（计算机软件与理论专业论文）基于移动agent的网格资源发现与监控模型研究.pdf

摘要 目前在网格领域需要解决的问题很多，其中网格中的资源发现和监控是至关重 要的。由于被监测资源具有多样性、数量巨大、动态性等特点，使得网格资源的发 现与监控仍面临许多难点。移动a g e n t 的主动性、移动性等特点使得移动a g e n t 技术 在解决这些问题方面具有强大的优势。 本文提出了一种基于移动a g e n t 的网格资源发现与监控模型g r i d m o n i t o r 系统， 并将l d a p ( l i g h t w e i g h td i r e c t o r ya c c e s sp r o t o c o l ，轻量目录访问协议) 技术引入其中， 对该结构的各个组件及组件之间的关系进行了详细的分析。针对网格资源的多层虚 拟组织和查询服务的可分性，本文设计了一种分层查询式的方法来查找网格中的可 用资源。这种方法就是节点首先在本层虚拟组织( 包括子虚拟组织) 中查询资源， 如果资源不够，那么a g e n t l e a d e r 就会向上一层节点派发q u e r y a g e n t 查询。本文基 于模型实际运行中可能出现的事件定序问题，运用定序算法使网格中的节点查询有 序进行。 本文通过在模拟工具m i c r o g r i d 中的模拟试验，实现了网格虚拟环境和网格资源 节点的模拟，并在此基础上测试了g r i d m o n i t o r 系统，结果表明本模型能够有效地减 少网格资源发现和监控过程中的通讯代价，并为今后网格资源的发现与监控打下了 良好的基础。 硕士研究生孟香香( 计算机软件与理论) 指导教师许日滨教授 关键词：网格；资源发现；移动a g e n t ；轻量目录访问协议 a b s t r a c t t h e r ea r eal o to fi s s u e sw a i t i n gf o rs o l v e di nt h eg r i dr e s e a r c hf i e l d t h er e s o u r c e d i s c o v e r yi so n et h em o s ti m p o r t a n tp r o b l e m si ni t s i n c em o n i t o r e dr e s o u r c e sh a v et h e c h a r a c t e ro fd e v i s i t y , h u g en u m b e ra n dd y n a m i c ，i ti sd i f f i c u l tt od i s c o v e ra n dm o n i t o r r e s o u r c e si ng r i de n v i r o n m e n t s t h em o b i l i t ya n di n i t i a t i v i t yo fm o b i l ea g e n tm a k et h e a g e n tt e c h n o l o g i e sa r ep o w e r f u li ns o l v i n gt h e s ep r o b l e m sb e c a u s e t h i sp a p e rp r o p o s e dag r i d m o n i t o rs y s t e mf o rr e s o u r c e sd i s c o v e r ya n dm o n i t o r i n g i ng r i db a s e do nm o b i l ea g e n t t h el d a p ( l i g h t w e i g h td i r e c t o r ya c c e s sp r o t o c 0 1 ) t e c h n o l o g yi si n t r o d u c e di n t oi ta n dt h ed i f f e r e n tm o d u l ea n dt h er e l a t i o n s h i pa m o n gt h e m a r ed e t a i l e dd i s s c u s s e d a c c o r d i n gt ot h em u l t i l a y e r sv i s u a lo r g a n i z a t i o no fr e s o u r c e sa n d t h es e p a r a t i o nc h a r a c t e ro fi n q u i r ei ng r i d ，t h ep a p e rd e s i g n sal a y e di n q u i r i n gm e t h o dt o f i n dt h ea v a i l a b l er e s o u r c e i nt h i sm e t h o d ，f i r s t l y , t h en o d ei n q u i r e st h er e s o u r c ei nt h e v i s u a lo r g a n i z a t i o n so ft h el a y e rw h e r et h en o d ei si n ( i n c l u d i n gs u b - v i s u a lo r g a n i z a t i o n ) i ft h er e s o u r c ei sn o te n o u g h ，a g e n t l e a d e rw i l ld i s p a t c haq u e r y a g e n ti n q u i r i n gt ot h e a b o v el a y e r t h i sp a p e rb a s e do nt h ee v e n t so r d e r i n gp r o b l e m st h a tm a yh a p p e ni n m o d e l so p e r a t i o n ，a d o p t so r d e r i n ga l g o r i t h mt om a k et h ei n q u i r i n go fn o d e so b e yt h e o r d e r 。 t h r o u g ht h es i m u l a t i o ne x p e r i m e n t si nm i c r o g r i d ，t h i sp a p e rr e a l i z e st h eg r i dv i s u a l e n v i r o n m e n t sa n dt h es i m u l a t i o no fg r i dr e s o u r c e sn o d e s b a s e do ni t ，t h eg r i d m o n i t o r s y s t e m i st e s t e d t h er e s u l t ss h o wt h a tt h i sm o d e lc o u l de f f e c t i v e l yr e d u c e st h e c o m m u n i c a t i o nc o s td u r i n gt h ep r o c e s so f g r i dr e s o u r c e sd i s c o v e r ya n dm o n i t o r i n g a n d i tl a y sag o o df o u n d a t i o nf o rt h eg r i dr e s o u r c e sd i s c o v e r ya n dm o n i t o r i n gr e s e a r c hi nt h e f u t u r e p o s t g r a d u a t es t u d e n t ：x i a n g x i a n gm e n g ( c o m p u t e rs o f t w a r e & t h e o r y ) d i r e c t e db yp r o f e s s o r ：y u e b i nx u k e y w o r d s ：g r i d ： r e s o ur c ed i s c o v e r y ；m o b i l ea g e n t ：l d a p 学位论文独创性声明 学位论文独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文系本人在导师指导下独立完成的研究成果。文 中依法引用他人的成果，均已做出明确标注或得到许可。论文内容未包含法律意 义上已属于他人的任何形式的研究成果，也不包含本人已用于其他学位申请的论 文或成果。 本人如违反上述声明，愿意承担由此引发的一切责任和后果。 论文作者签名： 锯看 日期：知衍年f 月f , z - e l 学位论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的学位论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本 人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单 位仍然为青岛大学。 本学位论文属于： 保密口，在年解密后适用于本声明。 不保密战 ( 请在以上方框内打“”) = 名筠l 导师签名： 1 l 1 、 日期：卫甜年j - 月，l 日 日期：j ，谚年，月，z 日 第一章绪论 第一章绪论 移动a g e n t ( m o b i l ea g e n t ，m a ) 最初源于分布式系统研究领域，是分布式技 术逐步发展的结果。i n t e m e t 的飞速发展给移动a g e n t 技术带来了新的机遇，在面向 i n t e m e t 的应用领域中，移动a g e n t 技术越来越显示出其强大的优势和良好的发展前 景。“a g e n t ”一词将移动a g e n t 和已经有几十年研究历史的智能a g e n t 、多a g e n t 系 统联系在一起，使移动a g e n t 技术成为a g e n t 研究领域的一个重要分支【l j 。自1 9 9 4 年第一个商业化的移动a g e n t 系统t e l e s c r i p t 问世以来，移动a g e n t 技术就受到了学 术界、工业界的广泛关注，从而掀起了m a 系统研究的热潮。 1 1 移动a g e n t 产生的重大意义 移动a g e n t 产生的重大意义： 第一，m a 技术能较大地减轻网络上的数据流量。通过将服务请求a g e n t 移动到 目标主机，使该m a 直接访问该主机上的资源，与源主机只有较少的交互，从而避 免了大量数据的网络传送，降低了系统对网络带宽的依赖；这同时也缩短了通信延 时，提高了服务响应速度。 第二，m a 能以异步的方式自主地运行。我们可以将要完成的任务嵌入到m a 中，并通过网络将其派出去，然后就可以断开源主机与目标主机的连接。此后，m a 就独立于最初生成它的进程，可以异步自主地运行了。源主机可以在随后适当的时 候再与目标主机连接并接收运行的结果信息。这对于移动设备或移动用户来说尤其 有用。 第三，m a 可以根据服务器和网络的负载动态决定移动目标，有利于负载均衡。 而且，m a 的智能路由减少了用户浏览或搜寻时的判断。 第四，在进行任务处理时，可通过动态创建多个a g e n t 并行工作提高效率并降 低对任务的响应时间。 第五，能够克服网络隐患，在不可靠的网络中也能提供稳定的服务。例如，在 远程工业实时控制系统中，通过存在隐患的网络传送控制信息，远不如将控制指令 通过m a 直接移动到该受控系统上执行安全。 总之，在网络一体化的时代，移动a g e n t 技术较之于传统的分布式技术有着明 显的优势。 1 2 移动a g e n t 研究现状与发展趋势 咱1 9 9 4 年第一个商业化的移动a g e n t 系统t e l e s c r i p t 吲问世以来，移动a g e n t 技 青岛大学硕士学位论文 术就受到了学术界、工业界的广泛关注，吸引了众多著名的大学( 如d a r t m o u t h 学院、 c o m e l l 大学、s t u f f g a r t 大学等) 、公司( 如g e n e r a lm a g i c 、i b m 、m i t s u b i s h i 等) 、研 究机构 如d e c ( c o m p a q ) i 阴：究院、微软伦敦研究院等 进行研究开发工作。在短短的 几年中，移动a g e n t 技术就得到了飞速的发展。 分析当前移动a g e n t 的研究现状，不难看出所有移动a g e n t 的研究主要分为两 个方面：移动a g e n t 系统及其实现技术的研究，移动a g e n t 技术应用的研究。前者 主要研究移动a g e n t 系统的体系结构、移动a g e n t 的模型、移动机制、移动策略、 通信机制j 程序设计语言、管理控制机制、安全技术、容错技术、建模技术和理论、 协作技术等方面；后者着重研究面向应用领域的移动a g e n t 技术及应用，迄今为止 在电子商务、网络管理、智能搜索引擎、移动计算、工作流管理、并行处理、信息( 软 件) 分发和个人助理等领域都开展了移动a g e n t 应用研究。另外还包括移动a g e n t 和 其怂研究领域的交叉研究，如与分布式对象技术( c o n b a ) 的结合，与智能a g e n t 的 结合。 虽然移动a g e n t 技术是一个崭新的技术领域，它的提出和发展时间都较短，但 受到了广泛的关注，在较短的时间内出现了一批实验性和商品化的m a 系统，迄今 为止，已有6 0 多种【3 】o1 9 9 4 年，g e n e r a lm a g i c 公司推出了第一个商业化的m a 系 统t e l e s c r i p t ，它曾在诸如a t & tp e r s o n a l l i n k 等个人数字助理( p d a ) 以及几种工作 站系统中得到了成功应用，从而掀起了m a 系统研究的热潮。 跨平台语言j a v a 的出现，使得m a 技术的研究有了较大的进展，并且已经研制 出了很多实验性系统和商品化软件。例如，德国斯图加特大学开发了第一个基于j a v a 的移动a g e n t 系统m o l e ，i b m 公司的a g l e t s 是第一个基于j a v a 的商品化移动a g e n t 系统，也是目前最流行的移动a g e n t 系统，o b j e c t s p a c e 研制了v o y a g e r 4 1 ，美国加州 大学b e r k e l e y 分校研制了j a v a t o g o 【5 j 等。g e n e r a lm a g i c 公司也在t e l e s c r i p t 概念的 基础上开发了一个基于j a v a 的移动a g e n t 系统o d y s s e y 。下面介绍几个具有代表 性的移动a g e n t 系统： ( 1 ) t e l e s c r i p t ：是一种面向对象的语言，g e n e r a lm a g i c 公司用它开发了第一个商 业化的移动a g e n t 系统并用该语言命名。t e l e s c r i p t 系统中的每一个节点运行一个称 为e n g i n e 的进程，该进程是t e l e s c r i p t 语言的解释器，运行在操作系统之上，类似 其中_ 的虚拟机( v i r t u a lm a c h i n e ) 。e n g i n e 管理着一个或多个p l a c e 进程。一个p l a c e 进 程，可以包含其他p l a c e 进程。e n g i n e 和多个p l a c e 一起构成了m a e 。一个p l a c e 进程上运行着多个a g e n t 进程，a g e m 进程使用g o 命令可以从一个p l a c e 移动到另 一个p l a c e ，属于强移动方式。e n g i n e 有一个负责创建、传输、管理a g e n t 进程的类 库并提供了对象的持久化( p e r s i s t e n c e ) 机制，在系统崩溃的时候可以将a g e n t 写入永 久存储器中。a g e n t 用m e e t 指令和同一p l a c e 中的其他a g e n t 交互，用c o n n e c t 指令 2 第一章绪论 和不同p l a c e 中的a g e n t 交互。t e l e s c r i p t 提供资源管理机制，对资源的使用进行跟 踪( t r a c k i n g ) 和收费( c h a r g i n g ) 。在安全性方面，t e l e s c r i p t 使用认证和授权技术，a g e n t 在进入p l a c e 之前要向p l a c e 提供证书，进入之后被分配一定的权限。t e l e s c r i p t 是一 个功能完备的移动a g e n t 系统，其缺点是资源消耗太大( 要求至少9 6 m b 内存) ，售 价也高。最重要的是，t e l e s c r i p t 语言过于专用，这极大的限制了t e l e s c r i p t 系统应用 范围，随着j a v a 语言的出现，t e l e s c r i p t 语言及系统已经没有了市场。g e n e r a lm a g i c 公司重新开发了基于j a v a 的移动a g e n t 系统o d y s s e y 。o d y s s e y 完全继承了 q - e l e s c r i p t 的概念，并扩展了通信机制，提供了对j a v ar m i 、c o r b ai l o p 和m i c r o s o f t d c o m 的支持。 ( 2 ) d a g e n t ：由美国d a r t m o u t h 学院研制f 6 】，是a g e n tt c l 的后继版本。t c l ( t o o l c o m m a n dl a n g u a g e ) 是u n i x 平台上的一种脚本语言，是d a g e n t 最早支持的开发语 言。d a g e n t 实现了强移动方式，由于t c l 语言没有提供捕获和恢复脚本程序运行 状态的机制，d a g e n t 对标准的t c l 解释器进行了修改。d a g e n t 的体系结构分为四 层。最底层是应用程序接口层( a p i ) ，提供基本的传输机制，支持t c p i p 、s m t p 等 协议。第二层由运行在每个节点上的服务器( s e r v e r ) 组成。s e r v e r 提供移动、通信原 语，负责接收、发送和管理移动a g e n t 。s e r v e r 还提供永久性存储机制用于备份a g e n t 的内部状态。第三层是与语言无关的核心层，协助服务器完成a g e n t 的操作命令， 如a g e n t 在服务器中的注册、注销，移动，发送、接收消息，查询其他a g e n t 的状 态等。第四层由多个语言解释器组成。当前d a g e n t 支持t c l t k 、j a v a 、s c h e m e 语 言，每一种语言都对应一个解释器。每一个解释器包含四个模块：解释器模块、安 全模块、状态模块、与底层a p i 的接口模块。安全模块保护a g e n t 不受恶意攻击， 状态模块负责a g e n t 状态的捕捉和恢复。d a g e n t 提供两个层次的通信，低层次的通 信机制发送和接收消息流、字节流。高层次的通信机制提供r p c 、r m i 、会话机制 ( d i a l o g ) 和a g e n t 通信语言k q m l 。d a g e n t 的安全机制采用加密和身份验证。a g e n t 传输时被加密，接收时使用r s a 公开密钥密码方法验证a g e n t 的身份，再由资源管 理器分配相应的访问权限。系统中的每一种资源如c p u 、i o 、内存、文件、网络连 接等各由一个管理器管理，当a g e n t 发出使用资源的命令时，由语言解释器捕获并 交由资源管理器决定是否具有访问该资源的权限。 ( 3 ) m o l e ：由德国s t u t t g a r t 大学研制，是第一个基于j a v a 的移动a g e n t 系统0 7 j ， 目前最新版本是m o l e3 0 。m o l e 是一个纯j a v a 应用，系统的实现语言和m a 的编程 语言都是j a v a ，m o l e 系统和其m a 可以在任何具有j v m 的机器上运行。m o l e 的 m a e 由e n g i n e 和l o c a t i o n 组成。l o c a t i o n 运行在e n g i n e 上，提供如下基本服务： a g e n t 移动服务、a g e n t 通信服务、黄页服务( y e l l o wp a g es e r v i c e ，t r a d o r ，交易器1 、 安全性服务、事物服务( t r a n s a c t i o ns e r v i c e ) 矛i 域名服务( d n s ) 。e n g i n e 负责管理运行 青岛大学硕士学位论文 其上的l o c a t i o n ，提供底层服务，如类管理和l o c a t i o n 之间的通信。e n g i n e 的引入 使多个l o c a t i o n 可以在一个j v m 上运行，节约了系统的开销。m o l e 中的a g e n t 可 以包含多个线程，由多个j a v a 对象构成，这一组对象称为对象族( o b j e c tc l u s t e r ) 。 m o l e 对象之间的引用采用”岛模型( i s l a n dm o d e l ) ”【8 】，规定族内对象之间可以相互引 用，族间对象不能有任何引用关系，这可以避免因移动而引起的对象引用无效。m o l e 的通信机制包括：消息传递、r m i 和匿名通信，通信前双方必须建立会话( s e s s i o n ) 。 m a 之间的通信采用消息传递，m a 和服务a g e n t 之间的通信采用r m i ，一组a g e n t 采用o m g 的事件模型( e v e n m o d e l ) 进行匿名通信。m o l e 的容错机制比较完善，提供 事物服务，保证a g e n t “执行一次( e x a c t l y o n c e ) ”，另外还提供了“孤儿检测”机制。m o l e 的安全性较差，目前m o l e 的研究人员正在从事安全方面的研究例。 ( 4 ) a g l e t s ：由i b m 东京w a s t o n 研究中心研制，是最早基于j a v a 的商业化移动 a g e n t 系统【l o l 。a g l e t s 中的移动a g e n t 称为a g l e t ，是一个可移动的j a v a 对象。一个 a g l e t 具有全球惟一的标识符( i d e n t i f i e r ) ，包含一些属性、方法和一个旅行计划 ( i t i n e r a r y ) ，该旅行计划包含移动信息和错误处理机制。考虑到安全性，a g l e t 不能直 接被访问，而必须通过其代理( p r o x y ) ，代理的引入一方面防止a g l e t 中的属性和方 法被直接使用，另一方面也使a g l e t 的地址具有透明性一访问一个a g l e t 时，只需 获得其代理的引用，而不必关心其具体位置。a g l e t s 的m a e 称为c o n t e x t ，是静态 的j a v a 对象，提供基本的服务，如：a g l e t 的创建( c r e a t i o n ) 、克隆( c l o n i n g ) 、移动 ( d i s p a t c h i n g ) 、回收( r e t r a c t i o n ) 、挂起( d e a c t i v a t i o n ) 、激活( a c t i v a t i o n ) 、终止( d i s p o s a l ) 。 a g l e t s 采用j a v a 的事件模型，当上述行为发生之后会产生对应的事件，相应的事件 处理方法被执行，开发者可以根据需要重载事件处理方法，使a g l e t 表现出不同的 行为。i b m 制定了a g e n t 传输协议( a t p ，a g e m t r a n s f e rp r o t o c 0 1 ) ，该协议是与平台 无关的应用级协议，用于a g l e t 的传输。a g l e t s 使用d i s p a t c h 命令实现a g e n t 的移动， 移动可以由a g l e t 自主地发起也可以由目的c o n t e x t 发起，前者为p u s h 模型，后者 为p u l l 模型。a g l e t 的移动采用弱移动方式，入口函数为r u n 0 。a g l e t s 采用消息对 象( m e s s a g e ) 封装a g l e t s 之间的消息交换，消息传递机制支持同步和异步两种方式。 采用白板( w h i t e b o a r d ) 支持a g l e t 之间的协作和信息共享，a g l e t 可以向白板预定感兴 趣的消息，当该消息达到后，白板负责向所有预定该消息的a g l e t 广播。a g l e t s 的安 全模型建立在j a v a 的安全机制之上，通过访问权限的控制来保护主机和a g l e t 不受 恶意攻击。另外，a g l e t s 还提供一个工具包，包括：一个可视化的a g e n t 管理工具 t a h i t i ，负责账户管理、访问权限管理、系统配置管理和a g l e t 的管理；把a g l e t s 集 成到w e b 页面中的工具f i j i ；通过j d b c 访问d b 2 和j o d a x 数据库的数据库访问接 口。 ( 5 ) c o n c o r d i a - 由日本三菱公司研制，是基于j a v a 的移动a g e n t 系统【l o 】。 4 第一章绪论 c o n c o r d i a 的m a e 称为服务器，由多个服务组件构成，负责a g e n t 的移动、通信、 安全和持久性等基本服务。其中服务器的管理组件( a d m i n i s t r a t o r ) 管理其他服务组件， 负责各服务组件的启动、关闭，并负责监视整个系统和a g e n t 的运行情况，定时地 作出统计并加以备份。c o n c o r d i a 提出了旅行计划的概念，a g e n t 在移动时携带一个 旅行计划。旅行计划是一个路由表，表中规定了a g e n t 依次到达主机的顺序和到达 每一个主机所要执行的操作。a g e n t 在移动的过程中可动态地修改旅行计划。像其 他基于j a v a 的m a 系统一样，c o n c o r d i a 也采用弱移动方式。c o n c o r d i a 的通信利用 现有的t c p i p 通信机制，在a g e n t 传输和通信过程中，暂时无法到达目的主机的 a g e n t 、消息、事件被保存在队列管理器( q u e u em a n a g e r ) 中，直到被目的主机正确接 收。容错方面，c o n c o r d i a 提供持久化服务，可以将a g e n t 的状态备份到辅助存储器 上，防止主机的崩溃。安全性方面，c o n c o r d i a 采用加密的方法进行a g e n t 的存储保 护和传输保护，利用电子证书验证来访a g e n t 的身份。 基于移动a g e n t 的应用是当前移动a g e n t 领域的另一个研究热点。移动a g e n t 作为关键技术被广泛地应用在移动计算、电子商务( 特别是移动电子商务) 、网络管 理、分布式信息查询( 智能搜索引擎) 、工作流管理、并行处理、信息( 软件) 分发等各 个领域【1 l 】。 1 电子商务( e c o m m e r c e ) 移动a g e n t 的移动性和自主性为网络环境，尤其是i n t e r n e t 环境下的电子商务应 用提供了很多潜在的优点，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 甜，基于a g e n t 的电子商务( a b e c ，a g e n t b a s e de 毛o m m e r c e ) 成为一个新的研究 领域。在a b e c 中，a g e m 代表其所有者的利益参与商务活动。 代表消费者的a g e m 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，同供应商进行价格协商。代表生产商的移动a g e n t 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。代表市场管理部门的a g e n t 负责整 个市场的管理工作。多个a g e n t 之间的协作可以采用移动a g e m 的协作模型，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。 文献【1 3 1 给出了几种基于移动a g e n t 的电子商务模型。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 d p 应用。 2 分布式信息查询( d i s t r i b u t e di n f o r m a t i o nr e t r i e v a l ) 目前面向i n t e r n e t 信息检索的所有搜索引擎采用的技术都是在线查询，并且搜索 的覆盖面有限，提供的查询方式有限，查询精度低，返回的大量结果中往往只包含 少数或根本不包含用户关心的信息。移动a g e n t 技术支持离线查询，一个或多个移 动a g e n t 携带着查询要求自主地移动到各个相关的信息源上，相互协作，搜索与用 户最相关的信息，当用户重新连线时，返回综合的查询结果。动态派生子a g e n t 的 青岛大学硕士学位论文 能力可以大大提高搜索的并行度和搜索范围，提供个性化服务的能力可以向用户提 供多种查询方式。文献【1 4 】给出了几种基于移动a g e n t 的搜索引擎实现技术。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【l 5 | 。 3 网络管n ( n e t w o r km a n a g e m e n t ) 大型网络( 如电信网络、交通网络、计算机网络等) 都需要容错管理( 故障诊断与 恢复) 、计费管理、配置管理、性能管理、安全管理等基本管理。客户朋艮务器模式是 当今网络管理的基本模式，其固有缺点随着网络日趋复杂、规模不断扩大、应用服 务数量剧增而越来越明显，管理工作站数据处理和网络带宽成为其瓶颈，不具有动 态变化的伸缩性。使用移动a g e n t 技术可以对整个网络建模，利用其移动性、自主 性和反应性可以建立一个灵活、统一、健壮的网络管理体系。文献【l6 】详细描述了使 用移动a g e n t 技术进行网络管理的方法。 4 移动计算( m o b i l ec o m p u t i n g ) 移动计算的三个基本特征是：无线通信、移动性和便携性。无线通信指移动设 备之间的通信通过低速、高延迟、不可靠的无线网络；移动性指通信设备的地理位 置经常发生变化，导致和位置有关的系统配置信息需要经常改变；便携性指移动设 备尽可能的小巧便于携带，这限制了设备的计算能力和存储能力。使用移动a g e n t 技术可以全面解决以上三个问题，移动a g e n t 支持离线计算，可以有效地节省网络 带宽，非常适合无线通信网络；移动a g e n t 的平台无关性可以避免移动设备的配置 随位置的变化而不断更改；移动设备可以将定制的移动a g e n t 发送到服务器上执行， 充分利用服务器的计算资源，从而克服了移动设备计算能力弱的缺点。文献1 1 7 j 介绍 了移动计算的基本概念、实现技术和当前所要解决的的问题。文献【l8 j 给出了用移动 a g e n t 技术实现移动计算的几种方案。 另外，移动a g e n t 还可以用于工作流管理( w o r k f l o wm a n a g e m e n t ) 1 9 j 、并行处理 ( p a r a l l e lp r o c e s s i n g ) 刚、信息( 软件) 分发( i n f o r m a t i o no rs o f t w a r ed i s s e m i n a t i o n ) 、监控 与通告( m o n i t o r i n ga n dn o t i f i c a t i o n ) 等领域。 1 3 目前网格资源发现与监控的难点 网格系统中的资源相对于传统的分布式系统中的资源，具有分布性、动态性、 异构性等特点，这使得网格中的资源发现与监控变得相当复杂。目前还没有一种科 学高效的管理模式能够处理所有的网格计算应用需求。网格环境下的资源发现与监 控仍存在以下几个主要难点【2 l 】：( 1 ) 被监测资源的多样性：网格的发展包含着硬件、 软件和外部设备等多类型的资源，它们不仅种类繁多，而且不同资源间有复杂的逻 辑关系，对这些资源的命名、定义、组织、访问需要新的方法。( 2 ) 被监测资源数量 巨大：网格系统将走向联合，形成全球规模的大系统，如此众多的资源无法被放到 6 第一章绪论 一个平面内进行统一管理，结构化的方法成为必需。通过结构化的方法，可以进行 资源的划分，从而实现分而治之。但对大量资源的划分和组织是复杂的，涉及的因 素有地理位置、拓扑结构、资源类型、资源间关系、用户需求等。( 3 ) 被监测资源具 有内在逻辑结构：目前的局域网和因特网基本是任意互连结构，其中的资源缺少内 在逻辑结构的描述与限定。网格虽然也不限定特定结构，但在现实应用中，会体现 出与其功能分布，数据流图等特征对应的逻辑拓扑结构，用子结构可以复合出复杂 的结构。对于这种情况可以采取划分子结构的方法，以有助于资源的组织与管理。 ( 4 ) 被监测资源及监测资源自身的动态性：不仅被监测资源有不断变化的性能数据， 而且监测资源自身也处于不断变化中。监控系统需要对被监控系统进行测量，难免 会影响被监控系统的运行，但它也希望能获得被监控系统受到较少外界干扰情况下 的性能数据；另一方面，被监控系统自身也不希望受到外界的影响，这不仅仅因为 会影响性能，而且因为这样的影响有可能最终对系统造成巨大影响，以至于完全改 变系统原有的运行。另外，跨网络的监控系统需要使用网络来传送数据，这样主要 带来两个问题：网络传输不可靠和网络传输延迟。 因此，如果能有效地解决以上这些问题，成功构造出完备的网格资源发现与监 控系统，不仅能满足实际的应用需求，还将为解决其他类似的问题提供重要的启示。 1 4 本文的研究内容 本论文在几个方面开展了研究工作。首先重点研究了移动a g e n t 技术和网格技 术，充分利用移动a g e n t 的特性，并在其中引入了l d a p 技术，设计了一个在异构 网格和分布式计算环境中能够自主、自动地迁移，携带信息或寻找适当的信息资源， 进行现场信息处理，代理用户完成信息传递、数据发现、信息变换等任务的网格资 源监控系统g r i d m o n i t o r 。 本模型可以在局域网范围内按照注册、更新、查询等步骤实现各种异构环境的 网格资源节点的监控，获得网格中各个节点当前的状态，移动a g e n t 的使用有效地减 少了网格资源发现和监控过程中的通讯代价。本文利用i b m 的a g l e t 软件设计并开发 了多个a g e n t ，并将其应用到网格资源监控中，实现了g r i d m o n i t o r 系统。移动a g e n t 的引入是通过将服务请求a g e n t 移动到目标主机，使得移动a g e n t 可以直接访问该主 机上的资源，与源主机间的交互变少，避免了大量数据在网络中的传输，从而降低 了整个系统对网络带宽的依赖，缩短了通信时延，提高了服务质量。本文还利用 o p e n l d a p i 具设计了全局l d a p 和局部l d a p ，并将其应用到网格资源监控系统中。 l d a p 的引入可以很好地提供安全性，并且快速得到监控结果。 针对网格资源的多层虚拟组织和查询服务的可分性，本文设计了一种分层查询 的方法来查找网格中的可用资源。这种方法就是节点首先在本层虚拟组织( 包括子 7 青岛大学硕士学位论文 虚拟组织) 中查询资源，如果资源不够，那么a g e n t l e a d e r 就会向上一层节点派发 q u e r y a g e n t 进行查询。本文基于模型实际运行中可能出现的事件定序问题，运用定 序算法使网格中的节点查询有序进行。 然后本文在对现有的网格模拟工具进行分析的基础上，选择了m i c r o g r i d 工具。 它是国际上成功的网格环境模拟工具之一，可以虚拟化处理过程、内存、磁盘和任 何其他系统中使用的资源。本文详细论述了如何利用m i c r o g r i d 3 2 具进行网格资源节 点的模拟，验证了上述网格监控模型的可行性，证明了本模型能够有效地减少网格 资源发现和监控过程中的通讯代价，并为今后网格资源的发现与监控打下了良好的 基础。 8 第二章a g e n t 和网格技术简介 第二章a g e n t 和网格技术简介 a g e n t 可以翻译成智能a g e n t 、协调( 者) 、代理及智能a g e n t 。随着计算机网络 和分布式人工智能技术的迅速发展，a g e n t 在模拟人类社会组织机构与社会群体解 决问题的方式方面将发挥重要的作用。 2 1 智能a g e n t 1 ) 智能a g e n t 的特性 根据目前对a g e n t 的研究，a g e n t 一般都具有以下的特性： 自治性( a u t o n o m y ) ：a g e n t 运行时不直接由人或者其他东西控制，它对它们自 己的行为和内部状态有一定的控制权。 社会能力( s o c i a la b i l i t y ) 或称可通信性( c o m m u n i c a b i l i t y ) ：a g e n t 能够通过某 种a g e n t 通信语言( a g e n tc o m m u n i c a t i o nl a n g u a g e ) 与其它a g e n t 进行信息交换。 反应能力( r e a c t i v i t y ) ：即对环境的感知和影响。无论a g e n t 生存在现实的世界 中( 如机器人、i n t e m e t 上的通讯a g e n t 、用户界面a g e n t 等) 还是虚拟的世界中( 如 虚拟商场中的a g e n t 、交互式游戏中的a g e n t 等) ，它们都应该可以感知它们所处的 环境，并通过行为改变环境。一个不能对环境做出影响的物体不能被称为a g e n t 。 自发行为( p r o a c t i v e n e s s ) ：传统的应用程序是被动的由用户来运行的而且机械 的完成用户的指令；而a g e n t 的行为应该是主动的，或者说自发的。a g e n t 感知周围 环境的变化，并做出基于目标的行为( g o a l d i r e c t e db e h a v i o r ) 。 除此以外，a g e n t 通常还具有可移动性、合理性、忠诚性、友好性等特性。 软件a g e n t 属于人工智能的范畴，在一定程度上模拟了人类社会的行为和关系， 具有一定的智能并能够自主运行，向其他软件实体提供相应的服务。软件a g e n t 具 有极大的灵活性和适应性，更加适合于开放、动态的网络环境，也更能体现人类的 社会职责。 要搭建智能a g e n t 的体系结构，必然要熟悉其工作原理和运作机制。a g e n t 可 以被认为是任何能够通过感应器感知它周围的环境，并能够通过效应器作用于它周 围环境的客观实体。一个理性a g e n t 是能够进行正确工作的a g e n t ，而性能尺度的评 估可作为a g e n t 是否正确工作的衡量标准。一个a g e n t 的行为是基于它自己的经历 和内置的知识( 知觉序列) ，这些是构建在一个能在它运行的环境里正常运作的a g e n t 的基础。 ， 因为一个a g e n t 的行为只依赖于它的知觉序列，所以可以利用一张行为表，表 中的每个行为都对应着每个可能的知觉序列。这张表称为“知觉序列行为映射 9 青岛大学硕士学位论文 表”。理论上能够试验a g e n t 每个可能的直觉数列并记录每个由此产生的行为，从而 构建表述该a g e n t 的映射表。 一个a g e n t 的行为基于它自己的经历和内置的知识，这些是构建个能在它运 行的环境里正常运作a g e n t 的基础。一个系统自治的程度取决于它的经历对它的行 为制约的程度。一个真正自治的智能a g e n t 如果给予了足够的时间去适应环境，应 该能够在不同的环境中成功运行。 2 ) 智能a g e n t 的体系结构 智能a g e n t 的体系结构可以表述为：a g e n t = - ；, t 算平台+ 程序【2 5 1 。计算平台使感应 器得到的知觉信息能够以合适的方式提供给a g e n t 程序，运行a g e n t 程序，并使程 序产生的执行动作能够反应给效应器。a g