（计算机应用技术专业论文）分布式网络管理中多agent任务分解与调度.pdf

摘要 摘要 信息罩的剧增和网络异构性推动着基于a g e n t 的分布式弼络管理迅速发展。基y - a g e n t 的分布式网络管理中需要解决的核心问题是：分布式网络管理中多a g e n t 任务分解与调度问 题。任务分解的研究在分布式计算领域颇为深入，从对串行程序的并行划分到对程序切片的 研究，逐步深入和细化，但是，这些技术对于网络管理任务这样的串并结合的复杂任务并不 适合。多a g e n t 调度算法在基于多a g e n t 的分布式网络管理中对任务执行效率起着至关重要的 作用，从增加限制条件到简化任务结构，研究者们尝试了多种a g e n t 调度方法，而这些方法 用于复杂的网络管理任务时。大多缺乏良好的适应性。本文围绕分布式网络管理中的任务分 解和调度问题展开研究，并提出了有效的解决方案。 首先，在研究a g e n t 抽象模型和交互模裂的基础上，针对分布式网络管理任务的特点。 设计了基于多a g e n t 的分布式网络管理框架和多a g e n t 任务调度框架，在网络管理任务的分解 与调度过程中，采用基于x m l 的任务树视图描述语言( t 1 v d l ) 描述任务树中各种角色之 间的关系，在任务表示的基础之上，提出了一种多a g e n t 的任务分解调度算法，把网络管理 任务分解为具有不同优先级的子任务，处f 同一优先层次的子任务可以并行执行，根据子任 务间的依赖关系和子任务优先级次序产生结合网络管理特点的a g e n t 派送策略。在大规模分 布式网络管理中，该算法能够提高任务执行的时间效率和减轻网络的负载。接着，为了提高 多a g e n t 动态调度算法的效率，提出了一种基于任务依赖关系的多a g e n t 半在线调度算法。从 理论上证明了全在线调度算法是半在线调度算法的特殊情况，在处理具有依赖关系的任务时， 半在线算法的性能明显优于全在线调度算法，在处理完全并行的任务时，半在线算法等同于 全在线算法。在调度优化的过程中，另个重要的问题是负载平衡问题，针对大规模分布式 的多a g e n t 网络管理系统，我们使用一种基于概率理论的负载平衡策略，通过计算系统中当 前a g e n t 的等效a g e n t 的计算能力，提高系统中所有a g e n t 的利用率。为了验证任务分解与调 度模犁的性能和性质，使用颜色p e t r i 网对任务分解与调度机制进行了建模与仿真，在运行的 过程中考察系统的性能，并利j i 状态空间图对调度模型进行了分析和验证，模型性能的分析 结果与理论分析结果是一致的，模犁的性质分析结果证明了模型的正确性。 最后，以分布式网络流量管理原型系统作为一种应用实例，在实际应用中测试以上提出 的算法和方法。希望能够为网络管理任务中多a g e m 的动态调度提供一种新的途径或有所启 发。 关键字： 分布式网络管理，a g e n t ，任务分解，动态调度，负载平衡，任务树，依赖关系， 竞争分析，颜色p e t r i 网 a b s t i u c t a b s t r a c t t h er a p i dg r o w t ho f n e t w o r ki n f o r m n t i o na n dn e t w o r kh e t e r o g e n e i t yp r o m o t et h ed e v e l o p m e n t o ft h ed i s t r i b u t e dn e t w o r km a n a g e m e n t a g e n tt e c h n o l o g yh a sp l a y e da l l i m p o r t a n tr o l e i n d i s t r i b u t e dn e t w o r km a n a g e m e n t i na g e n t - b a s e dd i s t r i b u t e dn e t w o r km a n a g e m e n t , t h em a i n p r o b l e m sm t a s kd e c o m p o s i t i o na n dm u l t i - a g e n ts c h e d u l i n g t a s kd e c o m p o s i t i o nt e c h n o l o g yi n t h ea mo fd i s t r i b u t e dc o m p u t i n gh a sd r a w nm u c ha t t e n t i o n w h i c hr a n g e sf r o ms e r i a lp r o g r a m d e c o m p o s i t i o nt op r o g r a ms l i c i n g , b u tt h e s em e t h o d sc a l ln o ta p p l yt ot h ec o m p l i c a t e da n dl a r g e n e t w o r km a n a g e m e n tt a s k a g e n ts c h e d u l i n gi sac r i t i c a li s s u ei nd i s t r i b u t e dn e t w o r km a n a g e m e n t w h i c hh a sg r e a ti n f l u e n c eo nt h ee f f i c i e n c ym u l t i - a g e n tt a s ks y s t e m 。r e s e a r c h e r sh a v ed e v o t e d t h e m s e l v e si n t os t u d y i n gv a r i o u ss c h e d u l i n gm e t h o d s , s u c ha sa d d i n gr e s t r i c t i o n so rs i m p l i f y i n gt h e s l n l c n 鹏o ft a s k s b u tt h e s em e t h o d sa r en o ta d a p t i v ew e l lf o rc o m p l i c a t e dt a s k s c e n t e r e dw i t h a g e n tt a s kd e c o m p o s i t i o na n ds c h e d u l i n g , w ep r o p o s e das e r i e so fn e wa l g o r i t h m sa n dm e t h o d si n t h i sd i s s e r t a t i o nt os o l v et h ep r o b l e m sm e n t i o n e da b o v e f i r s t l y ，b a s e do nt h er e s e a r c ho na g e n t sa b s t r a c tm o d e le n di n t e r a c t i v em o d e l ，ad i s t r i b u t e d n e t w o r km a n a g e m e n tf r a m e w o r ka n dam u l t i - a g e n ts c h e d u l i n gf r a m e w o r ka r ep r e s e n t e dw h i c h i n t r o d u c ean e t w o r km a n a g e m e n ts c e n a r i ot os u p p o r td y n a m i cs c h e d u l i n gd e c i s i o n s d u r i n gt h e t a s kp r o c e s s , ax m lb a s e dt a s kt r e ev i e wd e s c r i p t i o nl a n g u a g e ( t t v d l ) i su s e dt od e s c r i b et h e r e l a t i o n s h i pa m o n gt h ev a r i o u sr o l e s b a s e do i lt a s kr e p r e s e n t a t i o n as e r i e so fa l g o r i t h m sa f e p r e s e n t e dt od e c o m p o s et h ew h o l en e t w o r km a n a g e m e n tt a s k i n t os e v e r a lg r o u p so fs u b - t a s k s d u r i n gt h ec o u r s eo fd e c o m p o s i t i o n , d i f f e r e n tp r i o r i t i e sa l f l ga s s i g n e dt os u b - t a s k s p r i o r i t y r a n k e d s u b - t a s k s 撇g r o u p e da c c o r d i n gt ot h e i ri n t e r - d e p e n d e n c e s s u b - t a s k sw i t l lt h es 啪ep r i o r i t ya r e p u ti n t ot h es a m eg r o u pe n dt h e yc a l lb ep e r f o r m e di np a r a l l e lm a n n e r t h ea l g o r i t h mc a ni m p r o v e t h ee f f i c i e n c yo ft a s ke x e c u t i o ne n ds a v en e t w o r kb a n d w i d t h b u tn e x lh o wt om a k en e t w o r k m a n a g e rm a n a g et h en e t w o r ke f f i c i e n t l ya n dr e s p o n dq u i c k l ye n de x a c t l yi sa n o t h e ri m p o r t a n t p r o b l e m e f f e c t i v ed y n a m i cs c h e d u l i n gf o ra g e n t sc a nm a n a g ew i t ht h i si s s u ef o ra c e r t a i nd e g r e e s oas e m i - o n l i n em u l t i - a g e n ts c h e d u l i n ga l g o r i t h mb a s e do nd e p e n d e n c e so f s u b - t a s k si sp r o p o s e d t h ec o m p e t i t i v ea n a l y s i sa n dp r o o fr e v e a lt h a tt h ee x i s t i n gf u l l - o n l i n es c h e d u l i n ga l g o r i t h mi sa s p e c i a lc a 靶o fs e m i - o n l i n es c h e d u l i n ga l g o r i t h m w h e nc o n f r o n t e dw i t hc o m p l i c a t e dt a s k s c o m p r i s i n gb o t hs e r i a la n dp a r a l l e lr e l a t i o n s h i p s ，t h es e m i - o n l i n es c h e d u l i n ga l g o r i t h mi sb e l t e r t h e nt h ee x i s t i n gf u l l - o n l i n es c h e d u l i n ga l g o r i t h m w h e nc o n f r o n t e dw i t hp a r a l l e lt a s k s , t h e s e m i o n l i n es c h e d u l i n ga l g o r i t h mi se q u a lt ot h ef u l l - o n l i n es c h e d u l i n ga l g o r i t h m h o wt om a k et h e m o s to ft h ee x i s t i n ga g e n t si sa n o t h e ro p t i m i z a t i o na s p e c t , s oal o a db a l a n c i n gs t r a t e g yb a s e do n p r o b a b i l i t yi sp r o p o s e d t ov a l i d a t et h ep e r f o r m a n c eo ft h es c h e d u l i n gm e c h a n i s me n dt h e c h a r a c t e r i s t i co ft h es c h e d u l i n gm o d e l ，c o l o r e dp e t r in e ti su s e dt ob u i l dt h ec o r r e s p o n d i n gm o d e l a n dt h es i m u l a t i o na n ds t a t es p a c ea r eu s e dt oa n a l y s i st h ep e t r im o d e l t h er e s u l ti n d i c a t e st h a tt h e 东南人学博 ：学位论文 p e r f o r m a n c eo ft h em o d e li sc o i n c i d e n tw i t ht h et h e o r ya n a l y s i sa n dt h es c h e d u l i n gm o d e li s c o r r e c t a s 卸a p p l i c a t i o ne x a m p l e ad i s t r i b u t e dn e t w o r kt r a f f i cp e r f o r m a n c em a n a g e m e n ts y s t e mi s p r e s e n t e df i n a l l y t h ea u t h o rh o p e st h a tt h i ss c h e d u l i n gm e t h o dc a ng i v eai l e wa p p r o a c ho r s u g g e s t i o nf o rs t u d y i n gd y n a m i ca g e n t ss c h e d u l i n gt e c h n o l o g y k c y w o r d s ：d i s t r i b u t e dn e t w o r km a n a g e m e n t , a g e n t , t a s kd e c o m p o s i t i o n ，d y n a m i cs c h e d u l i n g ， l o a db a l a n c e t a s kt r e e ，d e p e n d e n c er e l a t i o n s h i p ，c o m p e t i t i v ea n a l y s i s ，c o l o r e dp e t r i n e t 插幽h 录 图1 1 圈2 1 图2 2 图2 3 图2 a 图2 5 图3 1 图3 2 图3 3 图3 4 图3 5 图3 6 图3 7 图3 8 图4 1 图4 2 图4 3 图4 图4 5 图4 6 图4 7 图4 8 图4 9 图4 1 0 图4 1 1 图5 1 图5 2 图5 3 图5 4 图5 5 图5 6 图5 7 翻5 8 图5 9 论文结构图 插图目录 o s i 网络管理体系结构 t m n 体系结构之问的关系 t m n 的逻辑分层 9 1 2 1 5 i n t e m e t 网络管理框架 f i p a 的a g e n t 管理示意图 a g e n t 的思维过程 a g e n t 计算模型 f i p aa g e n t 的生命周期 面向管理的a g e n t 生命周期模型 a g e n t 生命周期的颜色p e t r i 网模本! 基于族长向导的a g e n t 通信模型 基于多a g e n t 的分布式网络管理框架4 3 多a g e n t 任务调度模型 故障管理功能结构 性能管理功能结构 任务视图中的元素 4 6 网络性能管理任务的被管孵络拓事卜。 性能分析任务流程 任务分解a g e n t 的任务树视图 逻辑域l d i 承载的任务流程 5 2 5 3 5 4 5 4 逻辑域l d i 内域管理者的任务树视图 l d i 内a g e n tg l 的任务树视图 任务分解a g e n t 使用的任务描述模式 任务调度a g e n t 使用的任务描述模式 任务流程的形式化处理 算法i 流程 5 5 6 l 6 5 算法2 流程 算法3 流程 任务流拌图的简化图 多a g e n t 派送方法一 6 8 6 8 a g l e t 对a g e n t 的基本操作 测试任务的定义及分解 7 2 7 3 a g e n t 任务派送方式测试结果”7 5 v i i i b埔勰驺弱 东南人学博士学位论文 图6 1 图6 2 图6 3 图6 4 图6 5 图6 6 图6 7 图6 8 图6 9 图6 1 0 图6 1 l 图6 1 2 图6 1 3 图6 1 4 图7 1 图7 2 图7 3 图7 4 图7 5 图7 6 图7 7 图7 8 图7 9 图7 1 0 图7 1 l 图7 1 2 图7 1 3 图7 1 4 圈7 1 5 图7 1 6 图7 j 7 任务调度过程 由数据采集任务和数据处理组成的网络管理任务 任务粒度对克隆时间和注销时间的影响 8 l 8 2 8 7 任务粒度对a g e n t 迁移时间的影响s 7 全在线算法和半在线算法竞争率的比较及与逻辑域范围的关系 全在线与半在线调度算法的调度时间比较及与逻辑域范围的关系 8 8 8 9 全在线与半在线调度算法的调度时间比较及与任务树首层请求范围的关系8 9 任务处理过程的层次c p n 模型9 5 任务分解功能的层次c p n 模型 m a k e p f i ( 优先级划分) 子页的c p n 模型 任务调度子页s c h e d u l e r 的c p n 模型 优先级为2 的子任务组在执行中 逻辑内的任务的调度总时间以托肯形式存储在m a k e s p a n l 库所中 修改后的调度模型 9 6 9 6 9 8 分布式网络流量管理系统总体结构 原型系统测试环境的拓扑结构 原型系统的消息传递 1 0 0 网络管理任务定义的w e b 界面 运行在数据发送端的a g e n ts n e e r ! 运行在数据接收端的a g e n ts n e e r 2 “域管理a g e n t 反馈给用户的数据流检测结果 数据接收端在产生干扰前测得的传输延迟 数据接收端在产生干扰后测得的传输延迟 “域管理a g e n t 创建“配置a g e n t 进行资源预留后数据接收端测得的传输延迟 任务分解实验流程 1 1 v d l 描述的任务树结构 优先级为1 的子任务组 “域管理a g e n t 的功能模块 a g e n t 的任务视图 被调度的“配置a g e n t 在目的结点执行任务 舛：兮宅宝傩m m m!b埒：2峙 表格日录 表2 1 表2 2 表3 1 表4 1 表4 2 表4 3 表4 a 表4 5 表4 6 表4 7 表4 8 表4 9 表5 1 表5 2 表6 1 表6 2 表6 3 表6 a 表7 1 分布式技术发展历程 a g e n t 的特性总结 表格目录 a g e n t 生命周期c p n 模型的类型定义3 7 标记a g e n t 的属性定义 标记a g e n t 的子元素定义 标记t a s k 的属性定义 标记t a s k 的子元素定义 标记m e t h o d 的属性定义 5 8 5 8 5 8 5 8 标记m e t h o d 的子元素定义 标记s u e t - t a s k s 的子元素定义 标记i t s o u r c e 的属性定义 标记r e s o u r c e 的子元素定义 子任务的控制依赖集和数据依赖集 任务分解算法性能测试结果 逻辑域范围与任务树的对应 t o p 页内相关的类型定义。 s c h e d u l e r 相关类型定义 任务表示方法评价 5 9 5 9 5 9 5 9 5 9 6 9 9 4 9 5 9 7 1 1 7 x 缩略词表 缩略词表 a s n 1a b s t r a c t i o ns y n t a xn o t a t i o nl b d ib e l i e f - d e s i r e i n t e n t i o n c c i t tc o n s u l t a t i v ec o m m i t t e e o f i n t e m a t i o n a l t e l e g r a p he n dt e l e p h o n e c l mc o m m o ni n f o r m a t i o nm o d e l c m i p c m l sc o m m o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o np r o n t o | s e r v i c e c o r b ac 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 c p nc o l o r dp e t r in e t d c ed i s t r i b u t e dc o m p u t i n ge n v i r o n m e n t d d ld a t ad e f i n i t i o nl e n g u e g e d l s m a nd i s t r i b u t e dm a n a g e m e n t d m l d e f i n i t i o no f m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n d m t f d i s t r i b u t e d ( d e s k t o p ) m a n a g e m e n tt a s kf o r c e g d m og u i d e l i n e sf o rt h ed e f i n i t i o no f m a n a g e do b j e c t s g m ig e n e r i cm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n i d li n t e r f a c ed e f i n h i o nl a n g u a g e i e t fi n t e m e te n g i n e e r i n gt a s kf o r c e i r t fi n t e m e tr e s e a r c ht a s kf o r c e i s oi n t e r n a t i o n a lo r g a n i z a t i o nf o rs t a n d a r d i z a t i o n i t u - ti n t e r n a t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o nu n i o n t 毫l e c o m m u n i c a t i o ns t a n d a r d i z a t i o ns e c t o r j i d mj o i n ti n t e r - d o m a i nm a n a g e m e n t k q m l k n o w l e d g eq u e r ye n dm a n i p u l a t i o nl a n g u a g e m i b m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o nb a s e m i f m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o nf o r m a t m 1 t m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o nt r e e m l m m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o nm o d e l m o f m e t a - o b j e c tf a c i | 畸 n m r gt 1 1 en e t w o r km a n a g e m e n tr e s e a r c hg r o u p n r i mn e t w o r kr e s o u r c ei n f o r m a t i o nm o d e l o m g o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p o r b o b j e c tr e q u e s tb r o k e r o s i o p e ns y s t e mi n t e r c o n n e c t i o n x i 抽象语法标记l 信念一愿望一意图 国际电报电话咨询委员会 通用信息模型 公用管理信息协议，服务 公共对象请求代理体系结构 颜色p e t r i 网 分布式计算环境 数据定义语言 分布式管理工作组 管理信息定义 分布式平台管理组织 管理对象定义指南 一般管理信息 接口定义语言 互联网工程工作小组 互联网研究任务组 国际标准化组织 国际电信联盟电信标准化部 门 联合交叉域管理 知识查询与操作语言 管理信息库 管理信息格式 管理信息树 管理信息模型 元对象设施 网络管理研究小组 网络资源信息模型 对象管理组织 对象请求代理 开放系统互连 东南大学博l 学位论文 r p c s g m l s m a e s n m p s m i t m n 1 1 n a t t v d l 毋e m x m l r e m o t ep r o c e d u r ec m i s t a n d a r dg e n e r a l i z e dm a r k u pl a n g u a g e s y s t e mm a n a g e m e n ta p p l i c a t i o ne n t i t y s i m p l en e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c o l s t r u c t u r eo f m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n t e l e c o m m u n i c a t i o nm a n a g e m e mn e t w o r k t e l e c o m m u n i c a t i o ni n f o r m a t i o n n e t w o r k i n g a r c h i t e c t u r e t a s kt r e ev i e wd e s c r i b i n gl a n g u a g e w e b b a s e de n t e r p r i s em a n a g e m e n t e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e 远程过程调用 标准通用标记语言 系统管理应用实体 简单网络管理协议 管理信息结构 电信管理网络 电信信息联网体系结构 任务树视图描述语言 基于w e b 企业管理 可扩展标记语言 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： 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：亟l 遮导师签日期：凇歹 第1 章绪论 1 1 研究背景 第1 章绪论 随着网络技术的飞速发展，计算机网络的应用规模早爆炸式增k ，网络复杂性和异构性 的特点日益突出，网络管理面i 临着诸多挑战。面向复杂多样的当前网络，网络管理操作需要 分析的数据不断增多：针对信息管理需求的不断增长，网络管理对象的规模在不断扩大；同 时，随着网络规模的扩大，影响网络服务质量的因素的增多，用户对网络的可靠性和服务质 量的要求也在不断提高。因此，人规模分布式的网络管理问题已经上升到战略性地位。 在传统的集中式的网络管理中，管理功能往往只集中在管理工作站上，网络设备产生的 数据周期地被传送到管理工作站，管理工作站通过s n m p i i i 协议收集被管设备中的管理数据。 面对网络管理的新需求，传统的网络管理模式逐渐暴露出它的缺点： 基于s n m p 的网络管理使管理者可在一个地方实现对整个网络的灵活管理，适合于 小璋! 网络或者不频繁访问的有限的信息管理。例如监控路由器的状态，涉及小部分 的网络参数的管理。然而，像网络诊断等复杂的网络管理应用通常需要分析大量的 数据，对于大型网络的高级管理就不适于s n m p - b a s e d 网络管理方式i ”。 一 网络对管理工作站的依赖增强，容易使其成为网络的处理瓶颈，大量冗余的网络管 理数据会占用大量网络带宽。 m i b 中的变量是过渡的，变化的，所以传统的轮询( p o l l i n g ) 方法不合适。随着网 络和网络元素速度的增加，网络行为需要被处理的时间较短，轮询的时间很容易超 过网络管理系统所能处理的能力。尤其是，目前的管理模式不适应于描述高速网络 和网元1 3 1 。 传统的网络管理在强调了网络成员之间必须遵循的标准之外，较少考虑各网络成员 的自身特点，在外界环境发生变化时，不能对网络成员之间的关系自动做出适当的 调整和扩展，在网络成员功能发生变化时。也不能及时响应这种变化。网络成员缺 乏自组织、自适应的能力，不能很好地协同l 作以处理日益复杂的网络管理事务。 大多的管理智能集中在一个专| j 的管理平台上，管理廊用是单一的，不易裁剪，不 灵活，不易动态扩展。 一 目前的网管操作是1 ：作密集犁的，要求网络管理员密切参与。管理员很容易被大量 的数据、警报和事件所包围。 面对这些问题，基于a g e n t 的分布式网络管理应运而生。以自治性、反戍性、移动性和 社会行为等能力为标忠的软1 ，l ：a g e n t 的出现，给传统网络管理中存在问题的解决带来了新的 契机。在网络管理中采用移动a g e n t 技术有可能克服集中式的限制，管理功能可以移动到网 络设备上，在当地执行一些微管理操作，减少l ：作站的负载或过载。管理站给远程的设备发 送一些命令( 不仅限丁m i b 变颦) ，委派远程a g e n t 实际地执行。当然，远程设备包括一种 东南大学博t 学位论文 弹性处理时间支持，可提供新的服务并动态地在设备中扩展。美国新泽西州科技大学的研 究者i 卅研究了基于移动代码的网络管理方法，测试了基于移动代码的方法所能执行的管理功 能，比较了u s e o f c o d e o i l d e m a n d ：( 即需即用) 、u s e o f r e m o t e e v a l u a t i o n ：( 远程计算方 法) 和u s eo fm o b i l ea g e n t s ：( 使用移动a g e n t ) 三种方法的优缺点。使用c o d e - o n - d e m a n d 方法，对于s n m p - p r o x y 中静态数据的收集会导致大量的资源浪费，仅当一个功能在某节点 必须时，才会从c o d es e r v e r 上下载执行；使用远程计算方法可以在需要时在设备上直接实 现计算功能。功能代码由n m s 动态发送执行。远程计算方法允许使用“数据的语义表示”， 实际上，网络管理需要的并不是单一的m 1 b 变量，而是包含高信息量的数据集合；移动a g e n t 的使用比远程计算方法有更多的优点，远程计算中管理动作总是由管理t 作站发起，相反， 使用m o b i l ea g e n t ，在迁移的过程中存储自身状态的能力使得a g e n t 从一个设备移动到另一个 设备，执行网络管理功能，而且，a g e n t 可以根据它目前的状态决定何时往哪里迁移。如果管 理工作站管理的是不同的l a n ，且与它们的连接是不可靠的低带宽的线路，那么减少与管理 工作站之问的交互是此方法的优点。在这种情况f ，传统的方法是一个动作需要管理工作站 和网络设备交换几个消息。相反，如果我们使用a g e n t ，一旦管理功能( 作为a g e n t 的组件) 被发送到远程，那么它就在那里执行。假设l a n 上有足够的带宽，则a g e n t 的代码量变大， 也不会有负面的影响，当它结束任务时，送回结果而不是全部代码。b u c h a n a n l ，总结了在网 络管理中使用a g e n t 的优点：节省网络带宽，增加扩展的灵活性，解决网络连接的间断性和 不可靠性，为远程节点提供事件的本地响应，为大规模的网络管理提供并行化的计算模式。 既然a g e n t 技术能够使大规模网络管理从集中走向分布，那么应该采用什么样的应用模 式昵? 韩国电信接入网实验室的研究者忡i 在网络性能管理中采用了三种模式：p e e r - t o - p e e r ( 端 对端方法) ；r o a m i n gm e t h o d ( 漫游方法) ；c l u s t e r i n gm e t h o d ( 群组方法) 。并且对于 基于s n m p 的模式及以上三种模式中响应时间进行了比较，得出结论：s n i v i p 方法与 p e e r - t o - p e e r 方法类似，但如果被管实体很少，则s n m p 方法是最好的方法。当实体增多时， 基于多a g e n t 的方法比其它的方法好，群组式优于漫游方法。把智能a g e n t 引入网络管理领域， 可以利用智能a g e n t 的智能性、移动性、自治性等特性为网络管理提供方便。但是在大型网 络管理任务中，网络管理任务的特点如何? 如何结合网络管理任务的特点合理地把任务分配 给不同功能的a g e n t 呢? 这涉及到两方面的问题：任务分解问题和调度问题。这也是本文将 要研究的核心问题。 1 2 研究现状 按照o s i 的定义，网络管理应包括以下五个基本功能域：故障管理、配置管理、性能管 理、计费管理、安全管理。配置管理是各个管理功能的基础，配置管理与网络初始化、服务 安装和维护有关，它需要安装软件内容，设置参数，添加、更新网络运行时的组件间的关系 和状态。集中式方式f ，需要手，i ：进行，而在人规模网络管理中，逐个手工处理是不可能的， 对被管对象的配置管理需要具备实时的监控和实时处理能力；故障管理对管理的及时性要求 较高，它是整个网络管理的核心；性能管理主要是检测网络的各种性能数据，进行闽值检查， 2 第l 章绪论 并自动地对当前性能数据、历史数据进行分析。它需要收集网络流链数据并精简和处理当前 数据。在基于s n m p 的网络管理方式中，容易产生网络管理的性能瓶颈。而基于移动a g e n t 的方法是分派各个性能管理a g e n t 去被管节点进行数据过虑、精简以及一些初步的分析；计 费管理是收集网络资源的数据过程，建立测鼍策略，检查数蕈。决定费用，和性能管理相似， 数据过滤、压缩和初步分析可在本地处理；安全管理并不是指管理行为、动作的安全性，而 是指对系统的安全性进行管理。要建立具备以上功能的基f 多a g e n t 分布式网络管理系统， 首先需要解决几个关键问题：第一，在分布式管理模式下，建立何种a g e n t 模犁和通信模型， 才能够适应于分布式管理的需求；第二、如何表示a g e n t 所执行的网络管理任务；第三、在 任务表示的基础上，如何对人规模的网络管理任务进行分解；第四，如何对多a g e n t 进行动态 调度。 1 2 1 分布式网络管理中的a g e n t 模型 a g e n t 技术的两个主要发展方向是构筑结构复杂、知识丰富和功能强大的单a g e n t 系统。 以及用多个结构和性能较为简单的a g e n t 组成一个m a s ，通过多个a g e n t 之间的协作，使整 个系统具有丰富的知识和强丈的功能。对于单a g e n t 系缆主要强调其感知、观察、归纳、 推理、学习、预测、规划和反应等能力，不断加强其智能水平和自治能力，丰富领域知识。优 化解决问题的方法。大规模分布式的网络管理任务是一个复杂的串并行结合的任务系统，任 务系统中内在的关系决定了多a g e n t 的任务调度属于复杂任务的调度，它有如下的特点：多 个a g e n t 可以同时协作执行同一个任务，任务可进行复制，a g e n t 也可以复制，只要不超过系 统的承载，其数量是没有限制的。单纯强调a g e n t 模型的复杂性和多a g e n t 的协作性都不能适 应分布式网络管理的实际情况，在建立个体a g e n t 的模型时考虑a g e n t 的协作性是必要的。所 以，建立符合分布式网络管理模式的合理的a g e n t 抽象模型是分布式网络管理系统的重要需 求。 1 2 2a g e n t 任务的表示 任务表示是任务调度的基础，多a g e n t 调度可以分为静态调度和动态调度，在静态任务 调度中，有向无环图( d i r e c t e da c y c l i cg r a p h ，简称d a g ) 是有效的任务表示方法。a n j a f e l d m a n n l 7 1 证明了依赖图的结构对于静态调度的影响远远超过对动态调度的影响。相对静态 调度来说，适合于动态调度的任务表示的研究和应用的成果要少一些，因为昂贵的计算成本 使得在进 f 动态调度时效率不高，日前最流行的方法通常是针对一个特殊的阀题领域，并在 这个限定的范围内和较少系统参数的条件卜开展研究1 8 h ”l 。例如，i b m 研究中心的研究者 利用x m l 描述电子商务系统的任务依赖关系。对于大规模分布式网络管理任务系统， 如何对任务进行形式化描述，还是一个有待解决的问题。 1 2 3a g e n t 任务分解方法 对于任务的分解问题，学术界进行了很多的探索，特别是在并行计算领域，从对串行程 东南大学博l ：学位论文 序的并行划分1 1 5 l 到对程序切片1 1 6 l 的研究，逐步深入和细化，但是对于基于多a g e n t 的大型网 络管理任务，如果采用程序级的划分方法，那么会产生为数众多的子代码，这会使创建、分 配a g e n t 和a g e n t 之间的通信变得非常烦杂，即使对划分后的子代码再进行组合以增加粒度， 也会破坏网络管理子功能的完整性和划分的准确性，不利于a g e n t 发挥智能管理的特性。其 它的划分方法有均匀划分技术、方根划分技术、对数划分技术和功能划分技术等，这些方法 对于数据并行机制是有效的，而对于数据不