（计算机系统结构专业论文）基于p2p的协同设计中移动agent系统的研究与实现.pdf

羹王旦! 蝗堡旦丝生生整垫垒壁堕墨丝盟堑塞曼些旦 摘要 在当前i n t e r n e t 广泛应用的时代，用户要求更广泛和普遍的信息资源共享和处理。随着计算机网 络技术的发展，人们对网络的依赖性越来越大，也更加关注如何合理、有效地利用丰富的、异构的 分布式资源。研究人员不断探索利用先进的计算机网络技术和通信技术建立一个可靠、高效的协同 i ：作环境。c s c w 技术的研究已经成为一个热门研究领域。 本文探讨了将移动a g e n t 技术引入到研究实现p e e r - t o p e e r 环境下基于c s c w 的a u t o c a d 协同 设计的可行性。移动a g e n t 技术是分布式计算技术和人二i _ 智能技术相结合的产物，它完全不同于传 统分布式应用的客户n 务器模式，为在低带宽、易产生网络拥塞的低质景网络环境下开发网络应用 程序提供了新的途径。 在蛔络应用中使用移动a g e n t 技术需要移动a g e n t 系统的支持平u 管理，本文在研究当前国际上 移动a g e n t 系统现状、分析移动a g e n t 系统主要架构和实现技术的基础上，设计井实现了一个适用 r “基t - p 2 p 的a u t o c a d 协同设计”的移动a g e n t 系统原型p e e r l e t 。设计力求遵循通_ i j 移动a g e n t 系统的且操作性标准和集成标准，提供方便、灵活的二次应用开发能力。p e e r l e t 系统的开发采用o o p 方法，充分利用j a v a 语言的优异特性，实现p e e r l e t 的各个功能服务模块。文中详细介绍了系统各模 块实现的方案和关键技术，剖析了p 2 p 环境fa g e n t 迁移研究的内在机制，介绍其在p e e r l e t 系统中 的设计和实现。p e e r | e t 采用两层架构，提高了系统的运行效率为用户提供了友好的界面。接着文 中基于p e e r l e t 原型系统实现协同设计功能模块的分发与运行，验证了p e e r l e t 系统的有效性。 最厉，本文进一步探讨了将多a g e n t 技术应用到协同设计过程的方案，提出基于p e e r l e t 系统的 多a g e n t 协作的a u t o c a d 协同设计构想利框架模型，为后续研究丁作提供了有意义的参考。 关键词：移动a g e n t ，p e e r - t o p e e r 模式，协同设计，p e e r l e t ，远程方法调_ = j 垫! 垫笪塑堕丝盐主整垫垒g ! 坐至堕盟旦篓童堕旦 a b s t r a c t 1 1 1 也ee r ao fw i d ea p p l i c a t i o no fi n t e m e t u s e r sr e q u i r eb r o a d e ra n dm o r eu n i v e r s a l i n f o r m a t i o nr e s o u r c e s s h a r i n ga n dt r a n s a c t i n g w i t h t h ed e v e l o p m e n to ft h e t e c h n o l o g yo f c o m p u t e rn e t w o r k ，u s e r sd e p e n do nn e t w o r km o r ea n dm o r e ，a n dm o r ea t t e n t i o ni sf o c u s e do n h o wt ou t i l i z er i c ha n di s o m e r o u sd i s t r i b u t e dr e s o u r c e s r e s e a r c h e r se x p l o r e dt oc o n s t i t u t ea r e l i a b l ea n dh i g he f f i c i e n c yc o o p e r a t i v ew o r k i n ge n v i r o n m e n t n o w a d a y st h er e s e a r c ho fc s c w h a sb e c o m eah o tr e s e a r c hf i e l d i nt h et h e s i s ，t h ep o s s i b i l i t yo fa p p l i c a t i o no fm o b i l ea g e n tt e c h n o l o g yi n t ot h er e s e a r c h o f i m p l e m e n t i n ga u t o c a dc o o p e r a t i v ed e s i g nb a s e do nc s c wt e c h n o l o g yi nt h ep e e r - t o p e e r n e t w o r ke n v i r o n m e n ti sd i s c u s s e dm o b i l ea g e n tt e c h n o l o g yi st h eo u t c o m eo f t h ec o m b i n a t i o no f d i s t r i b u t e d c o m p u t i n ga n da r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ，w h i c h i s q u i t e d i f f e r e n tf r o mt r a d i t i o n a l c l i e n t s e r v e rm o d e l i tp r o v i d e san e ww a yt od e v e l o pn e t w o r ka p p l i c a t i o ni nt h ei n f e r i o rn e t w o r k w h i c hh a sn a r r o wb a n d w i d t ha n dh i g h - f r e q u e n c yc o n g e s t i o n u t i l i z i n gm o b i l ea g e n tt e c h n o l o g ya n da p p l y i n gi tt on e t w o r ka p p l i c a t i o n sn e e d st h es u p p o r t a n dm a n a g e m e n to fam o b i l ea g e n ts y s t e m ( m a s ) i tc a na l s ob ec a l l e da sm o b i l ea g e n tp l a t f o r m s oi nt h ep a p e r , w ed e s i g na n di m p l e m e n tam o b i l ea g e n ts y s t e mw h i c hi sc a l l e dp e e r l e t i ti s a d a p t a b l et oo u rp r o j e c t ”a u t o c a dc o o p e r a t i v ed e s i g ni nt h ep e e r - t o - p e e rn e t w o r k ”t h ed e s i g nj s b a s e d0 1 1t h er e s e a r c h o ft h es t a t u sq u oo fa v a i l a b l em a sa n dt h em a i na r c h i t e c h t u r ea n d i m p l e m e n t a t i o nt e c h n o l o g y p e e r l e ti sc u s t o m i z e dt ok e e pt ot h eg e n e r a li n t e r - o p e r a t i o ns t a n d a r d d r a f t sa n di n t e g r a t i o ns t a n d a r dd r a f t so ft h em a s t h ei m p l e m e n t a t i o no fp e e r l e ti st ob eo p e n ， c o n v e n i e n ta n df l e x i b l ef o rt h eu p p e ra p p l i c a t i o nd e v e l o p m e n t o o pm e t h o di sa d o p t e di na l lt h e p h a s e s o fd e v e l o p m e n t t h e p r o g r a m m i n gl a n g u a g e i sj a v a ，w h i c hh a sm a n yw o n d e r f u l c h a r a c t e r i s t i c st h a tb e n e f i tf o rt h ei m p l e m e n t a t i o no fp e e r l e t t h ep a t ) e rf i r s ti n t r o d u c e dt h e s t r a t e g ym a dk e y t e c h n o l o g i e so fe a c hm o d u l ei nd e t a i l ，s e c o n d l yt h em e c h a n i s mo ft h ea g e n t m i g r a t i o ni s a n a t o m i z e d t h e nw ep u tp e e r l e ti n t ot h ea p p l i c a t i o no ft h ef u n c t i o nm o d u l e d i s t r i b u t i o np a r t o f o u r p r o j o c t t o t e s t i f y i t i nt h ee n do ft h et h e s i s ，w ed os o m ef u r t h e rr e s e a r c ho fa p p l y i n gm o b i l ea g e n tt e c h n o l o g y i n t ot h ep r o c e d u r eo fc o o p e r a t i v ed e s i g na n dp r o p o s eaf r a m em o d u l eo fm u l t i - a g e n tb a s e d a u t o c a dc o o p e r m i v ed e s i g ns y s t e m ，w h i c hb e n e f i t sf o rt h ef u t u r er e s e a r c hj o b k e yw o r d s ：m o b i l ea g e n t ，p e e r - t o p e e r ，c s c d ，p e e r l e t ，r m i - i i - 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。 研究生签名：越 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 研究生签名：超导师签名： - 印7 超 日期： 也( i ：盘7 东南人学硕卜学位论文 第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 随着网络技术的进步以及i n t e r n e t 应用的逐步深入，计算机要处理的信息越来越复杂，丰富的 网络资源，爆炸式的数据量增长，尤其是近年来多媒体信息及其应用的普及，使人们对网络的依赖 越来越犬，i n t e r n e t 在全球范围内提供了各种软件、硬件资源以及分布式信息存储和检索。成千上 万的用户希望随时随地都能以自己的方式访问i n t e r n e t 的有用资源。由于资源是异构的，开放的， 这就要求各系统之间方便地进行资源共享和协同工作，实现控制和数据的分布与通信。 在过去的几十年中已经出现了多种分布式计算技术，如c 1 i e n t s e r v e r 模型、远程过程调用、 远群执行、分布式对象模型、网格等。每一种技术都有其自身特点，在特定的范罔内得到了应用。 移动a g e n t 技术是一种新型的分布式计算技术，其实质是分布式计算技术和人工智能技术相结合的 产物。传统的分布式计算基丁客户服务器架构，适用的应用场合是有限的，移动a g e n t 技术则改变 j ，这种传统架构，以它的新特性为目前的网络应用提供了一个全新的解决思路和解决方案。 1 2 研究目标和相关问题 目前对移动a g e n t 技术的研究主要集中于移动a g e n t 系统内部机制及其实现和利用移动a g e n t 技术开发如前文所述的各个领域的应j ； j 两个方面。此外，和其它领域技术如c o r b a 、w e bs e r v i c e 、 网格的交义结合性研究也日益受到关注。 本文的研究源于“基于p 2 p 的协同设计系统”项目。该项目旨在实现p 2 p 网络环境f 安全、可 靠、高效的协同设计。本论文的研究目标着重于设计并实现自己的移动a g e n t 系统p e e r l e t ，为探 索实现移动a g e n t 技术和协同设计的结合，进行基于多a g e n t 协作的协同设计做好前期工作。主要分 为两火块：( 1 ) 移动a g e n t 系统内部机制的研究；( 2 ) 探讨将移动a g e n t 技术引入p 2 p 网络环境f 的协 同设计应州，以进一步提高系统功效。就移动a g e n t 系统的研究来说，我们要实现基本的命名服务、 生命周期服务、迁移机制、通信设施、安全服务等。就应用研究而言，要实现系统初始模块传递 并进一步探讨多a g e n t 的协同设计模型。 具体来说，对移动a g e n t 系统及其应用的研究包含以下几个问题： 分布环境中a g e n t 标识的唯一性； 动态移动的a g e n t 的定位； a g e n t 移动时怎样挂起、俘获a g e n t 运行状态井把代码及有关数据打包： 以何种方式把a g e n t 送到目的地； 如何接收a g e n t 并恢复a g e n t 的运行； 如何控制好a g e n t 的创建、运行状态改变以及自动消亡等问题； 如何将移动a g e n t 技术应用到协同设计过程，提高设计效率。 1 3 研究内容和意义 本论文剖析了当前移动a g e n t 系统的主要架构，研究国际上移动a g e n t 技术的现状- 借鉴i b m 公司开发的移动a g e n t 系统a g l e t ，设计并实现了一个移动a g e n t 原型系统p e e r l e t ，系统遵循开放性、 可扩展性，提供方便灵活的二次开发能力，详细描述了其主要部分的具体实现细节如迁移机制，a g e n t 东南人学顺f 学位论文 第一章绪论 通信等- 为后续的移动a g e n t 系统研究开辟了新的思路。 在p 2 p 网络环境下，设计小组进行协同计算机辅助设计，能提高设计效率、缩短周期、降低成 本，针对于此，本文在将移动a g e n t 技术引入p 2 p 网络环境f 的协同设计应用方面做出了有价值的 探索。 1 4 论文内容和章节安排 第一章绪论，介绍论文研究背最。简单分析现有分布式计算技术在应用上的不足之处，并提出 采埘移动a g e n t 技术的方案。最后说明论文的研究目标。 第二章移动a g e n t 技术，首先简单介绍移动a g e m 的基本概念，特点，移动a g e n t 系统的体系 结构，接着，重点对比分析了几种分布式计算技术，包括各种技术的特点和优缺点，介绍移动a g e n t 的麻用领域。结合目前关于移动a g e n t 技术的两个标准，详细介绍了国内外几个流行的移动a g e n t 系统。 第三章系统总体设计，指出系统设计的背景，基于p 2 p 的协同设计系统实现的总体方案。简单 介纠了有荚p 2 p 网络和c s c w 技术的相关概念和问题。在此基础上，阐述将移动a g e n t 技术引入的 意义，介绍移动a g e n t 系统p e e r l e t ，简单描述它的功能，并细化p e e r l e t 的实现模块。最后说明系统 实现的软硬件环境。 第四章p e e r l e t 系统详细设计与实现，对第三章介绍的模块进行详细说明，并着重讲述系统各种 服务的实现。 第五章p e e r l e t 在基于p 2 p 的协同设计系统中的应用，结合基于p 2 p 的协同设计系统，对本文 实现的p e e r l e t 系统进行应用，实现系统初始模块分发，验证其有效性和实用性。 第六章对论文进行总结性论述，提出以后的工作建议。 东南大! 学硕十学位论文 第二章移动a g e n t 技术 第二章移动a g e n t 技术 2 1 移动a g e n t 简介 2 1 1 移动a g e n t 的概念 人工智能对a g e n t 的经典定义是：a g e n t 是个能代表其它实体来执行动作的实体，它 通过传感器感知环境，通过效应器作_ e j 于环境。映射到计算机领域，就是能代表人或一段程 序执行特定任务的系统这是我们根据a g e n t 的特性得到的一个理解。a g e n t 的研究晟早在 人一l 智能领域开展，用于驻留在固定的计算机上，接收环境数据输入，模拟人类行为和关系， 进行一定的智能推理，产生合适的输出。而近年来随着网络技术的大量应用丰u 发展，人j 研 究利用a g e n t 在网络中移动并执行、完成某些功能。它不再局限于单个固定的计算机，而是 可以运行在多台计算机上，移动a g e n t 的思想从此产生。 和a g e n t 一样，移动a g e n t 的定义也没有统一的形式化表述，我们可以这样理解移动 a g e n t ：“是一个能在异构网络中自主控制地从一台主机迁移到另一台主机，与其它a g e n t 戏资源交互，代表州户完成特定任务的独立的计算机程序”。 2 1 2 移动a g e n t 的特点 与a g e n t 相比，移动a g e n t 削弱了其智能特性，更加强调的是移动性，可以在异构的软、 懊引网络环境中自由移动，移动a g e n t 模型如图2 - 1 所示。 图2 - 1 移动a g e n t 模型 移动a g e n t 具有极大的灵活性和适应性，与现在流行的软件实体( 如对象、构件) 相比， a g e n t 的粒度( 即实体大小) 更大，智能化程度更高，更加适合于开放、动态的网络环境。 我们将移动a g e m 的特性总结如下： 移动性。移动a g e n t 通过移动到网络中另一台主机节点上= 作，只是把最终结果数 据传同，使得a g e n t 直接面对所需的主机资源，较少依赖网络传输，节省了通信带 宽，避免了数据传输延迟，减少了网络延迟，并可连续移动以完成任务。 并行求解性。为了完成某个任务，用户可以创建多个a g e n t ，同时在一个或若干个 东南大学硕十学位论文 第一二章移动a g e n t 技术 主机节点上运行，这样可以降低单个主机的负载。 自治适戍性。移动a g e n t 的移动是可以根据自身需要进行选择的。移动a g e n t 带有 状态，可以根据需要自主决定在什么时刻迁移到什么主机上完成任务。移动a g e n t 可以根据任务目标、网络通信状况等规划下一步操作，从而很好地适应环境。 异步执行计算力。移动a g e n t 不需要统一的调度和长时间的稳定网络连接，f ； j 户创 建的a g e n t 可以在不同主机节点上异步执行，各a g e n t 之间可以相互通信协同工作， 此时不需要维持网络连接，任务完成以后把结果传同给用户。 安全性：a g e n t 无论是在本地主机节点还是移动到其它主机节点上，其运行都是受 限的，保障主机节点以及a g e n t 本身的数据完整性。 2 1 3 移动a g e n t 系统的体系结构 综合起米，从抽象意义j 来说，一个移动a g e n t 系统( m a s ) 一般包括两个部分 移动a g e n t ( m a ) 移动a g e n t 宿主环境( m a e ) 其体系结构如图2 2 所示： _ 一- 相瓦通信 - i d - 迁移 ，o o ，。? ，一j 。t _ 一 一 ，、，、 幸嶂萼f 峰罐一一 i + ”n ec 一+ 1 ，2 】矗s c n z ，+ j 、一l 、一j l - _ _ j ：= ：- j 圈2 - 2 m a s 体系结构图 照罐、 其中移动a g e n t 是用户任务的完成体，依赖于宿主环境，只能在m a e 所提供的运行环 境中执行任务，可以从一个m a e 移动到另一个m a e ，移动a g e n t 之间可以相互通信或访 问m a e 提供的服务。下面我们先从系统的角度来看一下移动a g e n t 的结构。 移动a g e n t 包括三个组成部分： 代码 状态 属性 代码部分实现了该a g e n t 的基本功能，定义了a g e n t 应该完成的任务。代码是可以用任 何牲1 l 序洼计语言实现的。目前已经被采用的有两种：解释性语言如t c l 、p e r l 等；j a v a 语言。 移动a g e n t 一个基本特性是移动性，要求能在网络中自主移动。而j a v a 作为跨平台的网络 庸州的程序设计语言，非常适合作为移动a g e n t 的代码实现语言。 由丁j 移动a g e n t 在挂起自己迁移到其它主机之前还要保存自身的状态信息。到达目的主 机后，在目的主机的宿主环境中恢复运行状态，继续执行。与之相关的还有系统运行状态， 东南火学硕士学位论殳 第二章移动a g e l l t 技术 即移动a g e n t 代码运行指针。对于一般的应t ；f j 来说，并不需要保存。而且这会增加程序编制 的复杂性。 而有关移动a g e n t 的相关信息比如a g e n t i d ，a g e n t 的迁移路线，a g e m 的刨建时间， 创建者，j _ l j 户安全权限等都可以归为移动a g e n t 的属性。通过这些属性，描述了每个移动 a g e n t 的个性特点。 移动a g e n t 的另一人组成部分m a e ( 也可称为a g e n th o s t ，宿主机) 的主要任务是在异 构的分布式网络环境下实现创建、传输、执行、挂起移动a g e n t 的基本功能，为移动a g e n t 完成定制的任务提供必要条件和支持。其具体实现包括以下几个服务： 生命周期服务 实现a g e n t 的创建、移动、存储、消亡和执行环境的分配。 迁移服务 包括a g e n t 传输协议和a g e n t 的通信协议，实现a g e n t 间事件传递与交互。 名字服务 主要包括对m i k e 和其上创建的a g e n t 的命名，并保证这个名字的全局唯一性，这 是很重要的，冈为移动a g e n t 常常需要迁移，网络位置不固定，如果没有良好的命名服 务，很可能会发生a g e n t 名字冲突，导致管理混乱。一般采用与i n t e m e t 域名机制类似 的机制来实现。 通信服务 提供a g e n t 之间的通信功能，异构的m a e 之间的兼容。目前般采用异步通信机 制。 安全服务 提供两个方面的保护：保障a g e n t 执行环境不受恶意的移动a g e n t 的攻击、超越权限使 州本地主机资源；保障移动a g e n t 及其相关数据不受其它a g e n t 的攻击和篡改。 应用服务 是与具体应用相关的服务，能在生命周期服务的基础上提供面向特定任务的服务接e l 。 住一个系统的、完整的应用中，通常会需要多个a g e n t 共同协作，有的a g e n t 需要从一 个m a e 迁移到另一个m a e 去执行任务求解，有的a g e m 作为静态的服务a g e n t 驻留在某 个m a e 中，和本地的a g e n t 或外来的a g e n t 通信。提供服务。所以一个m a e 中可能会有 多个a g e n t ，但是一个移动a g e n t 某一时刻只能存在于一个m a e 中。这种多个a g e n t 的协 作性在第三代电子商务的应用中得到了充分体现。 2 2 几种相关技术的比较 抛开具体实现，通常意义上的计算可以分解为四个部分：状态控制，控制计算的执行； 代码，即计算逻辑，实现用户逻辑：数据，接受代码处理的资源，只能被处理，本身无计算 能力：位置，计算所需的上f 文环境，软硬件平台。 移动a g e n t 技术实际上是一种分布式计算技术，下面我们来比较一下几种相关技术，以 进一步理解移动a , g e n t 技术的特点。 2 2 1c l ie n t s e r v e r 模型 c s 模型中s e r v e r 向c l i e n t 提供服务，是一种传统的分布式计算技术。c s 架构为两 东南人学烦十学位论文 第二章移动a g e n t 技术 层体系结构，如图2 - 3 所示。客户端所在层次为应用逻辑层，一般负责应用的业务与表示逻 辑，用户通过客户端程序向服务器端发送服务请求，服务器端所在层次为数据存储管理层， 是整个应j _ 3 系统资源的存储与管理中心，负责为多个客户端提供资源共享与合作，c s 模酗 实现了数据的移动。 图2 - 3c l i e n t s e r v e r 模犁 客户端与服务器端的通信基于基本的请求应答协议，因此客户端和服务器端每次交互 都需要两次通信动作，客户端发出r e q u e s t ，服务器端回应r e p l y 。此时需要两端之间的网 络必须始终保持稳定连接和同步t 作。这种传统的架构有较强的表达能力和灵活性，但是对 丁开发人员来说t 作量较大，需要处理底层通信细节，当用户业务与表示逻辑发生改变时必 须重新编码。此外，由于网络连接的保持，容易出现网络瓶颈和网络拥塞现象。 2 2 2 分布式对象模型 分布式对象技术往2 0 世纪9 0 年代山现，为网络计算平台上软件的开发提供了强有力的 解决方案。 分布式对象模式的思想是引入一种可分布和互操作的对象机制，把分布网络上可用的所 有资源看作可公共访问的对象集，使客户应用程序可以通过定义好的接口访问分布于网络上 的各个对象。通过调用对象提供的方法，应用程序可获得对服务的访问。分布式对象模式的 核心技术有对象请求代理( o b j e c t r e q u e s t b r o k e r ) 、对象命名和管理、接i s l 描述语言( i n t e r f a c e d e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) 等。在分布对象计算中，通常参与计算的计算体( 分布对象) 是对称 的。 目前，主要有三种分布式对象模式：对象管理组织( o m g ) 定义的c o r b a ( c o m m o n o b j e c t r e q u e s t b r o k e r a r c h i t e c t u r e ) 、m i c r o s o f c 的d c o m ( d y n a m i c c o m p o n e n t o b j e c t m o d e l ) 、 s u n 公司的j a v a r m i ( r e m o t em e t h o di n v o c a t i o n ) 技术。 c o r b a 将分布计算同面向对象的概念相结合，实现了客户程序和服务器程序的完全分 离，支持异构分布应用程序间的互操作性及独立于平台和编程语言的对象重用。 c o r b a 提供了软件总线机制。即定义了接口描述语言i d l 和a p i ，任何应用程序、软 件系统或 i 具只要有与该接口规范相符合的接口定义，就可以方便地集成到c o r b a 系统 中，而这个接口规范独立于任何实现语言和环境。应用软件或构件自够在“软总线”上实现 “即插即用”。通过对象请求代理o r b ( o b j e c t r e q u e s t b r o k e r ) 来激活客户端和服务器的交 互。o r b 在对象间建立客户与服务器的关系。o r b 提供了实现透明通信的方法，可以屏蔽 剥象实现位置、实现方式、通信机制等细节以及不同实现间可能窜在的差异。通过o r b ， 一个客户可以很简单地使用服务器对象的方法而不论服务器是在同一机器上还是通过网络 访问。o r b 截获调用后负责找到一个对象实现这个请求，传递参数和方法，最后返回结果。 d c o m 平台效率比较高，在桌面领域有着很好的应用，同时它有一系列相应的开发丁 具支持，应用开发相对简单。但它有一个致命的弱点就是跨平台性较葺，如何实现与其它分 东南大学硕j 1 学位论文 第二章移动a g e n t 技术 布对象架构的互操作是它的一大问题。 j a v ar m j 可以被看作是面向对象版本的远程过程调用。具有传输对象的能力，但只限 丁j a v a 语言鹿用。由于j a v a 语言本身的跨平台等优点，使得r m i 的发展前景相当广阔。 图2 4j a v a r m i 框架结构 r m l 结构如图2 4 所示，它由三层构成：客户端s t u b f 务器端s k e l e t o n 层、远程引用层 利传输层。r m i 应用程序通常包括两个独立的程序：服务器程序和客户机程序。典型的服 务器应用程序将创建多个远程对象( r e m o t eo b j e c t ) ，然后等待客户机调用这些远程对象的 方法。而典型的客户机程序则从服务器中得到一个或多个远程对象的引用，然后调用远程对 象的方法。在与远群对象的通信过程中，r m i 使用标准机制：s t u b 和s k e l e t o n 。远程对象的 s t u b 担当远程对象的客户本地代表或代理人角色。调用程序将调用本地s t u b 的方法，而本 地s t u b 将负责执行对远程对象的方法调片j 。s k e l e t o n 负责将调用分配给实际的远程对象实现。 与移动a g e n t 模式不同，分布式对象模式中对象是静态、细粒度的，对象提供实现某种 功能的接口，而移动a g e n t 模式中对象是动态、粗粒度的，移动a g e n t 作为一种特殊的自治 的有移动能力的对象，可以是多个对象接口调用的组合。这两种模式有相通之处，有些技术 和策略可以互相借鉴。 2 2 3 远程过程调用 远程过程调用( r e m o t ep r o c e d u r ec a l l ) 的基本思想是使对于客户端程序而言，远程调 用如同本地调用一样，客户端只是感觉响应时间稍微长一些。 r p c 模型一个很大的优点就是将程序员从底层通信细节上解放出米，转由系统来完成。 模型如图2 - 5 所示。 r p c 、1h ，、 过程名和参数一厂、。- fr p c r f s t u b1 接收计算 霉攀咫兰2 计算结果 、。 对象t 徭黟算 。 图2 - 5 远程过程调用( r p c ) 模型 东南大学碳十学位论文 第二章移动a g e n t 技术 人部分r p c 的实现都采用s t u b 过程的形式即客户端的s t u b 接收到远程调用请求后， 将过程名和参数等打包放入消息中，然后发送给远程主机，把计算的控制交付给服务端开始 等待，远程主机上的服务端s t u b 从中提取过程名和参数计算，计算完成后将结果返同给客 广1 端s t u b ，由客户端的s t u b 再将结果返回给请求的程序，客户端得到计算的控制再继续执 行。我们可以看到这种方法并不灵活。客户端上没有代码，必须向服务端请求来完成计算， 很难从服务端向客户端发送递增的计算结果，不利于大量数据的传送。 在r p c 模型中，数据可以在服务端，也可以在客户端作为参数传递给服务端，所以r p c 模拟实现了数据和控制的移动，代码只能在服务端，供客户端调用，对于客户端来说是局限 的，同时和c s 模型一样，在调用过程中也要求保持稳定的网络连接，存在类似的缺陷。 2 2 4 移动代码模式 这种模式典型的特点是只实现代码的转移，而且是被动的转移，移动a g e n t 则是自主的 迁移代码，并且封装了代码、数据、以及控制，实现整个计算的移动。两者名称类似，但是 差异很大。根据代码移动方向的不同，可以分为远程执行求值( r e m o t ee v a h a t i o n ，r e v ) 模式( 图2 - 6 ) 和代码请求( c o d eo nd e m a n d ，c o d ) 模式( 图2 7 ) 。 r e v 模式也可以称为远程终端访问模式，它是计算机与通信系统结合的最初尝试，是一 种撮古老的分布式计算形式。在r e 模式中，客户端把代码传送到服务端进行计算然后从 服务端返回结果。这样克服了r p c 模式中服务端的服务不能满足客户端的需求而导致客户端 执行多次r p c 操作。但是又产生了一个新的问题：这段代码只是针对某个用户，代码重用性 羞。在r e v 模式中，只有代码可以移动，数据没有移动，而且不能和其它过程通信，也不能 派牛f 过程进行连续移动。 图2 - 6 远程执行求值模型 在r e v 模式中，远程客户端就如同直接和服务端相连的终端一样，只不过其中包含了一 些附加的组件，这些组件允许各个终端通过远程连接的方式和一定的通信协议与服务端进行 通信。例如在u n i x 系统中的r s h 命令允许用户提交脚本代码在远程服务端主机上执行，字 处理软件和p o s t s c r i p t 打印服务程序之间的交互也采用了r e v 模式。 r e v 模式对被发送到远程主机的过程进行严格限制，过科不能存取该远程主机上所定义 的甬数和全局变量。井且这种方式要求计算所涉及的资源都在服务端上，显然这种方式无法 解决资源分布和分布并行计算问题。 c o d 模式中，代码是从服务端移动到客户端，典型的应用有j a v aa p p l e t ，a c t i v e x 等。 这种方式更加能够反映出i n t e r n e t 中围绕用户需求服务的主旨，用户需要的计算和服务可 在任意时刻得到，并且都是为用户单独定制。数据资源都是存放在客户端，但是只有向服务 端请求代码，接收到代码才可以在客户端完成计算。 东南人学硕 一学位论文 第二章移动a g e n t 技术 2 2 5 其它相关技术 c 1 i e n t 图27 代码请求模型 拦蠡赶秽挝7 匕在计算机系统从大型机发展到微型计算机组成的分布式系统应用 中，由于会出现不同机器处理能力和实时载荷不同的情况。为了实现负载均衡， 人们引进了进程迁移技术。当分布式系统中某台机器上的进程所需资源紧张时， 系统决定将其调度到其它机器上继续执行，以提高整个系统的性能。需要强调的 是，进程的迁移是系统发起的，而且迁移只能局限于同构局域网环境中。而移动 a g e n t 的迁移是自主的，是为了完成定制任务进行迁移，能在异构大型网络间迁移。 五缝互。秩；瑟希。目前无线互联技术已经成为业界一个炙热的研究点。典型的有无 线应用协议w a p 、第三代移动通信网络技术等。这些技术模拟传统的固定网络， 并术改变计算方式，实现的仍然是数据的移动。 芏刮忉缮。所谓主动网络( a c t i v e n e t w o r k ) ，是由多个被称为主动节点的网络节点 构成的执行环境。其特点是网络中的数据分组内嵌有程序，当分组在流经主动节 点时，程序被激活执行，结果是改变当前节点的环境状态或者分组自身的数据。 乍看之ra n 类似于移动a g e n t 但是两者的侧重点不样，a n 侧重于改变传统 网络被动传送数据分组的特点，使整个网络更具有主动性；而移动a g e n t 模式并没 有改变传统网络体系结构，只是添加了应用的中间件，更好的完成分布式计算任 务。 2 2 6 小结 综合以上比较，我们可以看到移动a g e n t 最大的优势是提供了一个通f h j 的分布式应用框 架，为分布式应用在开发使用方蕊都提供了很好的支持，它最适合于需要综台多种技术的麻 川，其实对于某些特定的应用而言，使用其它模式比如传统的c s 模式就完全可以满足要求， 并且实现起来更加安全、稳定、有效。所以可以按需制定策略。 总之，移动a g e n t 模式更为灵活方便，开发过程进一步简化，并屏蔽了底层通信细节。 随着研究的不断深入，有理由相信移动a g e n t 技术具有广阔的发展前景。 2 3 移动a g e n t 的应用 鉴丁移动a g e n t 技术突破了传统的分布计算模式的制约，采用完全不同于传统 c l i e n t s e r v e r 结构的架构，具有以上一系列的特性与优点，从上个世纪九十年代开始，国外 9 东南火学硕士学位论文 第二章移动a g e n t 技术 许多大学、研究机构、公司都对此技术展开了深入的研究。1 9 9 3 年，g e n e r a lm a g i c 公司推 了t e l e s c r i p t ( 一种可以编写移动a g e n t 的程序设计语言和环境) ，第一次提出了移动a g e n t 的概念，引起业界的j “泛关注，该领域的研究蓬勃发展起来。目前移动a g e n t 技术已经应用 剑多个领域： 网络管理 管理寮和被管理者是分布式的，在基于传统的c l i e n t s e r v e r 架构的管理模式中，管理者 和驻留在被管理者节点上的代理通信，但这种代理和本文所探讨的移动a g e n t 不同，它只能 被动完成一些简单的操作。在可靠性和可伸缩性上是有欠缺的。将移动a g e n t 技术引入到网 络管理中，则可以在应用系统中生成多个a g e n t ，派发到被管者节点上，在该节点上完成所 定制的各种操作，最后将产生的结果返回给管理者，这样减少了管理者的负担，避免了各节 点之间人量数据传输，提高了带宽、可靠性。 电子商务 电子商务模式使商品交易转移到互联网上，消除了地域限制，减少了交易成本，对于 商家和顾客而言都是非常方便的。商务的本质决定了信息交互的存在，而第二代e - c o m m e r c e 系统强调了协作性，于是可以通过定制相应功能的移动a g e n t 执行操作，返回结果。比如代 表消费者的a g e n t 可以自主地移动到多个互联网节点，寻找所需的商鼎，查询商品的价格， 同供廊商进行价格协商。代表生产商的移动a g e n t 可以发布产品和价格信息，也可以主动上 向顺群提供服务。多个a g e n t 可以相互协作。管理技术、安全技术和容错技术可以保证 a g e n t 进行有序的、安全的、可靠的商务活动。一个典型的例子就是i b m 公司使用a g l e t 建 立的电子商务系统t a b i c a n 。 信息搜索 传统的面向i n t e r n e t 信息检索的搜索引擎采用c l i e n t s e r v e r 架构，搜索时将所需页面从 异地节点p u l l 到本地，并且还需保持节点间的稳定连接。这样使得挫索范罔窄，搜索方式 有限。返回结果中往往包含大量对用户来说无用的信息。 通过将移动a g e n t 派往信息源所在的目的节点进行搜索，利用其动态执行、异步计算等 优点，直接在目的节点进行搜索和过滤，将最终结果返回，减少了网络负载和网络延迟，而 且避免r 保持稳定连接和耗费本地主机资源的问题。很适合于海量数据的搜索。 个人助理 移动a g e n t 具有自治性和移动性，可以代表创建者的意图，在网络中与代表其它创建者 的多个移动a g e n t 协作交互，完成定制的任务。一个典型的例子就是网上会议协商。 - e 作流应用 i ：作流的本质是支持合作者之间的信息流动。若把每个工作流的数据和行为封装在移动 的，自治的移动a g e n t 中，在工作流空间中移动执行，则可以极大地提高整个工作流管理系 统的灵活性不依赖特定的应用，保证工作流的协同和执行，从而克服传统的基于 c l i e n t j s e r v e r 架构的_ l 作流管理系统的不足。 并行计算 当计算需要大量的处理能力时，可以将计算任务分解成多个子任务，相廊地生成多个移 动a g e n t ，利用其特点，派发到各个节点异步执行，并可根据网络状况动态调整，均衡负载。 c s c