改善自身行为。然而实际上，考虑到环境噪声和传感器精度的影响，传感器在采集环境上下文数据时会不可避免地产生误差，因此程序得到的环境上下文信息很有可能不准确、甚至是相互冲突的，造成上下文不一致问题，进而导致使用这些数据的上下文感知应用提供错误的服务，例如，自动驾驶系统的GPS定位数据可能存在误差，将车定位到错误的位置，从而造成导航失败。因此，程序在使用上下文信息之前，对其进行一个预先的一致性判定至关重要。由于直接判定上下文信息的准确性十分困难，因此通常的解决方式是根据程序的使用场景预定义一系列不被可违反的一致性约束，在运行时，利用这些一致性约束来检测环境上下文，若发现有一致性约束被违反，程序就能避免使用这些环境上下文信息。

虽然，已经有许多工作在调度策略或检测技术方面对上下文一致性检测进行了研究，但还存在一个问题，就是目前已有的工作的开发与实现相对独立，且它们针对的应用场景都不尽相同，因此在相互集成和比较存在较大难度。因此，每当要使用其一种或多种工作并进行调度策略与检测技术的组合时，常常需要针对自己的应用场景对已有工作进行重新实现，造成大量的重复性工作。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种基于环境上下文一致性的统一处理系统、方法，既能以统一的接口有机地整合并使用各种已有调度策略和检测技术的组合，又允许用户利用在这个统一的接口的基础上拓展新的调度策略和检测技术，并支持在不同的应用场景间快速迁移本系统。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明实施例提出了一种基于环境上下文一致性的统一处理系统，所述统一处理系统包括：

用户界面模块，用于输入应用场景依赖和选择系统配置，以及展示一致性检测的结果；

应用场景依赖解析模块，用于对输入的应用场景依赖进行解析，得到对应的环境上下文数据、一致性约束和约束相关的上下文集合模式，判定其是否合法；

配置解析模块，用于对输入的系统配置进行解析，根据系统配置实例化调度策略、检测技术和运行方式，实例化的调度策略和检测技术两两组合，判定解析结果是否合法；其中，运行方式包括静态检测和动态检测两种；

调度策略模块，用于管理系统支持的多种调度策略算法，以及根据读取的环境上下文数据判定是否调度一致性约束检测；

检测技术模块，用于管理系统支持的多种检测技术算法，以及根据调度策略模块发送的检测指令运行一致性约束检测，输出一致性错误报告和辅助报告；

当运行方式为静态检测时，直接读取本地环境上下文数据并给予充分的运行时间进行一致性检测，当运行方式为动态检测时，由客户端的传感器感知模拟现实场景中环境上下文，通过网络从客户端读取模拟数据进行实时的一致性检测。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

进一步地，所述调度策略模块采用统一的调度接口实现了多种相关调度策略，包含ImmedSched、BatchSched、GEAS-ori和GEAS-opt，并支持在这个统一接口的基础上拓展新的调度策略。

进一步地，所述检测技术模块采用统一检测的接口实现了多种相关检测技术，包含ECC、Con-C、GAIN和PCC，并支持在这个统一接口的基础上拓展新的检测技术。

进一步地，所述应用场景依赖解析模块包括：

环境上下文数据解析器，根据数据格式和含义实现系统提供的接口来自定义默认数据解析器，用于对输入的环境上下文数据进行解析；

一致性约束解析器，默认采用一阶逻辑语言的解析器形式，用于对输入的一致性约束进行解析；

上下文集合模式解析器，用于解析与约束相关的上下文集合模式，每个模式都描述了需要满足的特定一致性约束的环境上下文的特征，将符合特征的环境上下文构成一个集合。

进一步地，用于输入的环境上下文数据、一致性约束和约束相关的上下文集合模式的格式将以用户手册的形式给出。

进一步地，所述辅助报告包括检测耗费时间信息、检测误报和检测漏报信息。

进一步地，所述一致性错误报告和辅助报告由用户界面模块以图文结合的方式展示，用户界面模块同时还展示环境上下文数据的数据量和数据间隔。

进一步地，所述调度策略模块根据统一调度策略接口实现ImmedSched、BatchSched、GEAS-ori和GEAS-opt算法，并支持利用这个接口将新的调度策略算法嵌入到系统中，并在用户界面模块添加相应的配置选项。

进一步地，所述检测技术模块根据统一检测技术接口实现ECC、Con-C、GAIN和PCC算法，并支持利用这个接口将新的检测技术嵌入到系统中，并在用户界面模块添加相应的配置选项。

第二方面，本发明实施例提出了一种基于环境上下文一致性的统一处理方法，所述统一处理方法基于权利要求1-9任一项中所述的基于环境上下文一致性的统一处理系统执行，包括：

S1，由用户界面模块接受应用场景依赖和相关配置信息，转步骤S2；

S2，由应用场景依赖解析模块解析输入的场景依赖，包括环境上下文数据、一致性约束和约束相关的上下文集合模式，并判定它们是否合法，若合法转步骤S3，否则转步骤S1；

S3，由配置解析模块解析输入的配置，包括根据配置实例化调度策略、检测技术模块以及选择运行方式，并判定是否合法，若合法转步骤S4，否则转步骤S1；

S4，判定运行方式，若为静态检测转步骤S5，动态检则等待客户端模块的网络连接接收环境上下文数据，接收到数据后转步骤S5；

S5，由调度策略模块根据本地或远程(静态或动态)读取的环境上下文数据判定是否调度一次一致性约束检测，转步骤s6；

S6，由检测技术模块运行一次一致性检测，判定是否结束检测，若结束则退出，否则转步骤S4。

本发明的有益效果是：

本发明提出的基于环境上下文一致性的统一处理系统封装了各个调度策略和检测技术的实现细节，提供可自定义的环境上下文数据解析器，并为系统用户提供友好的操作界面，使得系统用户能够简单方便地在各个应用场景中使用已有调度策略和检测技术的组合，并支持自定义的调度策略和检测技术拓展。

附图说明

图1是本发明实施例的基于环境上下文一致性的统一处理系统的结构示意图。

图2为本发明实施例的两种运行方式(静态检测和动态检测)的示意图。

图3为本发明实施例的系统的运行流程图。

图4为本发明实施例的主用户界面图。

图5为本发明实施例的系统的客户端用户界面图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。

需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例一

图1是本发明实施例一的基于环境上下文一致性的统一处理系统的结构示意图。本实施例可适用于通过服务器等设备统一处理基于环境上下文一致性的情况，该系统可以采用软件和/或硬件的方式实现，并可集成在电子设备中，例如集成服务器设备中。

参见图1，该统一处理系统具体包括用户界面模块、应用场景依赖解析模块、配置解析模块、调度策略模块和检测技术模块。该统一处理系统作为服务端安装在服务器设备中，根据运行方式类型决定是否与指定客户端设备连接。

(一)用户界面模块

此模块包含主要用户界面和客户端界面。若配置选择的方式为静态检测，主用户界面负责数据读入、配置选择并进行一致性检测的具体执行与结果展示；若配置选择的运行方式为动态检测，则应用场景依赖中的环境上下文数据不需要在主用户界面选择输入，而是另外通过客户端界面经网络发送到，主用户界面则作为服务端界面。

1.主用户界面

主用户界面，用于应用场景依赖的输入和系统配置的选择，并负责展示一致性检测的结果。该系统的用户可以通过用户界面模块在服务端输入应用场景依赖以及配置调度策略、检测技术和运行方式。

用户输入并配置的一致性约束检测结果将会由此主用户界面模块展示，以图文结合的方式展示了一致性错误的汇报、误报和漏报数，以及一致性检测的进度和检测耗费的时间，并且展示了环境上下文数据的数据量和数据间隔。图4为本发明实施例的主用户界面图。如图4所示，本发明实施例的用户界面分为上下两个部分，上半部分为结果展示区，下半部分为功能选择区。

功能选择区的主要功能选择包括：

(1)模式文件：选择一个描述上下文集合的模式文件。

(2)规则文件：选择一个描述一致性约束的规则文件。

(3)检测技术：通过组合框选择检测技术。

(4)调度策略：通过组合框选择调度策略。

(5)运行方式：通过组合框选择运行方式。

(6)数据文件：选择一个环境上下文数据文件，该选择仅在静态检测下可选，动态检测的数据由客户端发送，无需选择。

(7)对比文件：仅在动态检测可选，默认静态检测产生的一致性错误报告为相应动态检测的对比文件，若在动态检测时选择相应的对比文件，则会在动态检测过程中展示一致性错误的误报和漏报情况。

(8)并发线程：仅在检测技术为Con-C等利用并发技术的工作下有效可选。

(9)启动：完成各项输入和配置后点击启动检测，若配置和输入有错误或不完整，则弹出错误信息。

(10)终止：终止当前的一致性检测。

(11)退出：退出当前程序。

(12)帮助：获取用户手册，参阅更为详细的信息。

结果展示区具体展示的内容如下：

(1)已检测的数据量：以柱状图的形式展示当前已检测的环境上下文数据量。

(2)数据间隔：展示环境上下文采集的时间戳间隔，包括相邻两条上下文数据的瞬时间隔和在一段时间内的平均间隔。

(3)检测进度：以进度条的方式展示检测的进度。

(4)模式数和规则数：显示用于一致性约束检测的约束个数和相应的模式个数。

(5)检测时间：展示当前一致性约束检测所耗费的时间。

(6)一致性错误数：包括汇报数、误报数和漏报数。

2.客户端界面

图5为本发明实施例的系统的客户端用户界面图。在本发明实施例中，客户端模块仅用于动态检测运行方式，负责将客户端本地的环境上下文数据按序发送到作为服务端的主用户界面。

如图5所示，本发明提出的基于环境上下文一致性的统一处理系统的客户端包含以下几个功能选项：

(1)端口选择：若服务端选择动态检测则和随机给出链接端口号，客户端根据端口号对应进行选择。

(2)数据文件：选择一个要发送到服务端的环境上下文数据文件。

(3)发送进度：以进度条的方式展示环境上下文数据的发送进度。

(4)启动：点击后开始按环境上下文数据采集的时间戳间隔发送数据。

(5)终止：点击后终止当前数据发送。

(6)退出：点击退出客户端。

(二)应用场景依赖解析模块

应用场景依赖包含该场景下的环境上下文数据、一致性约束和与约束相关的上下文集合模式，其格式和书写方式可以单独在系统中以用户手册的形式给出。本发明实施例的应用场景依赖解析模块用于负责解析用户输入的环境上下文数据、一致性约束和约束相关的上下文集合模式，并判定其是否合法，如果不合法，则终止本次检测，返回用户界面重新接收应用场景依赖和系统配置。

由于用户输入的应用场景依赖由相应的应用场景依赖解析模块来解析，该应用场景依赖解析模块对应的包含三个部分：一是环境上下文数据解析器，系统提供默认数据解析器，但一般需要用户根据数据格式和含义实现系统提供的接口来自定义解析器，这个设计也使得用户可以在不同应用场景下迁移该系统；二是一致性约束解析器，一致性约束一般采用一阶逻辑语言描述，因此系统默认提供一阶逻辑语言的解析器；三是约束相关的上下文集合模式，每个模式都描述了需要满足特定一致性约束的环境上下文的特征，符合特征的环境上下文构成一个集合，系统提供默认的模式解析器。

(三)配置解析模块

配置解析模块用于对输入的系统配置进行解析，根据系统配置实例化调度策略、检测技术和运行方式，判定其是否合法；其中，运行方式包括静态检测和动态检测两种。如前所述，静态检测运行方式是由位于服务端的核心功能模块直接读取本地环境上下文数据并给予充分的运行时间进行一致性检测，而动态检测运行方式是模拟现实场景中环境上下文由客户端的传感器感知，然后通过网络将数据发送到服务端进行实时的一致性检测的过程。

用户配置的调度策略、检测技术和运行方式由配置解析模块解析，该配置解析模块根据用户配置分别实例化具有各自统一接口的调度策略和检测技术模块，使得系统中实现的调度策略和检测技术可以两两组合，然后根据解析得到的运行方式运行一致性检测过程，其中静态检测方式仅需运行服务端进行本地一致性约束检测，而动态检测方式需要在启动运行服务端完成后，再运行启动客户端，由客户端将环境上下文数据发送到服务端进行远程一致性约束检测。

图2为本发明实施例的两种运行方式(静态检测和动态检测)的示意图。静态检测的优势是它给检测过程充分的检测时间，保证能够准确检测环境上下中存在的所有一致性错误，但是，它存在的问题是它不能处理一些现实生活中存在的实际情况，例如，在现实中，上下文感知程序通常是C/S架构的，程序所需要的上下文信息大多是由客户端的传感器感知并通过无线传输发送给在服务器端上下文感知程序，并在使用这些信息之前进行一致性约束检测。若某个时刻发送到服务器端的上下文信息过多(工作负载大)，而一致性检测的处理的过程很慢，导致接收到的上下文信息不能够被及时检测，就有可能造成某些上下文信息的丢失(网络丢包)，进而导致一致性错误的误报和漏报。静态检测无法模拟上述场景，所以它给出的检测结果不足以反映在现实情景下某种检测技术或调度策略对检测效率及准确度的提升。因此，我们在系统中添加了动态检测方案，它的优势是能够完全模拟现实生活中感知程序的工作方式，包括在工作负载过大时，网络的丢包、延迟等情况对上下文一致性约束检测的影响。同时支持静态检测和动态检测的方式，不仅能够发挥它们各自的优势，还能进一步弥补各自的缺陷，用户可根据自身实际应用场景进行选择。

(四)调度策略模块

调度策略模块用于管理调度策略算法，以及根据读取的环境上下文数据判定是否调度一次一致性约束检测。

调度策略模块作为核心功能模块之一，位于系统的服务端，负责决定何时调度一次一致性检测，该模块使用统一的接口实现了多种相关调度策略，包含ImmedSched、BatchSched、GEAS-ori和GEAS-opt，并支持在这个统一接口的基础上拓展新的调度策略。

用户除了配置使用调度策略模块中自带的调度策略算法，还可以基于该模块提供的统一接口实现新的调度策略，由于模块对外暴露的接口是统一的，因此用户能够高效地将新的调度策略算法嵌入到系统中，并仅需在服务端的用户界面模块中添加相应的配置选项后就能立即使用这个新的调度策略。

(五)检测技术模块

检测技术模块用于管理检测技术算法，以及根据调度策略模块发送的检测指令运行一次一致性约束检测，输出一致性错误报告和辅助报告。

检测技术模块同样作为核心功能模块之一，位于系统的服务端，负责使用对应的算法进行一次一致性检测，该模块使用统一的接口实现了多种相关检测技术，包含ECC、Con-C、GAIN和PCC，并支持在这个统一接口的基础上拓展新的检测技术。

用户不仅能够配置使用检测技术模块中已有的检测技术算法，而且可以根据该模块提供的统一接口实现新的检测技术，由于模块对外提供的接口是统一的，因此用户将新的检测技术算法嵌入系统后，仅需在主用户界面模块中添加对应的配置选项就能无缝地使用这个新的检测技术。

本发明提出的基于环境上下文一致性的统一处理系统通过用户友好的界面输入应用场景依赖、检测技术/调度策略配置和运行方式配置，经过应用场景依赖解析和配置解析，系统实例化指定的检测技术和调度策略进行一致性约束检测，最后输出一致性错误报告和其他辅助报告(如检测时间、误报和漏报等)。该统一处理系统封装了各个调度策略和检测技术的实现细节，提供可自定义的环境上下文数据解析器，并为系统用户提供友好的操作界面，使得系统用户能够简单方便地在各个应用场景中使用已有调度策略和检测技术的组合，并支持自定义的调度策略和检测技术拓展。

实施例二

图3为本发明实施例的系统的运行流程图。本发明实施例提出了一种基于环境上下文一致性的统一处理方法，包括：

S1，由用户界面模块接受应用场景依赖和相关配置信息，转步骤S2。

S2，由应用场景依赖解析模块解析输入的场景依赖，包括环境上下文数据、一致性约束和约束相关的上下文集合模式，并判定它们是否合法，若合法转步骤S3，否则转步骤S1。

s3，由配置解析模块解析输入的配置，包括根据配置实例化调度策略、检测技术模块以及选择运行方式，并判定是否合法，若合法转步骤S4，否则转步骤S1。

S4，判定运行方式，若为静态检测转步骤s5，动态检则等待客户端模块的网络连接接收环境上下文数据，接收到数据后转步骤S5。

S5，由调度策略模块根据本地或远程(静态或动态)读取的环境上下文数据判定是否调度一次一致性约束检测，转步骤S6。

S6，由检测技术模块运行一次一致性检测，判定是否结束检测，若结束则退出，否则转步骤S4。

本发明实施例二的统一处理方法可以通过本发明实施例一的统一处理系统实现，能够实现系统用户简单方便地在各个应用场景中使用已有调度策略和检测技术，并支持自定义的调度策略和检测技术拓展的组合的目标。

实施例三

本申请实施例提供了一种电子设备，包括处理器、存储器、输入装置和输出装置；电子设备中，处理器的数量可以一个或多个；电子设备中的处理器、存储器、输入装置和输出装置可以通过总线或其他方式连接。

存储器作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的检测方法对应的程序指令/模块。处理器通过运行存储在存储器中的软件程序、指令以及模块，从而执行电子设备的各种功能应用以及数据处理，即实现本发明实施例所提供的基于环境上下文一致性的统一处理方法。

存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器可进一步包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至电子设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与电子设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入，可以包括键盘、鼠标等。输出装置可包括显示屏等显示设备。

实施例四

本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如前所述基于环境上下文一致性的统一处理方法。

当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的基于环境上下文一致性的统一处理方法中的相关操作。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。