（计算机软件与理论专业论文）基于aglet的移动agent应用系统的研究.pdf

中文摘要 摘要 随着网络技术的应用和成熟，网络计算、分布式计算等成为当前计算机研究 和应用的热点，同时，基于这些技术产生了许多新的应用需求，如电子商务、个 人助理、分布的信息检索等。这些新技术和新应用的产生反过来又对网络及其体 系结构提出了新的要求和挑战。因此如何提高网络应用性能、减少网络负载、提 高网上资源利用率就成为计算机技术中的前沿研究课题。移动a g e n t 技术本身所 具有的特性决定了它可以在分布式系统研究中大展身手，本文尝试着对这方面的 工作进行了一些调查研究。 移动a g e n t 是一段能在异构网络中自主地从一台主机迁移到另一台主机，并 可与其它a g e n t 或资源交互的程序或代码。 本论文对移动a g e n t 技术进行了概述剖析，总结了移动a g e n t 技术产生的背 景和目前的研究状况。重点对移动代理平台a g l e t 的底层模型和编程接口进行了 研究，进而应用移动代理技术，提出了一个应用系统的框架，来具体的展示移动 a g e n t 的自主性、异步性和反应性等特征。基于对已有移动a g e n t 系统体系结构的 分析，该论文所提出的应用系统框架实现了移动a g e n t 在平台中的基本工作，具 有的基本功能包括：移动a g e n t 生命周期的管理，移动a g e n t 的迁移，移动a g e n t 的通信，移动a g e n t 的名字服务系统和一定的安全机制。因此，该移动a g e n t 应 用系统包括应用层、消息层和核心运行层。其中，应用层和核心运行层之间通过 消息层连接，而m a i n 作为消息处理器，同时也是系统的主控模块，完成应用层模 块和核心运行层中两个功能模块之间的消息转发任务，完成系统其它模块的启动 和装入。此外，在使用系统资源前，必须通过安全管理模块的检查。 最后，论文通过具体实例对应用系统进行了测试，以验证其设计的合理性和 可用性。 关键词：移动a g e n t ；a g l e t s ；分布式系统 英文摘要 t h er e s e a r c ho ns y s t e mo fm o b i l ea g e n tb a s e do na g l e t a b s t r a c t w i t ht h e a p p l i c a t i o na n dm a t u r eo ft h e n e t w o r kt e c h n o l o g y , t h en e t w o r k c o m p u t a t i o n ，t h ed i s t r i b u t e dc o m p u t i n ga n ds oo nb e c o m et h eh o ts p o to ft h ec u r r e n t c o m p u t e rr e s e a r c ha n da p p l i c a t i o n a tt h es a m et i m e ，t h e r ea r em a n yn e wa p p l i c a t i o n s d e m a n d sb a s e do nt h e s et e c h n o l o g i e s ，l i k ee l e c t r o n i cc o m m e r c e ，i n d i v i d u a la s s i s t a n t ， d i s t r i b u t i o ni n f o r m a t i o nr e t r i e v a la n ds oo n t h e s en c wt e c h n i c a la n dt h en e w a p p l i c a t i o np r o d u c t i o np r e s e n tt h en e wr e q u e s ta n dc h a l l e n g et ot h en e t w o r ka n di t s s y s t e m s t r u c t u r ei nt u r n t h e r e f o r e ，h o wt oe n h a n c et h en e t w o r ka p p l i c a t i o n p e r f o r m a n c e ，r e d u c en e t w o r kl o a d ，r a i s et h eu t i l i z a t i o nr a t i oo ft h eo n l i n er e s o u r c e s b e c o m et h ef r o n tr e s e a r c ht o p i ci nt h ef i e l do fc o m p u t e r t h ec h a r a c t e r i s t i co fa g e n t t e c h n o l o g yi t s e l fm a k e s i th a sg r e a ta d v a n t a g e si nt h er e s e a r c ho ft h ed i s t r i b u t e ds y s t e m t h i st h e s i sa t t e m p t st od os o m ei n v e s t i g a t i o na n dr e s e a r c hi nt h i sr a n g e m o b i l ea g e n ti sas e c t i o no fp r o c e d u r eo rc o d ew h i c hc a nt r a n s f e rf r o mo n eh o s tt o t h eo t h e rh o s t ，a n di n t e r a c tw i t ho t h e ra g e n to rr e s o u r c e t h i st h e s i sc a r r i e so u ta n a l y s i st ot h et e c h n o l o g yo fm o b i l ea g e n t s ，s u m m a r i z e st h e b a c k g r o u n da n dt h ep r e s e n tr e s e a r c hc o n d i t i o nw h i c ht h et e c h n o l o g yo fm o b i l ea g e n t s p r o d u c e d k e yt ot h eb a s em o d e la n dt h ep r o g r a m m i n gi n t e r f a c eo fm o b i l ea g e n t p l a t f o r ma g l e tc a r r i e so u tr e s e a r c h ，t h e na p p l i e st h et e c h n o l o g yo fm o b i l ea g e n t ，a n d p r o p o s e sap r o t o t y p es y s t e m f r a m ew h i c hc a nd e m o n s t r a t et h ec h a r a c t e r i s t i co f a u t o n o m y , m o b i l i t y , a s y n c h r o n o u s ，r e a c t i v i t ya n ds oo n b a s e do nt h ea n a l y s i st ot h ep r e s e n ta g e n t ss y s t e m ，t h ep r o t o t y p es y s t e mf r a m e w h i c ht h i st h e s i sp r o p o s e sm u s tr e a l i z et h eb a s i cf u n c t i o ni nm o b i l ea g e n t ss y s t e m ，t h e m a t e r i a lf u n c t i o ni n c l u d e s ：t h em a n a g e m e n tt om o b i l ea g e n t sl i f ec y c l e ，t h em i g r a t i o n o fm o b i l ea g e n t ，t h ec o m m u n i c a t i o no fm o b i l ea g e n t ，t h en a m es e r v i c es y s t e mo fm o b i l e a g e n t ，a n dt h ec e r t a i ns e c u r i t ym e c h a n i s m t h e r e f o r e ，t h em o b i l ea g e n tp r o t o t y p e s y s t e mi n c l u d e st h ea p p l i c a t i o nl e v e l ，t h em e s s a g e l e v e la n dt h ec o r er u nl e v e l a m o n gt h e m ，t h em e s s a g el e v e li su s e dt oc o n n e c tt h ea p p l i c a t i o nl e v e la n dt h e c o r er u nl e v e l t h em a i ni st h en e w sp r o c e s s o r , a l s oi st h em a i nc o n t r o lm o d u l eo f s y s t e ms i m u l t a n e o u s l y , w h i c hc o m p l e t e st h ed u t yo fm e s s a g et r a n s m i t t i n gb e t w e e nt h e a p p l i c a t i o nl e v e la n dt h ec o r er u nl e v e l ，a n dc o m p l e t e st h es t a r ta n dl o a d so ft h es y s t e m o t h e rm o d u l e s i na d d i t i o n ，i tm u s tt h r o u g ht h ei n s p e c t i o no ft h es e c u r i t yc o n t r o lm o d u l e 英文摘要 b e f o r eu s es y s t e mr e s o u r c e s f i n a l l y , t h i st h e s i sc a r r i e so u tt e s tt op r o v et h er a t i o n a l i t ya n dt h eu s a b i l i t yo ft h e p r o t o t y p es y s t e m k e yw o r d s ：m o b i l ea g e n t ；a g l e t s ；d i s t r i b u t i o ns y s t e m 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成硕士学位论文= = 基王醴丛的整动g 曼垡廑用丕统的班究：。除论文中已经 注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明 确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表 或未公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名乍帮多l 弘磁年专月弘日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连海事大学研究生学位论文提交、 版权使用管理办法”，同意大连海事大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于： 保密口 不保密g 么请在以上方框内打，) 论文作者签名：隹水红 导师签名： 醐。彬矽加日 基于a g l e t 的移动a g e n t 应用系统的研究 第1 章绪论 随着网络技术的应用和成熟，网络计算、分布式计算等已经成为当前计算机 界研究和应用的热点，同时，基于这些技术产生了许多新的应用需求，如电子商 务、个人助理、分布的信息检索等。这些新技术和新应用的产生反过来又对网络 及其体系结构提出了新的要求与挑战。因此，如何提高网络应用性能、减少网络 负载、提高网上资源利用率，就成为一项前沿研究课题。本文重点对新一代的分 布计算模式一移动a g e n t 进行详细的研究，分析其应用的环境，剖析基于j a v a 的 移动a g e n t 系统a g l e t s ，并以此为工具，结合当前的应用领域，设计一个应用模 型并加以实现。 1 1 研究背景及意义 随着i n t e r n e t 的飞速发展，网络上的资源日益增多，构成了广阔的信息空间， 但是分布式网络资源的一些固有特性阻碍了资源的有效利用。首先，网络资源未 经组织，分布在世界各地的千万台主机上；第二，i n t e r n e t 是动态变化的，资源的 数量、类型和有效性都在不断变化；第三，同样的资源可以从不同的地方获取， 由于信息源的变化，造成了潜在的不一致性。 大多数的网络应用基本上是基于静态主机之间同步或异步消息传递的远程过 程调用( r p c ) 模式，网络上传递的主要是不能运行的消息，而可执行的程序仍然驻 留在主机上，用户只能使用服务器上已预先设定好的服务。整个信息处理过程是 被动的，不能随着用户的需求变化而变化。所以，如何及时、有效地收集、整理 和分析网络上的信息，并有效地利用这些资源，就逐渐成为人们日益关注的问题。 首先在人工智能领域中被提出的a g e n t 在这种背景下被赋予了新的内容，它 作为用户授权的软件助理，在i n t e r n e t 上的应用得到了广泛的研究。为了进一步研 究a g e n t 技术在各领域中的应用，人工智能学派为a g e n t 添a n t 智能性和协作性， 而网络和分布式计算学派则为a g e n t 添加了移动性。a g e n t 扩展了传统的静态模式， 允许程序在各网络节点上迁移。 a g e n ta n 上移动的特性就构成了移动a g e n t 。移动a g e n t 不囿于它开始执行的 系统，可在网路各主机间自由移动，在某个执行环境中被创建后，移动a g e n t 可 第1 章绪论 携带自身状态和代码，在网络中从一个环境转移到另一个环境，并可在新的环境 中恢复执行，最后返回结果。其中，状态是指a g e n t 在异地目标环境中恢复执行 时所需的属性值；代码是a g e n t 执行的必要条件。静态a g e n ta n 上移动的概念，大 大拓展了其应用领域，而其研究的重点也开始侧重于网络通讯、计算以及对网络 资源的利用。不同的应用系统对移动a g e n t 应用的研究也有着不同的侧重点。 综上所述，可以给出移动a g e n t 的定义：移动a g e n t 是一段独立的计算机程序， 它可以携带其代码和状态，自主地在异构的网络上，按照一定的规程移动，寻找 合适的计算资源、信息资源或软件资源，利用与这些资源同处于一台主机或网络 的优势，处理或使用这些资源，代表用户完成特定的任务。移动a g e n t 的基本特 性是自主性和移动性，基本目标是减少网络传输和实现异步交互。 1 2 国内外研究现状概述 为了加快移动a g e n t 技术的发展和推动a g e n t 的具体应用，与移动a g e n t 技术 研究相关的各研究机构和企业形成了一些标准化组织。目前，在a g e n t 标准化工 作中较有影响的国际组织有o m g 下属的a g e n tw o r k i n gg r o u p 和f i p a 等。一些组 织和企业也开发了一些移动a g e n t 系统的开发平台和执行环境，比较成熟且有代 表性的产品可列举如下： g e n e r a lm a g i c 公司的t e l e s c r i p t t l 】 德国k a i s e r s l a u t e m 大学的a r a ( a g e n tf o rr e m o t ea c c e s s ) 1 2 1 d a r t m o u t h 大学的d ，a g e n t l 3 】 i b m 日本的a g l e t s 4 】 挪威t r o m o s a 大学和美国c o m e l l 大学的t a c o m a m t r o m o s aa n dc o m e l l m o v i n ga g e n t s 【5 j 德国s t u t t g a r t 大学的m o l e l 6 】 r e c u r s i o ns o f t w a r e 公司的v o y a g e r l 7 1 。 这些系统普遍偏重于对移动a g e n t 的移动框架实现，有些产品则只研究了 a g e n t 的智能性和多a g e n t 间的合作机制。 国内在这方面的研究虽然起步相对较晚，但由于m a 的研究历史并不长，所 以差距并不悬殊。目前国内在这方面的研究比较出色的有中国科学院计算技术研 基于a g l e t 的移动a g e n t 应用系统的研究 究所，南京大学计算机软件新技术国家重点实验室等机构。 虽然国内外对移动a g e n t 技术进行做了很多研究工作，也取得了一些成绩， 但是仍然存在很多问题和使用上的限制。首先，在移动a g e n t 应用系统中，迁移 技术、安全技术、标准化以及多a g e n t 系统中协作技术还不够成熟，缺乏系统的 理论体系。其次，移动a g e n t 应用系统中的安全性问题考虑不够充分，可扩展性 也比较差。所以，还有必要对移动a g e n t 技术的实际应用做进一步的研究。 1 3 主要研究内容与目标 移动a g e n t 平台的研究和设计是一个艰巨的工作，它的目标是要给移动a g e n t 提供一个安全、跨平台的分布式计算运行支持环境，因此所涉及到的技术非常多， 如安全、消息技术、p 2 p 、x m l 、o n t o l o g y 、a c l 等，其中有些技术，如o n t o l o g y ， 还在不断的发展中。同时，平台的标准化工作也在不断的完善之中。移动a g e n t 技术还远未达到大规模的商业应用程度。 本论文对移动a g e n t 技术进行了概述剖析，总结了移动a g e n t 技术产生的背景 和目前的研究状况。重点对移动代理平台a g l e t 的底层模型和编程接口进行研究， 进而应用移动代理技术，提出一个应用系统的框架，具体的展示移动a g e n t 的自 主性、异步性和反应性等特征。 概括而言，本文研究的主要内容包括如下几个方面： ( 1 ) 分析国内外在该领域的研究现状，针对存在的部分问题，给出相应的解 决策略： ( 2 ) 分析移动a g e n t 及其关键技术，探索移动a g e n t 应用系统模型以及构建该 模型的相关技术与方法； ( 3 ) 分析移动a g e n t 系统的相关特性； ( 4 ) 设计一个移动a g e n t 应用系统框架，并对该框架的相关技术与实现流程 展开讨论； ( 5 ) 构建模拟运行环境，验证所设计应用系统的有效性与正确性，给出实验 结果。 1 4 论文结构 针对本文所研究的主要内容，本文将按如下章节结构进行组织。 第1 章绪论 第1 章绪论。本章着重介绍本课题的研究背景，分析了研究的意义和必要性， 介绍目前本课题的研究现状，讨论目前研究现状存在的问题，并详细论述本文所 要研究的主要内容与论文组织结构。 第2 章移动a g e n t 技术概述。本章首先对移动a g e n t 的特征和应用领域进行 论述，然后分析、比较移动a g e n t 技术与其它分布式技术的特点，归纳出移动a g e n t 的优点与不足。同时，对移动a g e n t 的关键技术以及实现技术进行分析与研究， 为后继研究奠定理论基础。 第3 章移动a g e n t 系统设计中的关键技术。本章着重对a g l e t s 代理平台以及 移动a g e n t 系统的标准化工作进行分析与研究，针对移动a g e n t 系统在设计与实现 中的相关问题，给出本文的对策，提出一个应用系统的框架并探讨相关实现技术 与方法。 第4 章移动a g e n t 应用系统的设计。本章着重论述应用系统的功能要求、系 统体系结构以及实现策略等内容，并就系统设计中的一些关键问题展开论述，给 出相应的实现方案系，同时对应用系统的相关特征进行分析。 第5 章应用系统的应用研究。本章着重论述本文所设计的应用系统的相关应 用技术与应用途径。针对在电子商务领域的应用，重点论述应用实现的详细过程， 并对应用结果进行详细的分析。 第6 章结论与展望。本章对论文期间所做的研究工作进行总结，并对今后进 一步要做的研究工作进行论述。 基于a g l e t 的移动a g e n t 应用系统的研究 第2 章移动a g e n t 技术概述 移动a g e n t ( m o b i l ea g e n t ，m a ) 技术是随着i n t e r a c t 应用的深入开展而迅速发 展起来的一项新技术。i n t e r a c t 发展到今天，它已不仅仅是一个庞大的信息发布平 台，还是一种新的分布式信息处理平台，许多功能强大的网络计算正在其上展开。 在这种大范围的异构分布式网络环境中，传统的技术、方法和体系结构，已越来 越表现出它们的局限性。移动a g e n t 作为一种新型的软件构件，以一种新的思路 来开展分布式应用，因此，越来越多地引起人们关注的目光。 2 1 移动a g e n t 及其作用 2 1 1 移动a g e n t 定义与特征 移动a g e n t 技术是一种新的分布式计算技术，它是a g e n t 技术与移动性相结合 的产物。a g e n t 技术的研究起源于人工智能领域【引。所谓a g e n t ，是指模拟人类行 为与关系，具有一定智能并能够自主运行和提供相应服务的一段程序。与现在流 行的软件实体( 如对象、构件) 相比，a g e n t 的粒度更大，智能化程度更高，更具有 自主性、响应性、智能性和交互性等特点。 移动a g e n t 的思想是指，利用网络技术，让软件a g e n t 在网络中移动并执行某 些功能。简单地说，移动a g e n t 是一个能在异构网络中自主地从一台主机迁移到 另一台主机，并可与其它a g e n t 或资源进行交互的一段程序。实际上，它也可以 被看作是a g e n t 技术与分布式计算技术的“混血儿”。 因此，移动a g e n t 最显著的特征在于移动。除此以外，它还继承了软件a g e n t 的自主性、响应性、异步性、智能性等主要特点1 9 1 。概括而言，移动a g e n t 具有如 下几个特点： 移动性( m o b i l i t y ) ：移动a g e n t 不依赖于操作系统和平台，可以从一个网络 节点迁移到另外一个网络节点上。a g e n t 通过减少中间数据在网络上的传输，节省 了带宽和延迟，即使网络中部分节点中断，它仍可以被转移到其它主机上，继续 完成它的任务。 自主性( a u t o n o m y ) ：一个a g e n t 能控制自身行为，具有独立的局部于自身 的知识和知识处理方法，对遇到的事件能自主采取行为，无须用户的太多干预。 第2 章移动a g e n t 技术 响应性( r e a c t i v i t y ) ：a g e n t 必须对来自环境的影响和信息做出适当的反应， 它可以结合自身和网络当前的状态，决定下一步要采取的行动。 智能性( i n t e l l i g e n c e ) ：a g e n t 的智能性主要体现在它具有学习、推理的自适 应能力，以及与其它a g e n t 协作的能力。 2 1 2 移动a g e n t 的作用 移动a g e n t 的概念是二十世纪九十年代初，由g e n e r a lm a g i c 公司在推出商业 系统t e l e s c r i p t 时提出的。简单地说，移动a g e n t 是a g e n t 技术与分布式计算技术 相结合的产物，它与传统的c l i e n t s e r v e r 、b r o w e r s e r v e r 模型相比，服务器不需要 被动地等待客户的请求，也不需要在交互过程中始终保持网络连接。因此，移动 a g e n t 的应用，极大地降低了系统对网络带宽的依赖程度，因而很适合于i n t e m e t 这样的分布式开放环境。在移动a g e n t 模型中，应用系统的各个构件能以对等的 方式进行通信，图2 1 给出了移动a g e n t 的通信模式，其中主机a ( c l i e n t 端) 与主 机b ( s e r v e r 端) 在进行交互时，不需要一直保持网络连接，只需由c l i e n t 端派出移 动a g e n t ，迁移到s e r v e r 端后便可以断开网络连接，a g e n t 在s e r v e r 端与其程序进 行交互，最后将结果通过网络连接返回给c l i e n t 端。 图2 1 移动a g e n t 的通信模式 f 遮2 1t h ec o m m u n i c a t i o nm o d e lo fm o b i l ea g e n t s 由图2 1 可看出，移动a g e n t 的通信并不是依赖在网络上传输消息来完成的， 因此，其通信模式与基于消息的其它网络应用程序的通信模式有所不同。由于移 动a g e n t 技术的这些特点，使它在以下应用领域中具有很大的潜力，并逐渐显示 出其不可取代的优势【1 0 】。 电子商务的应用领域 由于电子商务中的交易常常需要能够实时访问远程信息，利用移动a g e n t 的 迁移、智能特性，给电子商务带来了新的机遇，被誉为是电子商务的“催化剂”【1 1 】。 基于a g l e t 的移动a g e n t 应用系统的研究 在电子商务中，a g e n t 代表其所有者的利益参与商务活动。代表消费者的a g e n t 可以自主地移动到多个电子市场，寻找所需的商品，查询商品的价格，还可以同 供应商进行价格协商；代表生产商的移动a g e n t 既可以向电子市场发布产品信息， 也可以主动上门向顾客提供服务。多个a g e n t 之间的协作可以采用移动a g e n t 的协 作模型，管理技术、安全技术和容错技术的融合，可以保证a g e n t s 进行有序的、 安全的、可靠的商务活动。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 已在 日本网站h t t p ：w w w t a b i c a n n e j p 实际运行，其运行效果比较显著。 分布式信息检索的应用领域 目前，面向i n t e m e t 信息检索的所有搜索引擎所采用的技术几乎都是在线查询， 并且搜索的覆盖面有限，提供的查询方式有限，查询精度低，返回的大量结果信 息中往往只包含少数或根本不包含用户关心的信息。通过将移动a g e n t 派往数据 源所在地进行查找，将极大地减轻网络负载和消除网络延迟，很适合于在i n t e m e t 这样浩如烟海的信息环境中进行分布式信息检索。d a r t m o u t h 学院b r i a nb r e w i n g t o n 等人使用d - a g e n t 建立了一个分布式信息查询的应用系统【1 2 】，取得了较好地效果。 工作流管理模式的应用领域 工作流的特点之一是支持合作者之间的信息流动。传统的工作流管理系统， 无论是采用集中式管理方法，还是分散式管理方法，大都是基于c l i e n t s e r v e r 模型 的，这样的工作流管理系统灵活性较差，很难适应日趋复杂的企业计算环境。若 把工作流的信息和行为封装在一个移动a g e n t 中，利用移动a g e n t 的移动性和自主 性在工作流模型中移动执行，则会极大地提高工作流管理系统的灵活性，保证工 作流的协同和执行，从而克服传统工作流管理系统的不足。 并行处理的应用领域 移动a g e n t 具有移动计算的特点，同时它也可以派生多个子移动a g e n t s ，这 些子a g e n t s 可以被发送到网上，异步、并行和自主地被执行。在并行计算中，可 以利用移动a g e n t 技术，把一些可以并发执行的子任务派遣到不同的主机上，实 现并行运行，也就是说，将单机可以并发运行的任务转换成可以在多个机器上并 行执行的任务，以提高复杂问题的运行效率。 个人助手的应用领域 移动a g e n t 具有智能性和移动性，它可以带着创建者的意图，到达远程主机 第2 章移动a g e n t 技术 上运行，并将最终将结果返回给创建者。 安全中介的应用领域 在合作双方并不能完全彼此信任的情况下，双方可以各自派出移动a g e n t 到 一个彼此都认为安全的环境中进行合作，以获取彼此需要的服务。 目前已有的移动a g e n t 系统可称为第一代移动a g e n t 系统，这些系统中采用的 移动a g e n t 技术主要是面向分布式计算，为其提供一个普遍的、开放的、灵活的 分布式应用开发框架，实现一个比传统网络编程方式更适合于分布式应用开发的 新途径。但是，第一代移动a g e n t 系统无法解决“平台无关性和充分利用平台的 个性 这一矛盾。解决这一矛盾的可行方案是建立一种可以体现平台个性的机制， 移动a g e n t 技术则是建立这种机制的一种可行的关键技术。 此外，充分利用移动a g e n t 的移动计算能力，将移动a g e n t 技术和其它已经成 熟( 或正在发展) 的技术相结合，利用多种技术的优势互补，弥补各自的不足，也是 移动a g e n t 技术得以迅速发展的另一个因素。例如，c o r b a 的平台无关性、安全 性、可重用性、集成遗留系统等优点，已使这种技术变得相对成熟且取得了比较 成功的应用。但c o r b a 自身存在的固有缺陷，如c o r b a 的机制没有从根本上脱 离r p c ，只能将数据移动到计算端，影响了这种技术的进一步推广应用。如果将 a g e n t 移动的特性移植到c o r b a 对象中，使c o r b a 具有将计算操作移动到数据 端的功能，则将会极大地提高c o r b a 应用系统的效率和灵活性( 1 3 】。另外，a g e n t 技术与g r i d 技术、p 2 p 技术以及w e bs e r v i c e 技术相结合的应用研究也正在开展， 并极有可能为分布式应用提供一些新的解决方案与解决途径。 2 2 移动a g e n t 的技术优势 通信网络的出现，使得计算能力的远程使用成为可能，而互联网i n t e r n e t 的普 及却为这种远程计算的利用带来了革命性地发展，使得近3 0 年来影响计算技术发 展的最活跃因素之一的分布式计算( d i s t r i b u t e dc o m p u t i n g ) 技术得到了快速的发展。 随着i n t e r n e t 上可用服务和信息的指数级的增长，网络技术和计算机技术的快速发 展，人们希望在任何时间、任何地点，都能够通过各种设备，快速而深入地获取 大量有用的信息。实际上，i n t e r a c t 虽然是一个庞大的分布式信息空间，能够为用 户提供极具价值的广泛信息源，但由于其分布和异构性，又给人们在组织、管理 基于a g l e t 的移动a g e n t 应用系统的研究 i n t e r a c t 上的网络信息资源带来了很多问题。因此，如何在开放、异构的分布式环 境下实现资源共享和协同工作，就成为实现分布式计算要完成的首要任务。目前， 分布式计算的研究主要集中在分布式操作系统研究和分布式计算环境这两个方 面，主要工作是在网络计算平台上部署分布式计算环境，提供开发工具和服务， 支持分布式应用，实现资源共享和协同工作【1 4 】。 在过去的近3 0 年间，出现了大量的分布式计算技术，如传统的c l i e n t s e l v e t 计算模型、分布对象模型、中间件技术，以及最近发展起来的网格技术、移动a g e n t 技术、p 2 p 技术、w e bs e r v i c e 技术等。每一种技术都有其自身优点，得到了一定 程度的认同，也在特定的范围内得到了一定程度上的应用。 分布式计算是与计算机网络同步成长起来的一个应用研究领域，把计算机连 接成网络的最大优势就是实现资源共享。资源不仅仅包括数据和其它形式的信息， 也包括各种软硬件资源，如应用软件、系统软件、计算能力、存储能力等。人们 希望建立一个无缝平台，可以在其上方便地传输和交流信息、共享资源，实现这 个理想目标的主要技术就是分布式计算技术。 下面扼要分析几种比较典型的分布式计算技术，并将它们与与移动a g e n t 技 术进行比较，以便发现移动a g e n t 技术的技术优势【1 5 1 。 2 2 1 客户机服务器技术 迄今为止，应用最多的、也是出现的最早的分布式技术是客户朋艮务器机制。 在这种方式下，服务器向外界公布了一系列服务接口，提供对某些资源( 如数据库 等) 的访问。实现这些服务的代码驻留在本地服务器中，最后也是由服务器来实现 这些服务。当客户想要访问服务器上的资源时，它只需要简单地发起请求，调用 服务器提供的相应服务即可，服务器运行后将结果返回给用户。在这种机制中， 服务器拥有所有的一切，包括资源，实现服务的代码，以及在本地运行的处理能 力。基于这种模式的分布式计算技术的一个典型代表是r p c ( r e m o t ep r o c e d u r e c a l l ，远程过程调用) ，其体系结构如图2 2 所示。 第2 章移动a g e n t 技术 图2 2r p c ( 远程过程调用) f i g 2 2t h es t r u c t u r eo fc s 随着面向对象的软件技术的发展，分布式计算也开始步入分布式对象技术的 新阶段，其中具有代表性的技术有远程方法调用( r e m o t em e t h o di n v o c a t i o n ，r m i ) 和公共对象请求代理体系结构( c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e ， c o r b a ) 。前者纯粹基于j a v a 语言，是对传统r p c 的一种改进；后者则是由对象 管理组织( o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ，o m g ) 提出的分布式应用程序框架的规范【1 6 】。 c o r b a 为应用对象提供了多种类型的服务，如名字服务、事件服务等。使用 c o r b a 可以很方便地创建与语言无关的异构网络环境中的分布式应用，这是面向 过程的分布式应用所做不到的。虽然如此，对于每一次的服务请求发起和调用， 本质上还是c l i e n t s e r v e r 模式。 客户服务器模式在分布式计算领域扮演着十分重要的角色，以各种形式发挥 着作用，但这种模式也有明显的缺点： 第一，客户只负责发起请求和获取结果，服务器要进行所有的计算，当客户 数量增多时，服务器容易成为瓶颈，而客户的计算资源却被闲置起来，负载分配 极不平衡。随着p c 机性能的不断提高和网络规模的不断扩大，这种极不平衡的负 载分配已经成为一个很明显的缺点。 第二，客户与服务器从发起请求到获得结果的整个过程中都必须保持连接状 态，而且可能会有中间结果需要传递，这就需要占用大量带宽，因此，这种方法 不适用于稳定性差、带宽窄、时延大的网络环境，对于网络中的移动结点( 如随时 接入或断开的笔记本电脑) 更是不适用。由于网络环境已经越来越呈现出动态变化 和复杂的特性，所以，保持网络始终连接这一要求也成为一个缺点，而且日益突 出。 第三，缺乏灵活性。客户只能使用服务器提供的服务，而这些服务是在服务 基于a g l e t 的移动a g e n t 应用系统的研究 器设计之初就己经规划好的，修改或扩充都不方便；另外，服务器也无法针对不 同客户开展个性化服务。目前，网络应用要求具有很大的灵活性( f l e x i b i l i t y ) 、可扩 展性( e x t e n s i b f l i t y ) 和客户化( c u s t o m i z a b i l i t y ) i 皂力，因此，客户与服务器技术在新的 应用面前，已经显得束手无力。 2 2 2 移动代码技术 在客户服务器模式中，只有数据在移动，因此无法从根本上克服它自身的缺 点。于是，一种新的概念和方法被提出来了，这就是移动代码( m o b i l ec o d e ) 技术。 代码移动性汹) d em o b i l i t y ) 决定了环境之间的绑定关系可以动态改变【1 7 1 。虽然代码 也可以看作数据，但代码是加载到执行器的程序，因此代码移动与数据移动还是 有本质差别的，尽管代码移动的实现往往需要使用数据移动技术【1 8 】。移动代码技 术的典型代表是按需代码( c o d eo nd e m a n d ) ，其中j a v aa p p l e t 就是一个典型的应用 实例。按需代码及其应用实例如图2 3 所示。 图2 3 按需代码机制及其应用实例 f i g 2 3 ( h em e c h a n i s m o fc c d n g0 1 1d e m a n da n di t si n s t a n c e s 图2 3 给出了按需代码的实现机制和它的应用实例。假设a ，b 为网络中的两 个结点。如果a 没有程序代码，只有执行程序所需的资源，但b 上有a 所需的代 码，那么a 就可以从b 上下载程序后在本地运行，这就是按需代码。j a v aa r p l e t 就是按需代码的一个应用实例。 从广义的角度来看，这种情况中的结点a 都是主动发起请求的一方，而结点 b 是被动提供服务的一方，因此，结点a 和结点b 也常常被分别称作客户端和服 务器端。因为对于资源、实现服务的代码以及处理能力的拥有者不同，这里的“客 第2 章移动a g e n t 技术 户、和“服务器 的概念，与客户朋艮务器模式中的相关特定概念是有所区别的。 这种代码的移动性有以下几个特点： 第一，移动代码一般不由自己决定什么时候移动和移动到哪里，而完全由外 部力量控制，移动的方向也是单向的。比如j a v aa p p l e t 只在用户要浏览某个网页 时才和网页一起被下载到用户的浏览器中运行。 第二，移动代码不能连续迁移到多个结点上，必要时客户端必须逐个访问这 些结点。 第三，移动代码不具有智能性，它们一般是事先预定好的程序体。 2 2 3 移动a g e n t 技术 移动a g e n t 机制的一个重要特征就是网络中的任一台主机都被赋予了高度的 灵活性，用来接收和处理执行代码和资源，使得网络的处理能力可以与本地资源 相结合。执行代码( 表现为移动a g e n t 的形式) 不再被绑定到某个主机上，而是可以 在网络中随处移动。这种机制的结构示意图如图2 4 所示。 图2 4 移动a g e n t 机制 f i g 2 4m e c h a n i s mo fm o b i l ea g e n t s 由图2 4 可以看出，移动a g e n t 技术不同于传统的客户服务器机制，传统的 r p c 客户和服务器之间的交互需要连续的通信支持，而移动a g e n t 可以迁移到服 务器端直接与本地进行高速通信，这种本地通信方式不再占用网络资源；移动 a g e n t 技术也不同于远程执行，移动a g e n t 能够不断地从一个网络位置移动到另一 个位置，能够根据自己的选择进行移动。移动a g e n t 技术也与进程迁移不同，一 般来说进程迁移系统不允许进程选择什么时候迁移和迁移到哪里，而移动a g e n t 带有状态，所以可根据应用的需要，在任意时刻移动到想去的地方。移动a g e n t 基于a g l e t 的移动a g e n t 应用系统的研究 技术也不同于a p p l e t 和s e r v l e t ，a p p l e t 只能从服务器向客户单方向移动，s e r v l e t 也只能从客户端向服务器单方向移动，移动a g e n t 则没有这样的方向限制。 移动a g e n t 的突出优点主要有以下几点1 1 9 】： 减少网络负载：由于移动a g e n t 能够将用户请求打包并派遣到目的主机，因 此与数据源的交互在本地进行，当大量数据存储在远程机器上，数据在本地被处 理而无须经过网络传送，这样就减少了网络中的原始数据流量。 克服网络延迟：对实时性的关键任务，如生产线上的机器人，需要实时对它 们的环境作出响应，出现延迟是不可接受的。移动a g e n t 技术为解决这个问题提 供了解决方案，因为它们能够从控制中心被派遣到当地去直接