（通信与信息系统专业论文）mobile+agent在移动计算中的应用与研究.pdf

重庆邮电大学硕士论文 摘要 摘要 移动计算是随着移动通信，i n t e r n e t ，数据库，分布式计算等技术的发 展而兴起的一个多学科交叉、涵盖范围广泛的新技术移动计算技术将使 计算机或其他信息智能终端设备在无线环境下实现数据传输及资源共享。 它的作用是将有用、准确、及时的信息提供给任何时间、任何地点的任何 客户。这将极大的改变人们的生活方式和工作方式 如何在分布式环境下建立高效、安全和健壮的应用系统，成为当前的 研究热点之一传统的客户，服务器结构灵活性不足，网络负载不均衡，而 且要求一直保持网络连接，已经不适应移动计算的发展要求。两m o b i l e a g e n t 能够在运行过程中自主的从一台主机迁移到另外一台主机，并可与 其他a g e n t 和资源交互m o b i l ea g e n t 具有移动性、自主性、反应性、主 动性和交互性，支持离线计算，非常适合在移动计算中应用。 本文提出一个将移动a g e n t 技术融入到三层客户服务器结构的移动 计算模型一一m a b m c m ，以解决传统客户服务器结构移动性、可扩展性 和可维护性等方面的缺陷，并将移动a g e n t 技术引入到三层客户，服务器结 构中，增强其自治性、动态性和智能性 本文在深入分析移动a g e n t 技术后，结合m a b m c m 模型，在j a d e 平台上开发了一个移动股票交易系统。 关键词；移动计算，移动代理，客户服务器，移动应用开发 重庆邮电大学硕士论文摘要 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fm o b i l ec o m m u n i c a t i o n ，i n t e r n e ta n dd a t a b a s e ， m o b i l ec o m p u t i n gh a sb e c o m i n gan e wc r o s s i n gf i e l df a rg o i n gt e c h n o l o g y t h i st e c h n i q u ec o u l dr e a l i z ed a t at r a n s f e r r i n ga n dr e s o u r c es h a r i n gb e t w e e n c o m p u t e r s o ro t h e ri n f o r m a t i o n i n t e l l i g e n t t e r m i n a lu n i ti nw i r e l e s s e n v i r o n m e n t i t sf u n c t i o ni st op r o v i d eu s e f u i 。e x a c t l ya n dt i m e l yi n f o r m a t i o n t oa n y o n ei na n y t i m ea ta n y w h e r e 。m o b i l ec o m p u t i n gw o u l dg r e a t l yc h a n g e p e o p l e sl i f es t y l ea n dw o r k i n gs t y l e h o wt ob u i l da ne f f e c t i v e ，s e c u r ea n dr o b u s ta p p l i c a t i o ns y s t e mi so n eo f t h eh o t s p o t si nc u r r e n tr e s e a r c h t r a d i t i o n a lc l i e n t s e r v e r ( c s ) s t r u c t u r e c o u l d n tf i tt h er e q u i r e m e n to fm o b i l ec o m p u t i n gd e v e l o p i n g ，s i n c et h ec s m o d ei s n te n o u g hf l e x i b l e ，c o u l d n te q u a lt h en e t w o r kl o a da n dc sm o d e l m u s th o l dt h en e t w o r kl i n k m o b i l ea g e n tc o u l dm i g r a t ef r o mo n eh o s tt o a n o t h e ri nr u n n i n ga n dc o m m u n i c a t ew i t ho t h e ra g e n to rr e s o u r c e s m o b i l e a g e n th a sm o b i l i t y , a u t o n o m y ，r e a c t i v i t y ，a n da c t i v i t y t h e s e c h a r a c t e r s s u p p o r to f f l i n ec o m p u t i n gw h i c hi sv e r ys u i t a b l e i na p p l i c a t i o no fm o b i l e c o m p u t i n g t h i sp a p e rp r o p o s e san e wt h r e el e v e lc ss t r u c t u r ef o rm o b i l ea g e n t b a s e dm o b i l ec o m p u t i n gm o d e l ( m a b m c m ) i nt h i sw a yw ec o u l ds o l v es o m e t r a d i t i o n a lc ss t r u c t u r e sl i m i t a t i o n s a s m o b i l i t y ，e x p a n d a b i l i t y a n d m a i n t a i n a b i l i t y m o b i l ea g e n tt e c h n i q u ei ss o l v e di nt h en e w t h r e el e v e l sc s s t r u c t u r et oi m p r o v i n gt h es t r u c t u r e sa u t o n o m y ，r e a c t i v i t ya n di n t e l l i g e n c e i n t h i sp a p e rw ei n t r o d u c et h ed e v e l o p i n go fam o b i l es t o c kt r a n s f e r r i n g s y s t e mo nj a d ep l a t f o r m t h i ss y s t e mc o m b i n e st h em o b i l ea g e n tt e c h n i q u e a n dm a b m c ms t r u c t u r e k e yw o r d s ：m o b i l ec o m p u t i n g ，m o b i l ea g e n t ，c l i e n t s e r v e r ，m o b i l e a p p l i c a t i o nd e v e l o p m e n t i l 重庆邮电大学硕士论文缩略语 缩略语 a c c ：a g e n tc o m m u n i c a t i o nc h a n n e l ，a g e n t 通信通道 a c l ：a g e n tc o m m u n i c a t i o nl a n g u a g e ，a g e n t 通信语言 a l p ：a g e n ti n t e r a c t i o np r o t o c o l ，a g e n t 交互协议 a i d ：a g e n ti d e n t i f i e rd i r e c t o r ya g e n t 标识符目录 a m s ：a g e n tm a n a g e m e n ts y s t e m ，a g e n t 管理系统 a t p ：a g e n tt r a n s f e rp r o t o c o l ，a g e n t 传输协议 c d c ；c o n n e c t e dd e v i c ec o n f i g u r a t i o n ，连接设备配置 c l d c ：c o n n e c t e dl i m i t e dd e v i c ec o n f i g u r a t i o n ，连接受限设备配置 c o r b a ：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 ，公共对象请求代理 体系结构 c s ：c l i e n t s e r v e r ，客户服务器 d a e ：d i s t r i b u t e da g e n te n v i r o n m e n t ，分布式a g e n t 环境 d f ：d i r e c t o r yf a c i l i t y ，目录设施 f i p a ：f o u n d a t i o n f o r i n t e l l i g e n t p h y s i c a l a g e n t ，物理智能a g e n t 基金协会 g u ：g r a p h i c a lu s e ri n t e r f a c e ，图形用户界面 i i o p ：i n t e r n e ti n t e r o r bp r o t o c o l ，因特网对象请求代理间协议 j 2 m e ；j a e a2m i c r oe d i t i o n ，j a v a2 微小版 j 2 e e ：j a v a2e n t e r p r i s ee d i t i o n ，j a v a2 企业版 j n i ：j a v an a t i v ei n t e r f a c e s ，j a v a 本地接口 j s p ：j a v as e r v e rp a g e ；j a v a 服务器页面 k q m l ：k n o w l e d g eq u e r ya n dm a n i p u l a t i o nl a n g u a g e ，知识查询与操纵语 言 m a ：m o b i l ea g e n t ，移动代理 m a e ；m o b i l ea g e n te n v i r o n m e n t ，移动a g e n t 环境 m a s i f ：m o b i l ea g e n ts y s t e mt n t e r o p e r a b i l i t yf a c i l i t y ，移动a g e n t 系统互 操作公共设施 m i d p ：m o b i l ei n f o r m a t i o nd e v i c ep r o f i l e ，移动信息设备简表 m p ：m e s s a g ep a s s i n g ，消息传递 m t p ：m e s s a g et r a n s p o r tp r o t o c 0 1 信息传输协议 o m g ：o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ，对象管理小组 v 重庆邮电大学硕士论文缩略语 o r b ：0 b j e c tr e q u e s tb r o k e r ，对象请求代理 p d a ；p e r s o n a ld i g i t a la s s i s t a n t ，个人数字助理 p d a p ：p e r s o n a ld i g i t a la s s i s t a n tp r o f i l e ，p d a 简表 r m i ：r e m o t em e t h o di n v o c a t i o n ，远程方法调用 r p c ：r e m o t ep r o c e d u r ec a l l ，远程过程调用 w w w ：w o r l dw i d ew e b ，万维网 x m l ：e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ，可扩展标记语言 v l 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果据我所知，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，也不包含为获得重废 邮电太堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作 的同志对本研究所傲的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢 意 学位论文作者签名：诗健扦 签字日期： 纠7 年r 月；1 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解重塞整直太堂有关保留、使用学位论 文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅本人授权重庆邮电太堂可以将学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等 复制手段保存、汇编学位论文 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：酹，健却 导师签名： 瓣 签字日期：净j 月；1 日签字目期：善1 年月j 日 1 1 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 移动计算是随着移动通信，i n t e r n e t ，数据库，分布式计算等技术的发 展而兴起的一个多学科交叉、涵盖范围广泛的新技术移动计算技术将使 计算机或其他信息智能终端设备在无线环境下实现数据传输及资源共享。 它的作用是将有用、准确、及时的信息提供给任何时间、任何地点的任何 客户这将极大的改变人们的生活方式和工作方式。 如何在分布式环境下建立高效、安全和健壮的应用系统，成为当前的 研究热点之一。八十年代产生并发展的客户服务器1 1 1 3 ( c l i e n t s e r v e r ，简 称c s 结构) 计算模式已经被用户和市场所接受。但是这种模式适合相对稳 定的网络环境和应用系统，可移植性、可扩展性和可维护性较差，在具有 广域、异构、低带宽、信息资源分散、连接不稳定、信息量爆炸性增长等 特点的i n t e r n e t 环境中，c s 模式缺乏智能性和动态的信息处理能力九 十年代初发展起来的移动a g e n t 技术，多层客户服务器结构和跨平台语言 ( 如j a v a ) 为分布式技术开辟了新的研究领域。其中移动a g e n t ( m o b i l e a g e n t ，简称m a ) 是综合了a g e n t 技术的一种新型分布式计算技术，它的 智能性、动态性和移动性为分布式技术研究注入了新的活力 1 2 移动计算简介 移动计算【2 l 系统是指易发生物理位置变化，并且移动过程中会用到其 计算功能的计算系统。例如笔记本电脑、p d a ( p e r s o n a ld i g i t a la s s i s t a n t ， 个人数字助理) 和移动电话都属于移动计算系统。在区分移动计算系统和其 他计算系统的过程中，将会看到它们之间在设计目的、设计路线和操作方 法上的不同移动计算系统的许多功能是固定计算系统所不具备的，这些 特殊功能是区分移动计算系统的依据。 移动计算系统在无线网络连接、体积、移动应用特性、电源及其他功 能方面的独特之处，使其特别适用于移动用户显然，任何移动计算系统 都可以在固定的情况下使用。因此可以说移动计算系统是固定技术系统的 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 父集，固定计算系统这个子集之外的元素将有助于分解和解决移动计算的 问题与基于固定网络的传统分布式计算环境相比，移动计算环境具有以 下一些主要特点； 移动性：在移动计算环境中最突出的特征是设各的移动性一个移 动设备可以在不同地方连接网络，丙且在移动的同时也可以保持网 络连接。这种计算平台的移动性可能导致系统访问布局的变化和资 源的移动性。 频繁断接性：移动设备在移动过程中，由于使用方式、电源、无线 通信费用、网络条件等因素的限制，一般不采用保持持续联网的工 作方式，而是主动或被动的间歇性入网。 网络条件多样性：移动设备的移动性使得不同时间可用的网络条件 ( 如网络带宽、通信代价、网络延迟以及服务质量等) 是交化的，甚 至相差悬殊；移动设备既可以接入高带宽的固定网络，也可以工作 在低带宽的无线广域网中，甚至根本无网络可用，处于断接状态。 网络通信的非对称性：由于物理通信媒介的限制，一般的无线网络 通信都是非对称的表现在固定服务器节点可以拥有强大的发送设 备，而移动设备的发送能力非常有限，于是下行链路的通信带宽与 代价与上行链路相差很大 低可靠性：无线网络与固定网络裙比，可靠性较低，更容易受到干 扰而出现网络故障。 移动设一备的资源有限性：与固定设备相比，移动设备的资源是相对有 限的，如c p u 的处理能力，存储容量，电源的续航时阃等。 1 3 移动a g e n t 技术 进入2 0 世纪9 0 年代以来，计算机网络，尤其是i n t e r n e t ，w w w 在全世界 范围内迅猛发展，一方面其为用户提供了无比丰富的信息资源和多种通讯 手段，另一方面也使得用户寻找、处理所需的信息交得异常困难如何合 理、有效地利用i n t e r n e t 上巨大的计算资源成为研究者所关注的重要问题。 传统网络中，分布式计算技术都是基于c s 模式。通过消息传递( m e s s a g e p a s s i n g ，m p ) 或远程过程调用( r e m o t ep r o c e d u r ec a l l ，r p c ) 等方式，通信 双方进行远程通信。随着新型网络应用的出现，c s 模式的局限也日益明 显。其远远不能适应当今快速多变的网络应用需求。在这种环境之下，一 种基于组件的分布式对象技术开始出现，与传统的c s 模式相比，它能够 2 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 适应更大规模的网络环境，并且通过中间件机制来屏蔽网络的异构件目 前，主流的分布式对象技术有o m g 的c o r b a n 1 1 2 4 、s u n 公司的r m i 和企 业级j a v a b e a n s 【1 以及m i c r o s o f t 的c o m d c o m 】尽管如此，它们的特征 仍然是物理上应用分布和数据分布，逻辑上是抽象的集中，而且它们缺少 更高的自主性，对周围的环境也不具有一定的感知能力 移矧t j a g e n t 2 l 【8 】【1 1 h e 是为解决这些问题而提出的“可以让智能a g e n t 在i n t e r n e t 上自主移动并执行，以完成用户指定的任务”，这就是移动a g e n t 的最初构想。可以说移动a g e n t 是a g e n t 技术与分布式技术相结合的产物， 它是i n t e r n e t 发展的必然趋势。 1 9 9 3 年，g e n e r a lm a g i c 公司推出的商业移动代理系统t e l e s e r i p t 第一 次提出了m o b i l ea g e n t ( m a ) 的概念，简单来说，m a 是一个能够在运行过 程中自主地从一台主机迁移到另台主机，并可与其它a g e n t 和资源交互 的程序，实际上它是a g e n t 技术与分布式技术的混血儿。 1 3 1 移动a g e n t 的技术优势 移动a g e n t 的移动性，自主性，反应性，主动性和交互性使移动a g e n t 技术在许多领域中，特别是i n t e r n e t 领域中显示了强大的优势1 1 1 1 1 5 。 降低网络负载：克服网络延迟，m a 计算模式的特征是传输少量的 运行代码和状态到远程数据方，这样做所带来的好处是减少了大量 原始数据在网络中的流量。由于网络传输的次数减少，网络延迟相 对于传统方式也降低了许多。 包容不同的协议：在分布式系统中，有时出于效率和安全等方面的 考虑，需要对一方的协议进行升级，这常常涉及对应用也做出大量 的改动。而m a 通过建立专门的外部通道移动到远程主机中去，有 效地克服了这一问题。 异步、自主的执行能力：移动设备通常需要依赖昂贵脆弱的网络连 接迸行工作，而有的任务要求移动设备和固定网络之间保持持续的 连接。这在实际中，既不经济。在技术上也不可能。为了解决这一 问题，可以把任务嵌入到m a 中，而后者可以派遣到网络中去之 后，m a 可以独立地创建自己的进程，异步、自主地进行操作而 移动设备这时也允许断开网络，稍后如果需要，再连接取回m a 。 动态自适应性：m a 可以感知运行环境，并且对变化自主、快速地 做出反应，使整个系统始终保持在最优状态 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 自然的异构性：开放分布式计算各平台之间，往往从硬件到软件都 是异质的。由于m a 往往独立于特定的主机和传输层协议，而仅仅 依赖于它们的执行环境( 已屏蔽各平台的差异) ，因而为进行无缝的 系统集成提供了极为有利的条件。 健壮性和容错性：m a 支持离线操作，这大大降低了网络应用对网 络连接可靠性的要求m a 的反应性使之能及时的感知网络节点的 失效，其自主性可以使它自主地处理并修正错误，更容易建立容错 能力强的分布式系统 支持实时远程交互：在一些远程控制系统中，如工业控制，海底探 测器控制，有毒环境中的监控，实时性非常重要，但是网络的延迟 使远程实时控制变得不太可能将移动a g e n t 发送到远端系统，代 替人在远端完成各种控制活动，可以从根本上解决网络延迟问题。 支持离线计算：由于带宽是一直昂贵的资源，要求移动设备始终保 持网络连接在经济上是不可行的，无线通信的特性要求系统具有离 线计算能力，由于移动设备同网络的连接是通过低速，不可靠，高 延迟的无线网络，要求移动设备始终保持网络连接在技术上也是不 可行的。移动a g e n t 技术可以解决这个问题用户派出a g e n t 之后， 可以断开网络连接，a g e n t 在网络上自主的运行，当a g e n t 完成任务 后，通过转接机制监视用户是否在线，当发现用户在线时，就返回 计算结果。 1 3 。2 移动a g e n t 技术的应用领域 移动a g e n t - 作为关键技术被广泛应用在移动计算，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) ，工作流应用， 并行处理，信息( 软件) 分发，个人助理。安全代理等各个领域f 2 1 【l 【i7 1 移动计算：移动技术的三个基本特征是：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，这限制了设备的技术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， 可以有效的节省网络带宽，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变化而不断更改；移 4 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 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。 电子商务；m a 非常使用于电子商务交易常常要求实时访问远程 信息，如股票报价，甚至是进行实时谈判。不同的a g e n t 拥有不同 的目标，并将采取不同的策略以实现各自的目标可以预想a g e n t 能体现其创建者的意图，并能代表他们的各自利益进行谈判。 网络管理：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( 故障诊断和恢复) ，计费管理，配置管理，性能管理， 安全管理等基本管理。客户服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制，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 分布式信息检索：正如在前面分析m a 技术优势时指出的那样，通 过m a 派往数据所存放的地方将大大减轻网络负载和消除网络延 迟。同时，由于在i n t e r n e t 这样的浩如烟海的信息环境中进行分布 式信息检索往往需要花费大量的时间，这时如果仍保持网络连接， 则需要花费许多费用：但是通过使用移动a g e n t 技术，使得创建 a g e n t 的主机可以与网络断开连接，从而节省大量的连接费用和主 机机时。 工作流应用：工作流应用的特点之一是支持合作者之间的信息流 动。对此，m a 技术能够提供良好的支持，可以将信息相关的操作 封装在2 d a 之呻，再利用后者的移动性和自主性，让信息在机构内 部有效的流动。 并行处理：移动a g e n t 可以派生多个子a g e n t ，这些子a g e n t 可以 发送到网上异步，并行，自主的执行。人为的或者自动的将一个大 规模的问题分解成多个子任务，分别交给不同的移动a g e n t 去执 行，这些a g e n t 自主的移动到网络中的各个节点，充分利用网络中 空闲的计算资源和可用的信息资源，相互协作，共同求解移动 a g e n t 这种动态派生的能力可以有效的提高任务执行的并发度 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 1 4 论文结构 本文共分六章，各章的内容安排如下； 第一章介绍移动计算的基本概念和移动计算环境的特点：分析移动 a g e n t 计算的技术优势和介绍移动a g e n t 的应用领域。 第二章对移动计算技术进行分析，介绍传统的分布式计算模型、分布 式对象技术以及移动a g e n t 体系结构。 第三章具体分析移动a g e n t 的组成及结构、实现移动a g e n t 的关键技 术；并对移动a g e n t 的标准化工作和主要开发平台进行介绍 第四章提出基于移动a g e n t 的移动计算模型一一m a b m c m ，对 m a b m c m 模型中的主要a g e n t 功能进行讨论，分析模型的数据访问流程 和运行机制，并与传统的分布式计算模型进行比较。 第五章介绍j 2 m e 标准和j a d e 平台，给出移动股票交易系统的设计 和实现。 第六章总结本文所做工作，并探讨进一步的研究方向。 6 重庆邮电大学硕士论文 第二章移动计算分析 第二章移动计算分析 移动计算被认为是对未来最有影响的四大技术方向之一，是一种新型 的技术，它使得计算机或者其他信息设备在没有与固定的物理连接的情况 下能够传输数据移动计算的作用在于，将有用、准确、及时的信息与中 央信息系统相互作用，分担中央信息系统的计算压力，使有用、准确、及 时的信息能够提供给在任何时间、任何地点需要它的任何用户。 移动计算实际上也是分布式计算，以下我们将介绍几种典型的分布式 计算技术。 2 1 传统分布式计算模型 分布式计算的最早形态出现在8 0 年代末的i n t e l 公司。随着i n t e r n e t 的 迅速发展和普及，分布式计算的研究在9 0 年代后达到了高潮。i n t e m e t 技术 实现了计算机硬件的连通，w e b 则实现了网页的连通，而分布式计算技术的 目标就是实现i n t e r n e t 上所有资源的全面连通。它要把整个i n t e r n e t 整合成一 台巨大的超级计算机，实现计算资源、通信资源、软件资源、信息资源、 知识资源的全面共享，为现代信息技术开创一个新的纪元 2 1 1 终端主机结构 集中式应用体系结构提供了第一种类型的分布式计算体系结构，如图 2 1 在完全集中式体系结构中，计算系统所有的信息都驻留在中心主机 上。在边缘网络中，远程终端对中心主机来说仅仅是一个哑终端因为它 们是完全集中式的，所以它们所执行认为的任何一部分都不会分部到访问 他们的任何其他系统上包括数据存储、逻辑计算和提出用户界面在内的 任何一个计算功能都需要在中心服务器上实现。一般来说，网络边缘的终 端只是用来简单显示中心服务器上早已经准备好的显示内容。由中心服务 器集中控制系统运作，资源管理和调度一致性好，但是由于高度的集中控 制，用户只能分享信息资源，所以系统整体运行效率低。 7 重庆邮电大学硕士论文第二章移动计算分析 图2 1终端主机结构 2 1 2 客户服务器结构 客户服务器结构( c l i e n t s e r v e r ，简称c s 结构) 是第一个成为广泛商 用的基于网络的计算体系结构，如图2 2 所示 在客户服务器系统中，将应用程序和系统信息资源分为两部分：一 部分由多个用户所共享的信息与功能组成，这部分称为服务器层；另一部 分为每个用户所专有，称为客户层客户层复制执行前台功能。如管理用 户接口、数据处理和报告请求等。而服务器层执行后台服务，如管理共享 外设、控制对共享数据库的操作、接受并应答客户机的请求等。这种体系 结构将一个应用系统分为两大部分，由多台计算机分别执行，使它们有机 的结合在一起，协同完成整个系统的应用，从而达到系统中软、硬件资源 最大限度的利用。 但是，在这种两层结构的系统中，客户端软件不仅要完成用户界面和 数据显示工作，而且还要完成业务逻辑的处理工作，客户端应用程序往往 过于庞大，负载太重，导致“胖客户端”产生，不能支持大量用户的访问 和高容量事务处理的应用此外，当应用系统需要改变时，所有客户端的 应用程序都必须更新，系统维护成本很高由于在这种结构下开发的应用 系统，移植性和可扩展性较差，开发和维护复杂，所以不能适应企业发展 过程中不断增长的多方面需求 3 重庆邮电大学硕士论文 第二章移动计算分析 2 1 3 多层体系结构 客户 图2 2 客户服务器结构 随着客户服务器体系结构的不断发展，在任务之问需要进一步的关 注点分离也就变得越来越明显例如，服务器应用程序经常被用做能存储 数据、业务逻辑和用户界面信息的整体应用程序。多层体系结构1 2 】试图把 关注点分离成n 层来对客户服务器结构进行关注点分离，三层c s 结构就 是典型的代表，如图2 3 所示 三层c s 结构把业务逻辑计算的关注点同应用程序的其他部分分离出 来。数据库负责存储数据；应用服务器负责客户端访问的业务逻辑的计算； 客户端只保留显示逻辑，提供简洁的人机交互界面，负责数据输入输出， 称为“瘦客户端”因此，在三层c s 结构中，应用服务器就是数据库服 务器的客户端，一用户界面应用程序，或者任何能提出用户界面组件的应用 程序就是应用服务器的客户端。多层体系结构具有很多的优势，包括更好 的伸缩性和更高的可靠性。 f ! 、p 一 j 7 ”二 f 。f 、r 。一 4 7 0 。，j ；客户端( 用户a g e n t ) ”“；：i ： h t t p , j n d i 搴o m ，c o r b a 。1 ：7 应用服务器( 业务逻辑) u 。! j d b c o d b c 酽”0 罐# 。# j # t l 掣o 啤，。一p 7 i “呷j t ， j j 一e w 7 数据( 数据存储) _ 图2 3 三层客户服务器结构 9 重庆邮电大学硕士论文第二章移动计算分析 2 2 分布式对象技术 9 0 年代出现的分布式对象技术【4 】为网络计算平台上软件的开发提供了 强有力的支持。分布式对象已经成为建立服务应用框架和软构件的核心技 术，在开发大型分布式应用系统中表现出强大的生命力。目前具有代表性 的主流分布式对象技术是c o b r a 、j a v ar m i e j b 和d c o m c o m 公共对象请求代理体系结构( c o r b a ，c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e r a r c h i t e c t u r e ) 是对象管理组织( o m g ) 基于众多开放系统平台厂商提交的分 布对象互操作内容基础上制定的分布式应用程序框架的规范。c o r b a 是由 绝大多数分布计算平台厂商所支持和遵循的系统规范，具有模型完整、先 进，独立于系统平台和开发语言，被支持程度广泛的特点，已逐渐成为分 布计算技术的标准 c o b r a 标准主要分为3 个层次：对象请求代理、公共对象服务和公共 设施。最底层是对象请求代理( o r b ，o b j e c tr e q u e s tb r o k e r ) ，规定了分布 对象的定义( 接口) 和语言映射，实现对象闯的通讯和互操作，是分布对象 系统中的“软总线”；在o r b 之上定义了很多公共服务，可以提供诸如并 发服务、名字服务、事务( 交易) 服务、安全服务等各种各样的服务；最上 层的公共设旅则定义了组件框架，提供可直接为业务对象使用的服务，规 定业务对象有效协作所需的协定规则 c o r b a 的优点是大而全，互操作性和开放性非常好，缺点是庞大而复 杂，并且技术和标准的更新相对较慢，在具体的应用中使用不是很多。 为了推动基于j a v a 的服务器端应用开发，s u n 在1 9 9 9 年底推出了j a v a 2 技术及相关的j 2 e e 规范 j 2 e e 的目标是提供与平台无关的、可移植的、支持并发访问和安全的、 完全基于j a v a 的开发服务器端中间件的标准。j 2 e e 简化了构件可伸缩的、 基于构件服务器端应用的复杂度在j 2 e e 中，s u n 给出了完整的基于j a v a 语言开发面向企业分布应用的规范，其中在分布式互操作协议上，j 2 e e 同 时支持远程方法调用( r m i ，r e m o t em e t h o di n v o c a t i o n ) 和因特网对象请求 代理间协议( i i o p ，i n t e r a c ti n t e r o r bp r o t o c 0 1 ) ，在服务器端分布式应用的 构造形式包括了j s p ( j a v as e r v e rp a g e ) 、e j b 等多种形式，以支持不同的业 务需求。 e j b 是s u n 推出的基于j a v a 的服务器端构件规范j 2 e e 的一部分，在j 2 e e 推出之后得到了广泛的发展，已经成为应用服务器端的标准技术。s u n e j b 重庆邮电大学硕士论文 第二章移动计算分析 技术是在j a v ab e a n 本地构件基础上，发展的面向服务器端分布应用构件技 术。它基于j a v a 语言，提供了基于j a v a - - 进制字节代码的重用方式e j b 给 出了系统的服务器端分布构件规范，这包括了构件、构件容器的接口规范 以及构件打包、构件配置等的标准规范内容e j b 技术的推出，使得用j a v a 基于构件方法开发服务器端分布式应用成为可能。从企业应用多层结构的 角度，e j b 是业务逻辑层的中间件技术，与j a v a b e a n s 不同，它提供了事务 处理的能力，自从三层结构提出以后，中间层，也就是业务逻辑层，是处 理事务的核心，从数据存储层分离，取代了存储层的大部分地位从分布 式计算的角度，e j b 像c o r b a - - 样，提供了分布式技术的基础，提供了对 象之间的通讯手段 j 2 e e 的优点是技术先进，架构优秀，真正的三层结构，用j a v a 开发构 件，能够做到“w r i t eo n c e ，r u na n y w h e r e ”，开发大型的应用优势明显， 可以配置到包括w i n d o w s 平台在内的任何服务器环境中去。缺点是缺少一 系列的接口支持，技术进入门槛高，开发起来的难度大 c o m 技术只是由m i c r o s o f t 支持，但借着w i n d o w s 也有相当的发展。该 体系是在w i n d o w s3 1 中最初为支持复合文档而使用的o l e 技术上发展而 来，经历了o l e2 c o m 、a c t i v e x 、d c o m 和c o m + 等几个阶段。目前c o m + 增加了消息通讯模块m s m q 和解决关键业务的交易模块m t s ，因此构成了 比较完整的分布式对象计算平台。基于c o m 的应用效率比较高，同时它有 一系列相应的开发工具支持，应用开发相对简单但是它有一个致命弱点 就是跨平台性差，如何实现与第三方厂商平台的互操作性始终是它的一大 问题。 2 3 移动a g e n t 体系结构 移动a g e n t 是一种可移动的程序或对象在该结构中，一个a g e n t 从源 主机出发，然后根据其自身协定的执行路线，自动的在主机间遍历。在每 一站，a g e n t 访问所需的资源或服务，并执行必要的任务来完成其使命。 传统r p c 客户和服务器闻的交换需要联系通信的支持；面m a 可以迁 移到服务器上，与之进行本地高速通信，这种本地通信不再占有网络资源 m a 迁移的内容既包括其代码也包括其运行状态。运行状态可分为执行状 态和数据状态：执行状态主要指m a 当前运行的状态，如程序计算器、运 行栈内容等；数据状态主要指m a 运行有关的数据堆的内容。按所迁移的 运行状态的内容，m a 的迁移可分为强迁移和弱迁移。强迁移同时迁移m a 重庆邮电大学硕士论文 第二章移动计算分析 的执行状态和数据状态，但是这种迁移的实现较为复杂；弱迁移只迁移 m a 的数据状态。其速度较强迁移快，但不能保存m a 的完整运行状态。 m o b i l ea g e n t 不同于远程执行，m a 能够不断从一个网络位置移动到 另一个网络位置，能够根据自己的选择进行移动m o b i l ea g e n t 不同于进 程迁移，一般来说，进程迁移系统不允许进程选择什么时候和迁移到哪里， 而m a 带有状态，所以可以根据应用的需要在任意时刻移动，可移动到它 想去的地方。m o b i l ea g e n t 也不同于a p p l e t ，a p p l e t 只能从服务器向客户 单方向移动，而m a 可以在客户和服务器之间双向移动。 整个移动a g e n t 的软件系统与集中式、客户服务器结构和多层系统有 很大区别：它们是封装了数据和代码的程序，可以从客户端计算机发送到 服务器端进行计算；它们可以以异步和自治的方式执行任务。此外，移动 a g e n t 还具有一些与移动性要素相一致的显著优势。然而，正如其他任何 计算系统一样，移动a g e n t 也有自身的缺陷。移动a g e n t 比前面介绍的应 用程序模型都要复杂，移动a g e n t 所需要的最小资源也比客户，服务器结构 中的客户端所需要的资源要多 第三章移动a g e n t 技术研究 随着计算机网络、计算机通信等技术的发展，对于a g e n t 的研究不仅 成为分布式人工智能研究的一个热点，而且也是信息技术关注的一个热 点a g e n t 技术为分布开放系统的分析、设计和实现提供了一种崭新的方 法，被誉为是“软件开发的又一重大突破”。随着网络技术尤其是 i n t e r n e t w w w 技术的日益发展和其应用的不断深入，a g e n t 技术在i n t e r n e t 的应用及相关研究变得愈加活跃随着网络技术的发展，可以让a g e n t 在 网络中移动并执行完成某种功能，这种计算模式有着十分重要的意义。 “可以让智能a g e n t 在i n t e r a c t 上自主移动并执行，以完成用户指定的 任务”，这就是m a 的最初构想。可以说m a 是a g e n t 技术与分布式技术相 结合的产物，它是i n t e r n e t 发展的必然趋势。 3 1 移动a g e n t 的组成及结构 不同的m a 系统，体系结构各不相同，但总的说来包括两大部分：m a 和m a e ( m o b i l ea g e n te n v i r o n m e n t ，或称移动a g e n t j i 务器、移动a g e n t f l 臣 务设施、移动a g e n t 主机) 。m a e 是m a 系统实现的关键，它利用a g e n t 传输 协议( a g e n tt r a n s f e rp r o t o c o l ，a t p ) 实现a g e n t 在主机间的迁移，并为其分 配执行环境和服务接口。它还要实现容错策略、安全控制策略、通信机制、 基本服务设施等功能。而m a 在m a e 之上，它可从一个m a e 移动到另一个 m a e ，通过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 ，a c l ) 与其它 m a 通信和访问m a e 中提供的服务，另外，m a 还需实现移动语义( 目标主 机或路由的选择) 、安全控制( 保护自身) 等功能。m a 的体系结构可定义为 以下相互关联的模块：安全代理、环境交互模块、任务求解模块、知识库、 内部状态集、约束条件和路由策略m