（计算机应用技术专业论文）一种基于策略的移动代理控制技术.pdf

摘 要 移动代理技术是新型的分布计算技术，它弥补了传统的客户用 a 务器技术的 不足，有着巨大的应用前景。目前移动代理的研究己经取得很多成果，但它仍 然有许多不足之处，如移动代理的 功能不易 扩展，难以重用， 代理一旦发送出 去就难以控制，给用户造成诸多不便。针对这些问题，本文对移动代理的一些 关键技术进行了 深入地研究，主 要工作 及成果 包括: 1 本文 将 移 动a g e n t 的 大 部 分 功能 封 装 到了 策 略 当 中， 从 而 使 移动a g e n t 的 功 能 模 块 从 移 动a g e n t 本 身 独 立出 来。 用 户可 以 方便 的 为 移 动a g e n t 加 载 策 略或撤消策略，从 而为移动 a g e n t 增加或减少相应的功能。 这样，既提高了 移 动a g e n t 功 能 的可 重 用 性， 灵 活 性， 又 给 用 户 带 来 很 大的 方 便 。 2 本 文 使 用“ 邮 箱” 技 术 将 发 往a g e n t 的 消 息 从a g e n t 本 身 独立 出 来 ， 单 独存放在某个地方，避免了消息的丢失。 3 本 文 研 究了 目 前 使用 最 普 遍的p o n d e r 策 略 ， 发 现用p o n d e r 策 略 来 封 装 移动a g e n t 的 功能不 大合适， 因 此本 文提出了一 种使用x m l 来封装策略的方法。 经实验证明， x m l策略比p o n d e : 策略 更具优势，更适合于封装移动代理的功 育 g o 本 文 实 现了 一 个 测 试基 于 策 略的 移 动 代 理的 实 验平 台 b p m a c p ， 并 在 此平台上进行了 一些有代表性的实验， 验证了 基于策略 用x m l 实 现的) 的移动 代理在技术上是可行的，更重要的是它在不损失性能的基础上给用户带来很大 的方便，为用户节省了大量的时间。 关键词:移动代理，策略，基于策略的移动代理，虚载，实载 ab s t r a c t i t i s a n e w - t y p e d i s t r i b u t i o n c o m p u t i n g t e c h n o l o g y t o m o b i l e a g e n t t e c h n o l o g y , i t h a s r e m e d i e d t h e d e f i c i e n c y o f t h e t r a d i t i o n a l t h e c l i e n t / s e r v e r t e c h n o l o g y , t h e r e a r e e n o r m o u s a p p l i c a t i o n p r o s p e c t s a l o t o f a c h i e v e m e n t s i n r e s e a r c h o f m o b i l e a g e n t h a s a l r e a d y m a d e a t p r e s e n t , b u t i t s t i l l h a s a l o t o f w e a k p o i n t s , s u c h a s , i t i s d i f f i c u l t t o e x p a n d a n d r e u s e t h e f u n c t i o n o f m o b i l e a g e n t , o n c e a g e n t i s s e n t , i t i s d i f f i c u l t t o c o n t r o l m o b i l e a g e n t , c a u s i n g a g r e a t d e a l o f i n c o n v e n i e n c e t o u s e r . t o t h e s e q u e s t i o n s , t h i s p a p e r h a s c a r r i e d o n d e e p g r o u n d r e s e a r c h t o s o m e k e y t e c h n o l o g y a b o u t m o b i l e a g e n t , t h e g r o u n d w o r k a n d a c h i e v e m e n t i n c l u d e : 1 t h i s p a p e r h a s e n c a p s u l a t e d m o s t f u n c t i o n s o f a g e n t i n t h e p o l i c i e s , s e p a r a t i n g t h e f u n c t i o n s o f a g e n t f r o m ag e n t o n e s e l f . i n o r d e r t o i n c r e a s e o r r e d u c e f u n c t i o n s , u s e r c a n l o a d o r c a n c e l c o r r e s p o n d i n g p o l i c i e s . t h i s wa y m a k e t h e f u n c t i o n s o f m o b i l e a g e n t m o r e r e u s a b l e , fl e x i b l e , a n d b r i n g v e r y g r e a t c o n v e n i e n c e t o u s e r . 2 t h i s p a p e r u s e s t h e t e c h n o l o g y o f m a i l b o x ， m a k e s t h e m e s s a g e s t h a t w i l l b e m a i l e d t o a g e n t s e p a r a t e f r o m a g e n t i t s e l f , l e a v i n g i n a c e r t a i n p l a c e a l o n e , a v o i d s t h e l o s i n g o f m e s s a g e s . 3 t h i s p a p e r h a s r e s e a r c h e d t h e m o s t p o p u l a r p o n d e r p o l i c i e s a t p r e s e n t , a n d f o u n d t h a t i t w a s n o t s u i t a b l e t o e n c a p s u l a t e f u n c t i o n s o f m o b i l e a g e n t w i t h p o n d e r p o l i c i e s , s o t h i s p a p e r h a s p r o p o s e d a m e t h o d -e n c a p s u l a t e f u n c t i o n s o f m o b i l e a g e n t w i t h x ml p o l i c i e s . e x p e r i m e n t s p r o v e t h a t x ml p o l i c y h a s m o r e a d v a n t a g e t h a n p o n d e r p o l i c y ， i s s u i t a b l e f o r e n c a p s u l a t i o n o f t h e f u n c t i o n o f m o b i l e a g e n t . 4 t h i s p a p e r r e a l i z e d a n e x p e r i me n t p l a t f o r m b p ma c p i n o r d e r t o t e s t mo b i l e a g e n t b a s e d o n p o l i c i e s , a n d c a r r i e d p l a t f o r m . t h e s e e x p e r i me n t s s h o w t h a t o n s o m e r e p r e s e n t a t iv e e x p e r i m e n t s a t t h i s m o b i l e a g e n t b a s e d o n x ml ) i s f e a s i b l e t e c h n i c a l l y , t h e mo r e i mp o rt a n t i s t h a t p o l i c y ( r e a l i z e d w i t h i t b r i n g s v e r y g r e a t c o n v e n i e n c e t o u s e r o n t h e b a s i s o f k e e p i n g p e r f o r m a n c e , s a v e s a l a r g e a m o u n t o f t i me f o r u s e r . k e y w o r d s : mo b i l e a g e n t , p o l i c y , mo b i l e a g e n t b a s e d o n p o l i c i e s , v i r t u a l - lo a d , re a l - l o a d 两北工业人学硕 卜 学位论义 第一章 绪论 1 . 1 研究背景和意义 移动 a g e n t 作为一种全 新的分 布式计 算技术，最近几年己经引起人们的广 泛关注。 移动 a g e n t 技术自 从问 世以 来，引 起了 广大学者的关注，国内外很多 研究机构都开发了自己 的移动代理系统， 据统计已 经有6 0 多种【 ， 其中比 较有 代 表 性 的 有 a ra , t e le s c ri p t , d a g e n t , a g le t , c o n c o rd ia等 ， 这 些 平台 都 各有 各的 特点，实现机制和结构也有较大的不同。 研究移动代理技术的人也很多， 但是很多 人都将精力放在了移动代理技术 的应用领域。目前，移动代理技术已 经在各个领域得到了 广泛的关 注，如电子商务、 分布式信息查 询、网络管理、 入侵检测、数据挖掘、信息发布等。 现在，很多 移动代理系 统和基于移动代理的 应用系统大都有一个普遍的弱 点，那就是没有一个灵活而有效的控制移动代理的手段。在这些移动代理系统 中， 一个移动 a g e n t 被发送出去以后，基 本没有办法对它进行控制，例如修改 移动 a g e n t 的某些运行参数、更改 其行进路线等。比 如， 在复杂多变的网 络环 境中， 经常会遇到一些代理开发人员没有预料到的情况， 这时移动 a g e n t 就不 能对突发事件进行处理，用户只好终止移动 a g e n t 的执行将其收回， 然后修改 移动a g e n t ， 修改编译完生成新的移动a g e n t 之后再将其发送出去处理上次未能 处理的 事件。 显然，修改 移动 a g e n t 对用户来说困难较大，不易完成，给用户 造成诸多不便。 换一 个角度，从移动 a g e n t 的设计开发人员来讲， 现有的移动代理系统基 本上都 是将大量的处理函数内 嵌于移动代理， 要想为一 个代理修改、 添加或删 除一个功能，只能对源代码进行修改，再重新编译生成一个新的代理。而当开 发人员在设 计另外一个 代理的时候，往往会用到很多以前曾 经编写过的函数， 而这些函数都是嵌入到代理内部的，为了重复使用这些函数，开发人员不得不 从源代码中找出这些函数进行复制。这样的工作， 对开发人员 来讲无益于事倍 两北工业人学硕 卜 学位论义 第一章 绪论 1 . 1 研究背景和意义 移动 a g e n t 作为一种全 新的分 布式计 算技术，最近几年己经引起人们的广 泛关注。 移动 a g e n t 技术自 从问 世以 来，引 起了 广大学者的关注，国内外很多 研究机构都开发了自己 的移动代理系统， 据统计已 经有6 0 多种【 ， 其中比 较有 代 表 性 的 有 a ra , t e le s c ri p t , d a g e n t , a g le t , c o n c o rd ia等 ， 这 些 平台 都 各有 各的 特点，实现机制和结构也有较大的不同。 研究移动代理技术的人也很多， 但是很多 人都将精力放在了移动代理技术 的应用领域。目前，移动代理技术已 经在各个领域得到了 广泛的关 注，如电子商务、 分布式信息查 询、网络管理、 入侵检测、数据挖掘、信息发布等。 现在，很多 移动代理系 统和基于移动代理的 应用系统大都有一个普遍的弱 点，那就是没有一个灵活而有效的控制移动代理的手段。在这些移动代理系统 中， 一个移动 a g e n t 被发送出去以后，基 本没有办法对它进行控制，例如修改 移动 a g e n t 的某些运行参数、更改 其行进路线等。比 如， 在复杂多变的网 络环 境中， 经常会遇到一些代理开发人员没有预料到的情况， 这时移动 a g e n t 就不 能对突发事件进行处理，用户只好终止移动 a g e n t 的执行将其收回， 然后修改 移动a g e n t ， 修改编译完生成新的移动a g e n t 之后再将其发送出去处理上次未能 处理的 事件。 显然，修改 移动 a g e n t 对用户来说困难较大，不易完成，给用户 造成诸多不便。 换一 个角度，从移动 a g e n t 的设计开发人员来讲， 现有的移动代理系统基 本上都 是将大量的处理函数内 嵌于移动代理， 要想为一 个代理修改、 添加或删 除一个功能，只能对源代码进行修改，再重新编译生成一个新的代理。而当开 发人员在设 计另外一个 代理的时候，往往会用到很多以前曾 经编写过的函数， 而这些函数都是嵌入到代理内部的，为了重复使用这些函数，开发人员不得不 从源代码中找出这些函数进行复制。这样的工作， 对开发人员 来讲无益于事倍 西北工业大学硕十学位论文 功半，花费了大量的时间只是 进行简单的 机械性的工作，同时还没有设计出最 好的代理来。 从上 面 的 分析 来 看， 从 用 户的 角 度 来 讲， 对 代 理的 有 效管 理 是 移 动 a g e n t 商业上成功 应用的 重要因素， 这意味着移动 a g e n t 在具有高 度自 主性的同时， 还需要对它进行灵活有效的控制。 从开发人员的角度来讲，我们很有必要使用 一种简单、 高效地设计方法来设计 移动a g e n t ， 以 最少的工作量设 计出 最好的移 动a g e n t 。 其实， 不管从用户的角度讲还是从开发人员的角度讲， 这是一个问 题 的两个方面。 我们只要在设计移动 a g e n t 的同时考虑用户的使 用，为用户提供 简单的 操作接口即可解决这个问 题。 因此， 如何改善移动代理的设计 方法以便在移动代理执行任务期间 有效的 控制 其行为( 包括它的 迁移路线、 它的功能 )己经是 研究移动代理的一 个方向了。 本文正是针对 这个问 题提出了自 己的 一个解决方案， 解决这个问 题有利于 提高移动代理设计开发人员的效率( 因为可以实现功能的 重用) ， 给用户提供一种 控制移动代理的非常简单的方法。 1 . 2 国内 外研究现状 目 前， 对于移动 代理的研究可以分成 两大类， 一类是移动代理的 应用研究， 基于现有的移动代理系统， 研究移动代理在各个领域的应用; 另外一类是针对当 前移动代理系统的一些缺点，进行的改进性的研究。 国内的研究机构多致力于 第一类， 充分挖掘移动代理在各个领域的 应用， 但也有一些研究机构进行着基础的研究，实 现了自 己的移动代理系统， 如北京 航 空 航 天 大学 的j m s a s 2 1 ， 上 海 交 通大 学 的j a d e i i ， 中 科院 计 算 技 术 研 究 所 的t e a c h a g e n t 2 7 等 。 而 针 对 移 动 代 理 的 功 能 难以 扩 展， 可 重 用 性 不高 ， 用 户 使用不方便等问 题，还没有人做过深入的 研究口 在国外， 移动代理的 研究要远早于国内， 所以现在很多的 研究机构不仅停 留在移动代理在其它领域的应用这个问 题上，而是致力于改 进现有的系统。 现 在， 己经 出现 了一些侧 重于代理扩 展的系统 ， 比如 ，o c h a n o mi z u 大学 m o b l ie s p a c e t1 7) 1 18 1 f 1 , d u b l in 大 学 的a g e n t f a c t o ry f2 0 1 2 1 t2 2 , l o c k h e e d m a r tin 西北工业大学硕十学位论文 功半，花费了大量的时间只是 进行简单的 机械性的工作，同时还没有设计出最 好的代理来。 从上 面 的 分析 来 看， 从 用 户的 角 度 来 讲， 对 代 理的 有 效管 理 是 移 动 a g e n t 商业上成功 应用的 重要因素， 这意味着移动 a g e n t 在具有高 度自 主性的同时， 还需要对它进行灵活有效的控制。 从开发人员的角度来讲，我们很有必要使用 一种简单、 高效地设计方法来设计 移动a g e n t ， 以 最少的工作量设 计出 最好的移 动a g e n t 。 其实， 不管从用户的角度讲还是从开发人员的角度讲， 这是一个问 题 的两个方面。 我们只要在设计移动 a g e n t 的同时考虑用户的使 用，为用户提供 简单的 操作接口即可解决这个问 题。 因此， 如何改善移动代理的设计 方法以便在移动代理执行任务期间 有效的 控制 其行为( 包括它的 迁移路线、 它的功能 )己经是 研究移动代理的一 个方向了。 本文正是针对 这个问 题提出了自 己的 一个解决方案， 解决这个问 题有利于 提高移动代理设计开发人员的效率( 因为可以实现功能的 重用) ， 给用户提供一种 控制移动代理的非常简单的方法。 1 . 2 国内 外研究现状 目 前， 对于移动 代理的研究可以分成 两大类， 一类是移动代理的 应用研究， 基于现有的移动代理系统， 研究移动代理在各个领域的应用; 另外一类是针对当 前移动代理系统的一些缺点，进行的改进性的研究。 国内的研究机构多致力于 第一类， 充分挖掘移动代理在各个领域的 应用， 但也有一些研究机构进行着基础的研究，实 现了自 己的移动代理系统， 如北京 航 空 航 天 大学 的j m s a s 2 1 ， 上 海 交 通大 学 的j a d e i i ， 中 科院 计 算 技 术 研 究 所 的t e a c h a g e n t 2 7 等 。 而 针 对 移 动 代 理 的 功 能 难以 扩 展， 可 重 用 性 不高 ， 用 户 使用不方便等问 题，还没有人做过深入的 研究口 在国外， 移动代理的 研究要远早于国内， 所以现在很多的 研究机构不仅停 留在移动代理在其它领域的应用这个问 题上，而是致力于改 进现有的系统。 现 在， 己经 出现 了一些侧 重于代理扩 展的系统 ， 比如 ，o c h a n o mi z u 大学 m o b l ie s p a c e t1 7) 1 18 1 f 1 , d u b l in 大 学 的a g e n t f a c t o ry f2 0 1 2 1 t2 2 , l o c k h e e d m a r tin 西北丁业大学硕士学位论文 实 验室的e ma a 1 2 3 1 , 意大利的博洛尼亚 大学的s o m a e 2 1 等。 这些系 统为m a的 构建与扩展提供了一些非常保贵的思想。 m o b l i e s p a c e 引 进了“ 代理层次” 和 “ 内 部迁移” 的 概念， 允许一组m a ( 即 移 动a g e n t) 动态 地 组 装 成一 个m a 。 在 这 个 系 统中 ，“ 代理 层次” 指能 够 包 含 其它 ma的容器;而 “ 内部迁移 ”是指，每一个 ma能和包含在它内部的 ma 一起在各个不同 的ma之间移动。 外部的m a被 称为p a r e n t ，而包含在内 部的 ma被称为c h i l d r e n . p a r e n t 负责向c h i l d r e n 提供资源和服务。当一个 ma需要 一种服务时， 它就可以迁移至提供这种 服务的m a内 部。 m o b l i e s p a c e 就是通过 这种方式来改变m a的 功能的。 a g e n t f a c to r y 是 采 用b d i 思 想 建 立 的， 为 面向 代理 的 应 用 程 序的 开 发 和 部 署提供支持的一 个框架。在这个系统中， 引入了 “ 感知器” 和 “ 激发器”的概 念。 所谓 “ 感知器”就是封装了一个方法的j a v a 类， 通过这个方法它可以 将一 些原 始数据转换成一个 “ 信念 ( b e l i e f )。 所谓 “ 激发器” 也是一个j a v a 类， 它 定义了一个 ma可以执行的动作。 e m a a是 一 个 致 力于a g e n t 开 发的 系 统。 e m a a 使 用面向 对 象的 思 想 设计 ， 但又不拘泥于传统的消息传递机制。 e m a a中的一个重要思想在于， 它把a g e n t 看成是一个 “ 工具箱”。 这样，一个m a可以带上不同的工具，执行不同 的任 务，从而实现 ma功能的改变。 意大利的博洛尼亚 大学已 经实 现了一种基于策略的 移动代理系统，通过策 略可以灵活控制系统的安全性和移动性，它的目标是通过策略来控制移动代理 的迁移，但是它只是在其开发的移动代理系统 s o ma的基础上实现的， 对移动 代理功能的重用性和策略的管理上并 没有进行深入的研究。 现在， 基于策略的网络管理己 经是网 络管理的一个主流思想了， 策略作为 一种限制系统行为的手段在学术界和工业界己 经越来越受到人们的 重视了。 最 近几 年，网 络和系统管理工具依靠基于策略的技术来增加灵活性和适应性1 2 1 1 4 1 通过借鉴策略在网 络管理中的成功，国 外的一些研究人员己经提出 用策略来 控 制移动代理的思想，如意大利的博洛尼亚大学就已 经实 现了一个基于 策略的移 动代理框架。 西北丁业大学硕七学位论义 正如一些研究人员 指出的，现在软件产业正 在经历一 场基于组件的革命， 他们建议把移动a g e n t 系统也 构建成一 组移动组件， 例如某一组件只提供迁移， 另一组件提供安 全，再另外一个提供通信等。 设计者可以 根据具体应用的 需要 增加、 删除某一组件， 或向组 件中增加一些功能。 这种基于组件的方法大大提 高 移动 a g e n t 系统设 计的灵活性， 但其所面临的挑战也是巨大的，如何从现有 的技术中取一些关键的概念和思 想组成一套标准的、可重复使用的、 不相交的 组件是将来主要的工作方向。 1 . 3 本文内容安排 本文的内容是这样安排的: 第二章:简单介绍移动代理的相关 技术和 概念，然后介绍本文开发实验平 台所 用的a g l e t 系统， 最后阐述了 一个移动代理的基本模型， 一个移动代理只要 具有这样的模型就可以加载策略，成为一个基于策略的移动代理。 第三章:前一部分简单介绍了策略思想，在介绍的基础上提出了本文提出 的一 些重要概念; 后一部分介绍了目 录服务的相关技术， 解释了 本文使用目 录 服 务而 不使 用传统的数据库的原因，接着讲述了 本文对l d a p 原有模式的 扩展 第四 章:从策略的 几个要素着手，分析了为移动a g e n t 加载策略的可行性; 接着， 重点阐述了如何实现策略， 如何加载和撤消策略， 如何使用策略。 其中， 仔细地分析了本文为什么不用成熟的 p o n d e r来实现策略，而是提出一种使用 x m l 来实现策略的方法。 第五章:通过实验说明 基于策略的 移动代理与传统的 移动代 理相比， 在性 能上的 优势; 然后， 以另外一个实验说明 本文使用x m l 策略而不使用p o n d e r 策 略的原因。 第六章:结束语。总结了本文的工作和成果以及本文以后的工作。 西北丁业大学硕七学位论义 正如一些研究人员 指出的，现在软件产业正 在经历一 场基于组件的革命， 他们建议把移动a g e n t 系统也 构建成一 组移动组件， 例如某一组件只提供迁移， 另一组件提供安 全，再另外一个提供通信等。 设计者可以 根据具体应用的 需要 增加、 删除某一组件， 或向组 件中增加一些功能。 这种基于组件的方法大大提 高 移动 a g e n t 系统设 计的灵活性， 但其所面临的挑战也是巨大的，如何从现有 的技术中取一些关键的概念和思 想组成一套标准的、可重复使用的、 不相交的 组件是将来主要的工作方向。 1 . 3 本文内容安排 本文的内容是这样安排的: 第二章:简单介绍移动代理的相关 技术和 概念，然后介绍本文开发实验平 台所 用的a g l e t 系统， 最后阐述了 一个移动代理的基本模型， 一个移动代理只要 具有这样的模型就可以加载策略，成为一个基于策略的移动代理。 第三章:前一部分简单介绍了策略思想，在介绍的基础上提出了本文提出 的一 些重要概念; 后一部分介绍了目 录服务的相关技术， 解释了 本文使用目 录 服 务而 不使 用传统的数据库的原因，接着讲述了 本文对l d a p 原有模式的 扩展 第四 章:从策略的 几个要素着手，分析了为移动a g e n t 加载策略的可行性; 接着， 重点阐述了如何实现策略， 如何加载和撤消策略， 如何使用策略。 其中， 仔细地分析了本文为什么不用成熟的 p o n d e r来实现策略，而是提出一种使用 x m l 来实现策略的方法。 第五章:通过实验说明 基于策略的 移动代理与传统的 移动代 理相比， 在性 能上的 优势; 然后， 以另外一个实验说明 本文使用x m l 策略而不使用p o n d e r 策 略的原因。 第六章:结束语。总结了本文的工作和成果以及本文以后的工作。 西北工业人学硕士学位论文 第二章 移动代理及基于策略的移动代理模型建立 2 . 1 移动a g e n t 简介 2 . 1 . 1 移动 a g e n t 的产生 进入2 0 世纪9 0 年代以来， 计算机网 络， 尤其是 工 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、处理所需的信息变得异常困难。如何合理、有效地 利用i n t e r n e t 上巨大的计算机资源成为 研究者所关注的重要问题. 传统网 络中， 分布式计 算机技术 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 e p r o c e d u r e c 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。 比 如 客户机和服务器有大量的中间结果需要传输，浪费带宽，因而难以适应移动计 算的低带宽、 高 延迟、 不稳定的网络环境。 另外， c / s 模式的可维护性和 可扩充 性也比较差， 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。 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 3 m a 正是为解决这些问 题而提出 的。 “ 可以 让智能a g e n t 在 工 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 工 n t e r n e t 发展的必然趋势。 2 . 1 . 2移动a g e n t 的定义、 特点 及优势 根据 w h i t e , l a n g e , c h e s s 等的 描述，移动代理是一个 代替人或其它 程序 执行某种任务的程序，它在复杂的网络系统中能 自主地从一台主机移动到另一 西北工业人学硕士学位论文 第二章 移动代理及基于策略的移动代理模型建立 2 . 1 移动a g e n t 简介 2 . 1 . 1 移动 a g e n t 的产生 进入2 0 世纪9 0 年代以来， 计算机网 络， 尤其是 工 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、处理所需的信息变得异常困难。如何合理、有效地 利用i n t e r n e t 上巨大的计算机资源成为 研究者所关注的重要问题. 传统网 络中， 分布式计 算机技术 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 e p r o c e d u r e c 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。 比 如 客户机和服务器有大量的中间结果需要传输，浪费带宽，因而难以适应移动计 算的低带宽、 高 延迟、 不稳定的网络环境。 另外， c / s 模式的可维护性和 可扩充 性也比较差， 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。 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 3 m a 正是为解决这些问 题而提出 的。 “ 可以 让智能a g e n t 在 工 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 工 n t e r n e t 发展的必然趋势。 2 . 1 . 2移动a g e n t 的定义、 特点 及优势 根据 w h i t e , l a n g e , c h e s s 等的 描述，移动代理是一个 代替人或其它 程序 执行某种任务的程序，它在复杂的网络系统中能 自主地从一台主机移动到另一 两北工业大学硕 _ 学位论文 台主机， 该程序能够选择何时、何地移动。 在移动时，该 程序可以根据要求挂 起其运行， 然后转移到网络的其它地方重新开始或继续其执行，最后返回结果 和消息 ， 0 。 移动代理的 特点之一是移动性( m o b i l i t y ) ,这是它和一般代理的区 别所在。 移动代理的移动一般是 在异质主机上持续 移动。由 于移动代理会在运行状态下 挂起、移动，然后继续执行，因此移动的 对象除了 程序外，还必须有代理的当 前运行状态信息和相应的数据。 移动代 理的特点 之二是自 主性( a u t o n o m y ) ， 移动 代理能在没有人或其它代理直接干涉和指导的 情况下持续运行，并能控制其内 部状态和动作。代理的 移动一般是由 代理自 主决定进行的。 在网 络一体化的时 代，m a技术比传统的分布式技术 有着明显的优势” : 1 、降低网络负载，克服网络延迟，ma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。 2 、 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。 3 、 异步、自 主的 执行能力， 移动设备 通常需要依赖昂贵脆弱地网 络连接进 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， 再做 连接 取回ma . 4 、 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。 5 , 健壮性和容错性， m a支持离线操作， 这大降低了网 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。 两北工业大学硕 i 学位论文 2 . 2典型的移动 a g e n t 系统( a g l e t ) 简介 2 . 1 a g l e t 系统概述 目 前国际上比 较典型的 移动 a g e n t 系统包括 d a r tm o u t h大学的 a g e n t t c l , k a is e r s la u te m大学 的a r a , c o m e ll 大学 和t ro m s o 大 学 的t a c o m a , s tu t g g a r t 大 学 的 m o l e ,以 及 i b m 东 京实 验室的a g le ts , g e n e ra l m a g ic 的 o d y s s e y 1 2 1和 o b j e c t s p a c e 公 司的v o y a g e r 13 1等。 这 些 系 统 大多 都 还 处 于 原型 阶 段， 其中 关 键 技术的实现方法也各有千秋。下面就本文所使用的 移动a g e n t 系统 i b m 的 a g l e t 进行简要的介绍。 a g l e t 是由日 本ib m公 司 用 纯j a v a 开 发 的 移 动a g e n t 技 术， 并 提供 着实 用 的 平台 一 a g le t w o rk b e n c h ， 让 人 们 开 发 或 执 行 移 动a g e n t 系 统。 到目 前为 止， a g le t 是 上述 出 现 的 实 例中 最为 成 功 和 全 面的 系 统， 这 主 要 表 现在 : 它 提 供了 一 个 简单而全面的移动a g e n t 编程模型; 它 为a g e n t 间提供了动 态和有效的通信机 制; 它还提供了一套详细且易用的安全机制口 a g l e t 这个字是由 “ a g e n t ”与 a p p le t ” 两 个 字 所合 成 的， 简 单的 说 就是 具 有a g e n t 行为 的j a v a a p p le t 对 象 ; 但a g le t 同 时 传送 代 码 及 其 状态 而a p p le t 只 传 送 代 码。 a g l e t 以 线 程的 形 式 被 产 生于一台 机器上， 可随时暂停执 行的工作， 而后整个a g l e t 可被分派到另一台 机 器上， 再重新启动执行任务。 因为a g l e t 是 线程， 所以 不会消耗太多的 系统资 源。 a g le t 系 统 框架 : a g l e t 框架由 两层组成，两个a p i 分别定义了 访问它 们的功能的接口 ( 如图 2 - 1 ) . 两北工业大学硕 i 学位论文 2 . 2典型的移动 a g e n t 系统( a g l e t ) 简介 2 . 1 a g l e t 系统概述 目 前国际上比 较典型的 移动 a g e n t 系统包括 d a r tm o u t h大学的 a g e n t t c l , k a is e r s la u te m大学 的a r a , c o m e ll 大学 和t ro m s o 大 学 的t a c o m a , s tu t g g a r t 大 学 的 m o l e ,以 及 i b m 东 京实 验室的a g le ts , g e n e ra l m a g ic 的 o d y s s e y 1 2 1和 o b j e c t s p a c e 公 司的v o y a g e r 13 1等。 这 些 系 统 大多 都 还 处 于 原型 阶 段， 其中 关 键 技术的实现方法也各有千秋。下面就本文所使用的 移动a g e n t 系统 i b m 的 a g l e t 进行简要的介绍。 a g l e t 是由日 本ib m公 司 用 纯j a v a 开 发 的 移 动a g e n t 技 术， 并 提供 着实 用 的 平台 一 a g le t w o rk b e n c h ， 让 人 们 开 发 或 执 行 移 动a g e n t 系 统。 到目 前为 止， a g le t 是 上述 出 现 的 实 例中 最为 成 功 和 全 面的 系 统， 这 主 要 表 现在 : 它 提 供了 一 个 简单而全面的移动a g e n t 编程模型; 它 为a g e n t 间提供了动 态和有效的通信机 制; 它还提供了一套详细且易用的安全机制口 a g l e t 这个字是由 “ a g e n t ”与 a p p le t ” 两 个 字 所合 成 的， 简 单的 说 就是 具 有a g e n t 行为 的j a v a a p p le t 对 象 ; 但a g le t 同 时 传送 代 码 及 其 状态 而a p p le t 只 传 送 代 码。 a g l e t 以 线 程的 形 式 被 产 生于一台 机器上， 可随时暂停执 行的工作， 而后整个a g l e t 可被分派到另一台 机 器上， 再重新启动执行任务。 因为a g l e t 是 线程， 所以 不会消耗太多的 系统资 源。 a g le t 系 统 框架 : a g l e t 框架由 两层组成，两个a p i 分别定义了 访问它 们的功能的接口 ( 如图 2 - 1 ) . 两北工业大学硕士学位论文 a g i e t a p i a g l e t s r u n t i me l a y e r co r e fr a me wor k s e c u r i t y ma n a g e r c a c h e ma n a g e r p e r s i s t e n c e ma n a g e r commun i c a t ion api c o m m u n i c a t i o n l a y e r at p . co rb a . rmi . e t c . . . 图 21 a g le t 运行 层 负 责a g l e t a p i 的 执 行， 定 义a n组 件的 行 为， 比 如a g ie t p r o x y 和a g l e tc o n te x t 。 它 为a g le t 提 供了 基 本 的 功能 如a g le t 创建、 管 理以 及向 远 程 主机的 发送。 通信层主要负责向目的 地传送和接收一 个序列化的a g e n t 。 它也支 持a g e n t 和a g e n t 间的通信， 方便a g e n t 的管理。 a b e t r m n d m a艰 安全。级存，待久艘翅目博 at c i 层 ( a t ? . c o r b a ,r m 咖 甲 . a k t 接着a g l e t r u n t i m e 层把a g l e t 的 状态 信息与 代码转成序列化 ( s e r i a l i z e d ) 的 字节数组; 这时如 果请求成功时， 系统会 将字节数组传送至a t c i ( a g e n t t r a n s p o r t 西北工业大学硕士学位论文 a n d c o m m u n i c a t i o n i n t e r f a c e ) 层处理，此层提供可使用的 a t p ( a g e n t t r a n s f e r p r o t o c o l ) 等接口，在此a t