嵌入式操作系統系列(五)
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2003-02-01 00:00
前言:
傳統的PDA只是個人的記事或行動娛樂工具,然結合關鍵行動商務、嵌入式數據庫、多媒體、語音辨識、Java和網絡通訊于一身的Windpad,確實將原本單純的PDA升級成為企業M化服務中不可或缺的一環,也為3G/2.5G電信網絡應用提供了一個良好的企業內容服務典范。對Linux這個具有悠久歷史的操作系統來說,WindPad計畫的成功,卻是代表著Linux跨入普及運算的一個新紀元。
用Linux來當Embedded System 的系統平臺已經不是什么新鮮事了,但從IBM與資策會共同合作開發的智能型手持式平臺WindPad身上,Linux卻正式邁向一個新紀元的里程碑,其結合了行動商務、無線通訊、以及普及運算所需的各項技術外,更為Linux披上了友善的人機接口與影音多媒體功能。甫一推出,就受到全球各界的注目,在新興行動裝置產業的陰霾和不景氣的籠罩之下,為大家帶來了一絲的期待。Linux相關的題材,相信讀者們也已非常熟悉,這一篇文章里,筆者將重點放在WindPad計畫的緣由與其精神之所在。而在此同時,讀者們應該以一套行動商務Total Solution來看待這樣一套產品的價值,而非僅止于一般的PDA或智能型手機功能。
普及式運算裝置的快速成長
計算機運算效能不斷的快速演進,使得運算的世界已經從桌上跳脫,嵌入在無線手持裝置、車用通訊系統、家用家電、及商業移動環境之中;而許多報導和專家預測,3G時代的來臨,不但會加快企業M化的腳步,更讓所謂的普及式運算(Pervasive Computing)理想臻于可能,普及式運算指的是無所不在的運算環境,主要因為無線通訊網路的發達,小型的普及式裝置的進步,使用者無須攜帶笨重的設備與繁雜的線路,就可以隨手取得想要的資料,成長趨勢與力道都遠遠超過桌上型計算機,成為下一波兵家必爭之地,這邊所謂的普及式裝置(PvC devices)指的是PDA、行動電話或是屏幕電話等裝置,我們可以從圖1的成長趨勢圖窺見一番。
普及式運算聽起來相當的理想,不過在這個理想的背后,究竟隱藏著什么樣的困難與技術瓶頸呢?就目前的狀況來說,無線通訊網路存在著許多問題,包括網絡頻寬不足、設備IP地址不足、安全性的問題、頻率干擾與鉅額的基地臺投資等,讓現在的使用者使用起來就是有那么一些不便,不是那么信任,但是這只是表面上的問題,許多報導和專家更直言不諱的說:缺乏足夠的內容,會降低使用者的意愿。
支持普及運算的基礎建設現況
無可置疑地人們的生活也因為網絡而發生改變,同時電子商務也顛覆了傳統的商業模式,網絡的商業交易帶給我們方便而且無遠弗屆的影響,而這一切又將在短短的這幾年內,因為普及式運算裝置的大量出現,使得我們朝向行動商務發展。因應這樣的商業模式,新的服務也隨之興起,由于普及式裝置有著多種不同的面貌,不像桌上型計算機的操作接口全都長得一樣,服務提供者面臨了不同裝置形式就必須重新設計操作接口與傳遞內容的窘境。
現代的e-bussiness的架構還是以桌上型計算機為主角的設計理念,如圖2所示,所有的基礎建設是以有線網絡為主,遵循HTTP over TCP/IP的標準,透過Web Server的形式和企業內部的資料服務器溝通。
進入行動商務時代后,代表著多樣性的固定式或移動式終端機,可能透過各類不同的通訊網絡系統互相連結,因而帶給技術人員更大的挑戰,卻相對著是更大的發揮空間,更寬廣多采多姿的服務,這也就是普及式運算時代的魅力所在。除了多樣性的網通連接問題外,技術人員更要面臨的是處理不同面貌的普及式裝置。然而在終端設備本身不一定具有強大的運算能力,以服務器的觀點來作適應性內容提供則是比較理想可行的方式,因此一個企業想將e-bussiness轉型成為m-bussiness的話,數據流處理架構就必須要因為普及式裝置的特征而作修改,導入m-business這樣架構的企業,目前還僅僅是少數,其缺乏了完整的基礎建設的配套措施,造成即使有了足夠的內容,使用者欲透過各類行動終端如PDA或手機,取得這些信息的過程還是非常復雜,以其它角度來看,還不如找個網吧上網還更簡單一些。普及運算的精神強調信息無所不在與容易取得,我們需要在行動網絡上有效的管理與降低取得信息的復雜度。在企業用途上,工作人員必須以更經濟的方式隨時取得所需要的信息,而在日常生活中,我們需要更方便,更自由的方式來交換信息,這才是所謂的在任何地點,任何時間,取得所需的任何信息。
這些基礎建設的配套措施包括了使用者接口的操作與輸入、3G & 2.5G電信與無線網絡功能、Java環境、使用者信息取得自動化、多媒體影音功能、與后端數據庫建設等,除了可以投資的方式,加速網絡設備的更新之外,許多技術問題在于如何將這些功能,以合理的方法整合于資源有限的嵌入式手持式裝置之上。舉個最簡單的例子來說,利用語音操作的方式來代替使用者的操作,雖然在桌上型計算機上面已經有了初步的成果,但是在手持式裝置上面,如何克服語音辨識所需要的大量CPU運算與語音資料比對的儲存空間,對于強調省電與低價的手持式裝置來說,可說是很難兼得的目標。光是這樣的問題就足以讓一個研發團隊傷透腦筋,更何況欲將上述這些普及運算的技術整合在一起,這都必須要藉由一個足夠深謀遠慮與技術能力的公司才有可能達成的目標,由IBM與資策會合作研發的WindPad技術(圖4),就是為了因應這類需求,架構在Linux開放平臺上的一個解決方案!
IBM WebSphere Everyplace的解決方案
WindPad在基礎建設工作方面,利用IBM WebSphere Everyplace Embedded Software來提供行動商務的整合解決方案。WebSphere Everyplace Suite本身只是一個中介層 (middleware) 軟件,提供安全可靠與彈性的架構,讓所有連網裝置可以經過這套中介層與企業服務器溝通,其中的Embedded Edition則是整合其中重要的組件,讓連網裝置可以經由Internet存取加值服務,并進行可靠的交易,他架構在一個嵌入式的實時操作系統中,利用Java Virtual Machine (JVM)的環境,建構所有的應用程序,并透過一個框架系統來管理這些服務與應用程序,此外,也包含了有線與無線網絡管理所需要的各種功能,與整合了內容管理與傳遞技術,安全機制也當然包含在內,除了VPN與SSL,還有加解密與認證的機制。
Connectivity
- Everyplace Wireless Gateway: 提供一個具有Internet Protocol 及 Wireless Application Protocol (WAP)應用程序的平臺,可以在無線環境上使用。
- Everyplace Authentication Server: 進入Everyplace Suite 服務時必須提供的認證服務器。
- MQSeries Everyplace: 提供所有MQSeries 家族平臺可靠的訊息傳遞能力。
- Everyplace Synchronization Manager: 讓行動裝置連接到遠程的應用程序,例如Microsoft Exchange、Lotus Notes 或是 DB2 databases。
Security
- Everyplace Wireless Gateway: 提供WAP或是非WAP網絡存取使用者身份認證,資料加密。支持Internet Protocol 與 WAP transport layer security ,并且可以使用RADIUS server 來作組態。
- Everyplace Authentication Server:確認使用者身份與存取權限。
Subscriber and device management
- Tivoli Personalized Services Manager: 提供一個中央管理服務訂購與裝置的功能,允許不同群組的使用者建立。
Content handling
- WebSphere Transcoding Publisher: 可以依據使用者的裝置與網絡狀況來調整、格式變更與過濾資料的形式。
- WebSphere Edge Server Caching Proxy (Web Traffic Express):當作Proxy或是Caching Server與內容過濾使用。
Optimization
- WebSphere Edge Server Load Balancer (Network Dispatcher): 在每個服務器之間平衡使用者的需求流量,已達到增加服務速度,降低存取負載。
IBM的J9 Java虛擬機器被譽為目前效率最好的Java虛擬機器,在這整個解決方案中,所使用的正是J9 Java虛擬機器,無論移植性、功能面,都在在顯示出IBM強大的研發能力,其中的框架管理組件就是IBM Service Management Framework (SMF),這是一個依據Open Services Gateway Initiative (OSGi)標準所設計的架構,必須搭配IBM的J9 Java虛擬機器,SMF提供網絡傳遞的應用程序作定期的管理功能。網絡核心服務則包括HTTPServer/Proxy,DNS,與 SSL等。
在這套中介層平臺之上,IBM則提供了許多的應用套件,可以依據企業與使用者的需求來作搭配與調整,在WindPad中,一開始就定位在企業應用之中,而一個企業用途里面,如何加速外派工作人員的工作分派與強化個人化資料的傳遞功能,并且降低信息取得所需要的成本,是相當重要的課題,于是選擇了Tivoli Personalized Services Manager這套應用套件當作主要的組件,如圖7所示,它是一種entry-level Internet services manager,允許服務提供者可以依據使用者的偏好來組織并且傳遞特別訂制的服務,可以彈性化調整服務功能,也可以依據每個企業的不同作調整,而且他可以完全整合在WebSphere Everyplace里,擴充WebSphere Everyplace Server與Service Provider Offering的功能,容易整合在既有的基礎建設中,可以傳遞與管理revenue-generating services,提供選單驅動功能將新的IP services傳遞給使用者,并且設計成可以用來管理使用者的服務訂購,同時可以管理上百萬以上的服務訂購。除了在服務器端的WebSphere Everyplace Server之外,在WindPad里面搭配使用的是Tivoli Personalized Services Manager的Device Manager與Device Agent,讓使用者可以組織自己的偏好,向服務器訂購所需服務,如圖八所示。
Device Manager可以分成服務器端與客戶端,主要透過瀏覽器的操作與Java的功能來達成,是Tivoli Personalized Services Manager里面主要處理不同客戶端裝置的組件,服務器端主要的成員包含有:
‧ Device Manager database
‧ Device management server servlet
‧ Device plug-in
‧ Device Manager Console
‧ Subscription Manager
而在客戶端的主要成員就是Device agent。在服務器端的數據庫是最主要的核心,它儲存了所有裝置管理的訊息與工作。
‧裝置相關訊息
- Devices名稱
- Device 類別
- Device 參數
‧ 軟件訊息
- 軟件包裹發布的
- 版本編號
‧ 工作相關訊息
- 工作類別
- 訂購的工作
當WindPad連上Device Manager時,device management server servlet可以協調與處理裝置的工作排程,同時也開始依據使用者的偏好開始發布軟件與工作給使用者,這些信息全部都會記錄在Device Manager database之中。在客戶端的Device Agent安裝好之后,所有相關的plug-in信息也會隨之設定完成,此時系統管理者可以透過Device Manager console來分派工作給客戶端的使用者,系統管理者也可以指定工作、裝置參數設定、管理軟件的發布狀況。這樣的設計對于外面的工作人員來說,可以依據先前自己已經設定好的相關資料,取得客戶的需求與自己的檔案,對于公司企業來說,如果在外面的工作人員連上企業的服務器之后,就會接收到他應該得到的訊息,上司指派了那些工作與客戶。用途非常廣泛而且方便。Linux平臺
隨然說IBM已經建構了完整的前端與后端的服務系統框架,幾乎可以說在不特定的平臺上都可以完成這套系統,而且也已經在IBM NetVista Internet appliances、PalmOS 與 Windows CE上完成這樣的系統實現,但為了提供更多平臺的選擇,尤其是Linux平臺的吸引力,IBM特別選擇了MontaVista公司所提供的Hard Hat Linux與Trolltech公司所提供的QT圖形接口鏈接庫,透過與資策會合作,聯手共同打造一個全中文化的Linux行動商務平臺解決方案。
為了解決各種不特定平臺所可能帶來的資料格式轉換,接口系統等問題,目前許多的服務都是透過瀏覽器與Java的方式來存取,更重要的是各種服務都是架構在國際標準之上,因此許多的系統整合服務都提供許多標準規格引擎讓使用者來選擇,在這項合作案之中,資策會除了提供行動裝置必備的無線通訊網路管理、電話與簡訊功能外,更有MIDP、SyncML資料同步引擎、WAP瀏覽器等中界軟件,而多媒體部分則包含了JPEG2000、MPEG4、PIM軟件與使用者窗口操作環境,將手持式裝置打造成完善的多媒體使用者平臺,以便搭配IBM所提供基礎建設中缺少的環節,提供企業一套完善的行動商務解決方案。
結語
傳統的PDA只是個人的記事或行動娛樂工具,然結合關鍵行動商務、嵌入式數據庫、多媒體、語音辨識、Java和網絡通訊于一身的Windpad,確實將原本單純的PDA升級成為企業M化服務中不可或缺的一環,也為3G/2.5G電信網絡應用提供了一個良好的企業內容服務典范。以行動商務角度來談,其建構了一個完整而且方便的基礎建設;但對Linux這個具有悠久歷史的操作系統來說,WindPad計畫的成功,卻是代表著Linux跨入普及運算的一個新紀元。