基于移动agent的分布式网络管理应用的研究.doc

基于移动agent的分布式网络管理应用的研究摘要：本文针对当前农业信息化建设过程中的重要环节，信息网络建设与管理过程中分体网络管理的现状以及集中式网络管理模式存在的问题，为解决分布式网络管理存在的难题，提出了基于移动agent的分布式网络管理模式。同时介绍了移动agent技术思想来源和它的应用优势，给出了网络管理的具体实现模型。关键字：移动智能主体 分布式 网络管理 农业信息化1. 网络管理的现状目前农业信息化网络，由于各个地区的经济、技术力量发展的不平蘅，其网络的复杂性和异构性也越来越高。如何管理好一个网络是当前农业信息化网络建造和维护人员所面对的一个急需解决的问题。当今农业信息化网络的一个重要特点是，网络由大量不同的系统组成，网络的扩容被认为是非常普遍的现象。在某些地区通常集成了多种网络操作系统和和各种网络设备，为了给用户提供更好的服务，有必要提高对网络资源的管理。现在大多数的网络管理主要是采用分级的集中式的静态管理模式，这种管理模式增加网络资源的开销，降低了网络性能，虽然可以通过管理凭经验合理配置各种网络资源进行管理，但在一个规模较大、动态变化着的网络中，很难得到一个最优或次优的方案。因此，国内外当前都在进行这方面的研究，力图在现有的体系结构的基础上，从网络资源管理的观点出发，研究出具有一定先进意义的、适当的网络管理体系结构，实现基于智能agent的分布式网络管理系统平台。网络管理系统从概念上说要完成以下三个主要功能：性能检测、配置管理以及诊断管理。l 性能管理 包括记录网络的性能和运行状况，并且能从远端的企业主机上和独立设备上观察到它们；它包括收集信息流样本，并且随后分析它们，最后利用分析结果来缓解网络瓶颈和解决相关的问题。l 配置管理 确保每一个网络设备或者系统具有恰当的系统配置和一致的操作系统版本。l 诊断管理 是对影响网络及其组件正常工作的网络失效、软件故障，以及其他故障和问题的错误定位和错误处理。同时也包括对于软硬件失效引起问题和故障的处理。网络故障一般是复杂的，从简单的硬件失效到协议相关的问题都能引起网络故障。网络管理的一个目标就是分离出故障，描述它们，在一些情况下甚至要修复它们。目前国内在对网络管理的理论研究还刚刚起步，管理水平还比较落后，与国外相比形成很大差距，我们提出智能agent模型以实现网络管理，达到网络管理分布式和智能化 的目标。通过智能agent，管理人员可以以一种高级的方式与agent通信，如策略、动机和目标，移动agent可以密切的注视网络的状态及使用情况，可及时执行修复操作，还可规划预动行为。2. 移动agent技术2.1. 基本概念agent即智能主体，一个agent是一个代表个人或组织的独立运行的计算机程序。目前，为了实现可移植性，大部分agent都采用一种解释语言编程（如，tc1和java）。每一个agent都有自己的执行线程，所以可以自主的执行任务。2.2. 固定agent一个固定agent只在它开始执行的系统上执行。如果该agent需要的信息在别的系统上，或者它要与一个位于不同系统上的agent互访时，这个agent常用一种通信传送机制，如：远程过程调用（remote procedure calling）。固定agent的通信需求由目前的分布对象系统来满足。如，corba、dcom和rmi。2.3. 移动agent一个移动agent并没有绑定到它开始执行的系统上。它有独立的能力通过网络把自己从一个系统传送到另一个系统上。该规范主要和移动agent有关。这种可以旅行的能力使一个移动agent能移动到一个包含它想要访问对象的目的agent系统上去。尽管目前的分布式对象系统满足了固定agent间的通信需求，它并没有满足移动agent间的通信需求。一个移动agent具有比目前许多分布式对象系统现在能具有的更多的性能和需求。2.4. agent状态 当一个agent旅行时，它的状态和代码也随之转移。在这种情况下，这个agent状态可以既不是它的执行状态，也不是在执行被目的agent系统恢复时决定作何操作的agent属性值。该agent属性值包括了与agent有关的agent系统状态。（例如，生存时间）。l agent执行状态agent执行状态是它运行时的状态，包括程序计数器和结构堆栈状态。l agent权威agent权威的作用是识别agent所要代表的个人或组织，它必须是可信的。l agent名称agent需要在管理操作中能被识别的名字，而且该名字可通过一个域名服务器找到。agent由它的权威、身份和agent系统类型来命名。一个agent的身份在一个识别特定agent实例的权威范围内是唯一的。一个agent的权威、身份和agent系统类型的结合总是一个唯一的全局值。因为agent名是全局唯一的和不可改变的，故对于一特定agent实例的操作可使用agent名为关键值。l agent定位 agent的位置是一个地点的地址。一个地点驻留在一个agent系统中。因此，一个agent位置需包含agent所在系统的名字和一个地点名。注意，若位置不包含一个地点名，目的agent系统则会选择一个默认的地点。l agent系统 一个agent系统是一个能够创建、解释、执行、转移并能终止agent的平台。就如同一个agent，agent系统和识别agent系统所代表的个人或组织的权威有关。例如，一个有权威bob的agent系统可以通过实现bob安全策略来保护bob的资源。 一个agent系统由其名字和地址唯一标识。一个主机可包含一个或多个agent系统。图1-1说明了一个agent系统。l agent系统类型 一个agent系统类型描述了一个agent的的结构。例，如果agent系统类型是aglet，那么agent系统由ibm实现，支持java为agent语言，使用itinerary路线旅行，并使用java对象串行化实现串行。该规范认可支持多语言的agent系统及支持多串行化方法的语言。因此一个客户请求一个agent系统函数必须明确该agent的结构（agent系统类型、语言、串行化方法）从而唯一识别他想要的函数。l agent系统间的连接所有agent系统间的通信都是通过同信基础结构（ci）实现的。区域管理员为内部区域和互联区域通信定义了通信服务。图1-2说明了agent系统间的连接。l 地点 当一个agent转移时，它将行经被称为地点的执行环境。地点是agent系统中agent可以运行的环境。该环境能提供如存取控制的函数。源地点和目的地点可驻留在同一agent系统中，或驻留在支持相同agent结构的不同agent系统中。 地点和位置相关，它由地名和地点所在agent系统的地址构成。一个agent系统能包含一或多个地点，而且一的地点也能包含一或多个agent。如果agent系统不能实现地点，即使地点被定义为agent运行的环境，它仍被认为是默认的地点。 当客户请求agent的位置时，他将获得agent运行所在地的地址。l 区域一组具有相同权威而不一定是相同agent系统类型的agent系统就构成了一个区域。区域的概念允许多个agent系统代表同一个人或组织。区域允许升级，因为你能把负载分配到多个agent系统中去。 区域为其它区域通信的客户提供一种级别的抽象。一个想和agent或agent系统联系的客户未必知道agent的位置。相反的，他只知道该区域的地址（基本上，一个agent系统的地址被指派为该区域的获得点）和agent或地点的地址。现在仅有这些信息就可以和agent或agent系统联系、通信。l 区域间的连接 区域是通过一个或多个网络连接的，也可能共享建立在区域权威和具体区域实现间的一致性的基础上的域名服务器。一个无agent的系统同样也可与任何区域内的agent系统通信，只要它有权限做这些。 一个区域可包含一个或多个agent系统。该区域外的agent系统和客户通过暴露在外部世界的agent系统获得该区域，有点类似与防火墙的情形。这些agent系统被定义为区域获得点。获得权由agent分配，基于类似agent当前运行所处区域的相同权限。使用该定义，一个区域可看成一个maf环境下的安全域。11页的图1-4说明了区域间的连接。3. 分布式网络管理的移动agent建模技术3.1. 思想来源agent的研究起源于人工智能领域。agent是模拟人类行为和关系，具有一定智能并能够自主运行和提供相应服务的程序。随着网络技术的发展，可以让agent在网络中移动并执行，完成某些功能，这就是移动agent的思想来源。3.2. 移动agent的技术优势移动agent作为跨平台技术的重要代表，对于internet上网络管理有特别重要的意义，以往集中式的管理由于受到网络带宽以及主机的速度、容量的限制，往往受到一定的限制。移动agent系统结构则可以将多个移动agent移动到远方服务器等信息提供者上面，并行地进行本地的信息采集和分析，然后将真正是用户需要的索引信息通过网络传输回来。由此可见，与传统的管理模型相比，移动agent系统结构有很大的优势，可以概括为以下几个方面。l 提高网络性能以往的基于客户服务器模型(client/server)的网络连接结构，常采用请求响应(request/reply)的应答模式，使得网络的连接必须一直保持到这次的服务完成以后，才可以断开。相比之下，移动 agent 只需要在传递代码、数据以及运行状态等信息时才要求网络的连接保持畅通，而对于占用大量时间在服务器上进行信息的过滤、搜索等操作时则不需要保持网络连接。这种情况下使得网络上信息的传递和信息的搜索工作截然分开，提高了网络流量， 这样就使得软件对于网络可靠性、健壮性的要求大大降低了。l 减少网络流量移动 agent的重要特征是可以在网络上的各个节点之间按照一定的规则自由移动，其实质是移动 agent的控制流在各个节点之间为了寻找最佳的解决方案而在各个节点之间自由移动。其中每个节点既充当网络上信息提供者，又是移动 agent的服务器。特别对于信息搜索，移动 agent可以在节点上对将要查找的信息进行过滤、筛选等工作，然后把需要的信息通过网络传送回来。而以往基于客户服务器模型的工作模式为，先是毫无保留的把网络上的原始信息资源下载到本地主机上，然后，逐步分析、筛选，舍弃无用的信息，这样明显浪费了很大所网络带宽，造成网络不应有的拥挤。由于移动 agent可以把网络上信息的传递和采集截然分开，显著的降低了网络流量，提高了利用率。l 提高管理效率由于用户可以创建多个移动 agent移动到远程不同的服务器上，来协同完成网络管理的任务，实现了并行处理，一方面实现了网络计算机资源的共享，更重要的是提高了网络管理的效率，在广度和深度方面都比传统的模式有很大的提高。4. 移动agent的网络管理模型基于移动agent的网络管理模型有三个主要的部件组成：l 网管站（manager）l 移动agent （mobile agent）l 具有移动agent执行环境的被管节点（managed node）网管站负责生成并派遣移动agent处理它收集到的数据。移动agent可以按照网管站预先规定的路线和策略在各被管节点间迁移并进行网管操作和收集数据。被管节点上存在移动agent执行环境和系统agent，执行环境接受移动agent并且提供对本地资源的访问，移动agent与体统agent交互完成网管站赋予它的网管任务。如图1所示。mmama 网管站 派遣 被管节点 迁移 返回 被管节点 图1使用移动agent的网络管理模型网管站给用户提供一个接口（如gui）来根据用户的要求生成一个移动agent、指定它的任务和执行策略并将它派遣出去。移动agent的另一些特性如迁移路线（计划）以及管理信息的安全等都要在网管站派遣agent之前确定。当移动agent收集到所需的信息回到网管站后，网管站处理这些信息并将结果反馈给用户（管理员）。当网管站派出一个移动agent后，它又可以向其他的agent分派任务，这样就实现了网络管理操作的异步性。同时，网管站跟踪agent的活动并随时准备响应来自其他网管站的请求。移动agent是可以自由迁移的代码和数据。它在被管节点上执行预先安排好的网管任务。在派遣移动agent之前，管理员在网管站上已经安排了这些任务。移动agent的迁移计划是一些将被访问的被管节点的列表。移动agent具有一定的智能，它必须具备足够的知识来处理各种管理情况。因为一旦网管站派遣出移动agent后，它将很少干预agent的行为，移动agent要能够根据各被管节点和路线的具体情况做出动态的判断和决定，如寻找下一个目的节点、选择最优的迁移路径以及处理在迁移过程中发现的异常情况等，移动agent可以决定是执行预先指定的任务还是选择其他更合适的操作，这样可以提高移动agent的响应性能并能更加有效地利用网络资源。 5. 总结基于移动agent的网络管理技术可以很好地解决当前集中式的网络管理所带来的问题，将原来由网络管理员承担的工作分布到整个网络系统中，从而减轻了网管站的计算负载，也减少了网络管理对带宽的要求，同时提高网络管理功能的灵活性和可重构性，适应网络管理功能的发展和变化，尤其适合当今农业信息化网络的在地理上分布越来越广的网络环境，具有很好的实用和研究。【参考文献】1 史忠植 智能主体及其应用科学出版社 2000.122 李碧蓉 肖德宝 基于智能移动agent的网络管理思想模型的研究 小型微型计算机系统 2001.73 吴应良 李海州 一种基于agent的网络计算模型 计算机工程与应用 2001.104 赵慧 网络管理