虛擬環(huán)境的對象管理探討

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1、虛擬環(huán)境的對象管理探討-->虛擬環(huán)境的對象管理探討摘　要　　VRML(VirtualRealityModelingLanguage)側(cè)重于虛擬環(huán)境中幾何實體的3D描述,對于系統(tǒng)活動對象(包括用戶替身和系統(tǒng)對象)的交互和協(xié)同卻沒有提供很好的支持。為解決這一問題,關(guān)鍵詞分布式虛擬環(huán)境協(xié)同調(diào)度沖突1　研究背景VRML規(guī)范發(fā)布于1997年,為基于Inter的三維虛擬環(huán)境的實現(xiàn)提供了準則。VRML在表示和管理復雜的幾何體方面體現(xiàn)了較強的3D幾何模型表達能力,但在管理活動對象以及對象間的交互和協(xié)同方面,還存在很大的不足[1~4]。這一缺點使得系統(tǒng)的應(yīng)用范圍受到很大的限制。在虛擬醫(yī)院的

2、建設(shè)項目中,我們研究了有關(guān)虛擬環(huán)境中的對象交互和交互問題。本文提出了一個交互和協(xié)同模型,并重點討論了實現(xiàn)環(huán)境中對象間交互協(xié)同時可能出現(xiàn)的沖突及消除策略。2　系統(tǒng)模型VRML采用將大的幾何形體分解成小的簡單的幾何體的方法來構(gòu)建和管理幾何形體,但它并沒有為幾何形體的描述和復用提供有效的描述和管理機制[5,6]。本文提供的模型將3D虛擬空間對象的幾何表示和狀態(tài)控制分開,以最大程度的獲得在對象表示及其控制方面的靈活性。環(huán)境的活動對象的幾何替身將自己的狀態(tài)信息傳遞給響應(yīng)的控制模塊處理,控制模塊用結(jié)果來控制幾何體的改變。本軟件模型采用集中式數(shù)據(jù)模型,同步操作在中心服務(wù)器上進行,用來協(xié)

3、調(diào)各個工作站的活動,各個工作站的實體控制模塊負責管理本站點的用戶在3D虛擬環(huán)境中的替身、控制虛擬環(huán)境中相關(guān)的幾何形體的狀態(tài),以及與中心服務(wù)器進行通信。對象調(diào)度模塊完成各個工作站的對象之間的同步和協(xié)調(diào),模塊間的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換。對象模塊調(diào)度模塊和實體控制模塊是本系統(tǒng)的核心模塊,用于完成系統(tǒng)對象之間的協(xié)同和交互控制,在相關(guān)對象得到消息和獲得足夠資源時,及時激活或激發(fā)相關(guān)對象完成各自的工作任務(wù)。插頁將集中討論對象調(diào)度關(guān)于資源管理的一般性問題。通信控制模塊和I/O模塊用于實現(xiàn)本地和遠程對象間的通信。尤其是在分布式虛擬環(huán)境中,對象協(xié)同通信是一項至關(guān)重要的工作。及時安全地傳送協(xié)同對象的狀

4、態(tài)對數(shù)據(jù)包的傳送質(zhì)量有很高的要求,所以不能完全采用操作系統(tǒng)提供的通信協(xié)議和機制,必要時需采用新的實用的通信協(xié)議傳送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)用來記錄用戶替身和系統(tǒng)對象的狀態(tài),或者用于保存某些需要永久保存的對象,從而使本系統(tǒng)能夠解決分布式協(xié)同虛擬環(huán)境面臨的問題,如永久對象存儲、狀態(tài)動態(tài)更新以及資源訪問控制等方面的問題。3　協(xié)同沖突消除本系統(tǒng)的沖突消除采用基于協(xié)商的策略進行。協(xié)商是用于增進對象間協(xié)調(diào)的一種非常有效的策略[7]。它要求對象間通過一定的商議過程來有效的管理調(diào)用。在對象調(diào)用的創(chuàng)建階段,對象通過發(fā)出協(xié)商消息給最為關(guān)聯(lián)的對象,協(xié)商兩者間的調(diào)用可能使用的資源數(shù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量(QoS

5、)等指標,通過雙方間的應(yīng)答、調(diào)用使用的資源和QoS得到了保證。當一個對象要加入某個調(diào)用時,它需要先和調(diào)用的所有者,即調(diào)用的初始發(fā)起者進行協(xié)商。它將自己可能使用的資源情況和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量以及可能涉及到的對象規(guī)模等指標值發(fā)給調(diào)用所有者。調(diào)用所有者在收到該協(xié)商消息后,首先察看本調(diào)用當前所涉及的指標值。如果各指標能夠滿足本次操作的需求,則向請求者發(fā)出消息,表示接受。否則,向系統(tǒng)資源管理提出申請,如果資源能夠滿足本次請求,資源管理者則將該資源按照一定策略進行分配,請求成功。不然,就拒絕它的請求,請求失敗。對于調(diào)用的廢棄和刪除用戶等操作,由于用戶不會新增對資源的操作,所以造成沖突的可能

6、性非常小。它需要協(xié)商的地方是在調(diào)用所有者釋放其創(chuàng)建的某個調(diào)用時,需要廣播一個消息給該調(diào)用的所有參與用戶,在收到所有用戶發(fā)回的消息后,才能釋放掉自己所占用的資源,中止該調(diào)用。系統(tǒng)中的資源被靜態(tài)的賦予了一定的權(quán)值。當系統(tǒng)出現(xiàn)沖突時,在保持參與的資源的權(quán)值和盡可能小的前提下,適當?shù)姆艑捝婕暗降哪承┳顬橘Y源的約束條件,使得他們使用狀況能比較寬裕,在一定程度上緩解了系統(tǒng)的沖突。當放寬約束條件也不能解決系統(tǒng)中對象間的沖突時,則需通過協(xié)商機制。如果某個調(diào)用的過程可以重復,系統(tǒng)可以重新回溯到之前的某個狀態(tài),從那個狀態(tài)起重新開始運行,進而減小沖突的概率。這需要系統(tǒng)定期的保存自己的狀態(tài),有一

7、定的I/O開支,但相對而言,這種開支帶來的好處是非常大的。4　系統(tǒng)實現(xiàn)4·1環(huán)境數(shù)據(jù)虛擬環(huán)境的數(shù)據(jù)大致可以分為以下幾類:實時的聲音和圖像數(shù)據(jù)、對象和場景的描述數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)和更新數(shù)據(jù)[8,9]。4·2調(diào)用定義為描述系統(tǒng)的一次調(diào)用,必須明確定義系統(tǒng)一次調(diào)用涉及到相關(guān)資源和對象。定義1　資源分類是為減小系統(tǒng)管理資源的負擔、根據(jù)資源的服務(wù)質(zhì)量對本地和遠程資源的分類劃分,采用抽象類TR(TypedResource)描述分類資源。TR∷=(TRID,TRType,TRQuality,[(TRuser,{TRuser})]);TRuser