（计算机应用技术专业论文）移动agent通信机制的研究(1).pdf

摘要 移 动a g e n t 技 术己 经 成为 分 布式 计 算研 究的 热点， 移 动a g e n t 可以 看 成 是 人 工 智能 与分布式计算技术 相结 合的 产物。 移动a g e n t 本 质上是 代表用户在网 上寻 找合 作 伙伴， 进 行交 互 并 最 终完 成 用 户 指 派的 任 务的 一个 对 象， 因 此， 协作 是移 动a g e n t 的 必 然 要 求。 a g e n t 间的 协同 是 一 个 非 常 具 有 挑 战 性的 移 动a g e n t 关 键 技宋， 目 前 移 动a g e n t 系 统中 ， 对软件a g e n t 的协同性的支持主要集中于通信机制的研究。代表性的研究工作有两类， 其一是基于知识交换的k q m l等工作，其二是基于消息传递的通信方式研究。 本文针对 移 动a g e n t 系 统的 通信 需 求 提出 一 种移 动a g e n t 消 息 传 递 机 制， 属于 后 一 种 类型 的 工 作。 移动a g e n t 通信机制主要是从“ 如何支持移动” 角度来设计的。 在传统的分布式计 算环境中， 对象一旦被创建， 他们的位置便固定下来， 在整个生命期内 不会改 变， 发送 方只需得到接收方的当 前位置即 可始终与之通信。 在基于移动a g e n t 的 计算环 境中， 由 于移动a g e n t 的位置可能经常变动， 因 此a g e n t 之间 进行通信需要考虑以 下问 题: 如何 实现对分布式环境下的 移动a g e n t 位置无关的 命名; 如何实现移动a g e n t 的 定位， 一般 需要实现a g e n t 按名寻址 ( 即透明寻址) ;当移动a g e n t 迁移时，如何处理正在发送给 a g e n t 的消息; 如何解决移动a g e n t 通信失效的 现象。 针对以 上问 题不少专家学者提出 了好几种位置追踪与消息转发方案， 例如广播法、 链状追踪法、 基站法和集中注册法等。 尽管这些方法各有所长，但在追踪效率、可扩展性和通信可靠性等方面存在不足。 本文为了 解决以上问 题， 将移动a g e n t 名字解析机制与消息传递机制相结合， 提出 一种高效可靠的移动a g e n t 通信模型。 由 于该模型是 墓于域来对移动a g e n t 环境划分的， 并利用域名字解析器 ( d o m a i n n a m e r e s o l v e r )和移动 a g e n t系统的通信部件 ( c o m m u n i c a t o r ) 相结 合 来实现 移动a g e n t 通信， 因 此简 称为d - c 通信 模型。 为 构 造该 模型，我们引入全局命名方式一u a i d ( u n i v e r s a l a g e n t i d e n t i t y ) 来对环境中的所有 a g e n t 进行统一命名。 然后基于该种命名方式给出 其名字解析机制，以 解决透明寻址问 题; 对于消息处理， 则 使用基于邮 箱的消息缓存和转发 机制， 移动a g e n t 状态、 消息超 时和优先级方案的引入能够很好地解决通信失效问题。 最后， 论文对该 模型的性能 进行分析， 并和相关工作进行比 较。 总的来说， 该 通信 模型具有结构灵活、 效率较高、 通信可靠性强等优点， 为在其上进行各种后继研究莫定 了良 好基础。 关键字:移动a g e n t ; 通信; 通信机制;名字解析; 通信失效 ab s t r a c t m o b i l e a g e n t t e c h n o l o g y , w h i c h c o m b i n e s a rt i f i c i a l i n t e l l i g e n c e 怀1 ) w i t h d i s t r i b u t e d c o m p u t i n g , h a s b e e n a h o t s p o t i n r e s e a r c h o f d i s t r i b u t e d c o m p u t i n g a n d a l . e s s e n t i a l l y , m o b i l e a g e n t i s a n o b j e c t t h a t l o o k s f o r c o o p e r a t o r s in t h e i n t e rn e t o n b e h a l f o f a u s e r , a n d c o o p e r a t e s w i t h o t h e r a g e n t s i n o r d e r to i m p l e m e n t t h e t a s k o f t h e u s e r . t h e r e f o r e , c o o p e r a t i o n i s t h e e s s e n t i a l d e m a n d o f m o b i l e a g e n t . c o o p e r a t i o n i s a v e ry c h a l l e n g i n g i s s u e o f m o b i l e a g e n t k e y t e c h n o l o g y . a t p r e s e n t , t h e c o o p e r a t i o n o f m o b i l e a g e n t s m a i n l y f o c u s e s o n th e r e s e a r c h o f c o m m u n i c a t i o n m e c h a n i s m . t h e r e a r e t w o k i n d s o f r e p r e s e n t a t i v e w o r k i n g : o n e i s k q ml r e s e a r c h b a s e d o n k n o w l e d g e e x c h a n g i n g , t h e o t h e r i s c o m m u n i c a ti o n m e c h a n i s m r e s e a r c h o n m e s s a g e t r a n s f e r . t h e w o r k i n t h i s t h e s i s b e l o n g s t o t h e l a tt e r . c o m m u n i c a ti o n m e c h a n i s m o f m o b i l e a g e n t i s d e s i g n e d m o s t l y f ro m t h e p e r s p e c t i v e o f s u p p o rt i n g m o b l e c o m p u t i n g . i n t r a d i t i o n a l d i s t r i b u t e d c o m p u t i n g m o d e l , t h e p o s i ti o n o f o b j e c t i s f i x e d a n d n o t c h a n g e d in t h e w h o l e l i f e c i r c l e s i n c e i t i s c r e a t e d . s o t h e m e s s a g e s e n d e r i s e as y t o g e t t h e l o c a ti o n o f a t a r g e t m o b i le a g e n t f o r c o m m u n i c a ti o n . b u t f o r a m o b il e a g e n t , i t s p o s i ti o n m a y b e c h a n g e d fr e q u e n t l y , th e f o l l o w i n g p r o b l e m s n e e d t o b e c o n s i d e r e d u n d e r m o b i l e a g e n t c o m p u t i n g m o d e : f i r s t l y , h o w t o 乡 v e a p o s i t i o n i n d e p e n d e n c e n a m i n g m e t h o d f o r m o b i l e a g e n t i n d i s t r ib u t e d e n v i r o n m e n t . s e c o n 吻， h o w t o i m p l e m e n t t r a n s p a r e n t lo c a t i n g o f a m o b i l e a g e n t . t h i r d l y , h o w t o h a n d l e m e s s a g e s t h a t a r e s e n d t o m o b i l e a g e n t w h e n -i t -is b e i n g i n t h e p r o c e d u re o f m ig r a t i o n . f i n a l l y , h o w t o r e s o l v e th e - p r o b l e m o f c o m m u n i c a t i n g i n v a l i d a ti o n . m a n y r e s e a r c h e r s h a v e p u t f o r w a r d s o m e k i n d o f s o l u ti o n s o f a g e n t l o c a t i o n t r a c k i n g , m e s s a g e s t o r a g e a n d t r a n s f e r f o r p r o b l e m s a b o v e , s u c h a s b ro a d c a s t in g m e t h o d , l i n k t r a c i n g m e t h o d , h o m e p r o x y m e t h o d c e n t r a l r e g i s t r a ti o n m e t h o d , a n d e t c . a l t h o u g h t h e s e m e t h o d s h a v e t h e i r a d v a n t a g e s r e s p e ct i v e l y , t h e r e a r e s o m e d i s a d v a n t a g e s i n t r a c i n g e ff i c i e n c y , e x p a n s i b i li t y a n d c o m m u n i c a t i o n r e l i a b i l i t y . i n o r d e r t o r e s o l v e t h e p r o b l e m s a b o v e , t h i s t h e s i s p r o p o s e s a h i g h - p e r f o r m a n c e , r e li a b l e m o b i l e a g e n t c o m m u n i c a ti o n m o d e l w h i c h c o m b i n e s n a m e r e s o l u ti o n m e c h a n i s m w i t h m e s s a g e t r a n s f e r m e c h a n i s m . w e d i v i d e h e m o b i l e a g e n t e n v i r o n m e n t t o d o m a i n s . b e i n g c o n s t r u c te d b y d o m a i n n a m e r e s o l v e r a n d c o m m u n i c a t o r , t h e m o d e l i s c a l l e d d - c c o m m u n i c a t i o n m o d e l . t o a c h i e v e t h e m o d e l , w e p r o p o s e a n a m in g m e t h o d u n i v e r s a l a g e n t i d e n t i t y ( u a i d ) t o n a m e a l l t h e a g e n t s i n t h e s y s t e m . b a s e d o n t h i s , w e i m p l e m e n t t h e t r a n s p a r e n t l o c a t i n g f o r m o b i l e a g e n t s . w e u s e m e s s a g e s t o r a g e a n d t r a n s f e r m e c h a n i s m t o h a n d l e d e l iv e r i n g m e s s a g e s . a d d i t i o n a l l y , t h e p r e s e n t a t i o n o f t i m e o u t a n d p r i o r i t y p e r c e p t g i v e s a g o o d w a y t o r e s o l v e c o m m u n i c a t i n g i n v a l i d a t i o n . f i n a l l y , w e a n a l y z e t h e p e r f o r m a n c e o f d - c c o m m u n i c a t i o n m o d e l , a n d c o m p a r e i t w i t h o t h e r r e l a t e d m o d e l . g e n e r a l l y , t h i s i s a fl e x i b l e - s t ru c t u r e d , h i g h - p e r f o r m a n c e a n d h i g h 一 r e l i a b i l i t y m o d e l f o r m o b i l e a g e n t c o m m u n i c a t i o n . t h e s e a d v a n t a g e s m a k e a g o o d f o u n d a t i o n f o r s u b s e q u e n c e r e s e a r c h k e y w o r d s : m o b i l e a g e n t ; c o m m u n i c a t i o n ; c o m m u n i c a t i o n m e c h a n i s m; n a m e r e s o l u t i o n ; c o mm u n i c a t i n g i n v a l i d a t i o n ni 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， 也不包含为获得东北师范大学或其他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己 在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名 日 期 :众 。5 . s _ 9 ,o 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学 位 论文的规定，即:东北师范大学有权保留并向国家有关部门 或机 构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人 授权东北师范大学可以 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、缩印或其它复制手段保存、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 : 鱼鱼! 指 导 ，签 名 期:沁 o 5 . s .a , 日期; 学位论文作者毕业后去向: 工作单位: 通讯地址: 电话: 邮编: 引言 最近二十年来， 计算机的软硬件技术与通信技术得到迅猛的发展， 应用领域日 益广 泛化和复杂化。 特别是因特网( i n t e r n e t ) 在社会各个领域都得到大量的使用， i n t e r n e t 己 成为 我们生活不可缺少的一个重要组成部分， 这导致了计算机应用由 集中式、 单机式 系统走向分布式系统，即网络化的工作站。由于分布式技术与人工智能的发展， 从上世 纪 9 0 年代起， 移动a g e n t 技术成为新一代分布式处理的研究热点。 移动a g e n t 可利用其自 身可 移动的 特点，在异构的网 络上寻找合适的资 源完成用户提出的任务。 移动 a g e n t 的 出 现为克服网 络受低带宽、高时延的限制提供了一个崭新的思路。 移动a g e n t 本质上是代表用户在网上寻找合作伙伴，进行交互并最终完 成用户指派 的任务的一个对象， 因此协作性是移动a g e n t 的本质属性。 同时由于单个a g e n t 的能力有 限， 而不同用户往往具有相同的兴趣， 所以可以 利用a g e n t 之间的通信( c o m m u n i c a t i o n ) 与 交流，实现a g e n t 之间的协作( c o o p e r a t i o n ) 以 提高服务质2a 。 通信是协作的 基础， 就像我们人类社会一样， 社会能够傲个体所不能做的事情，同 样， a g e n 七 也可以 通过彼 此之间的 协作来解决单个a g e n t 所不能解决的问 题， 而群体的协作必然要求个体a g e n t 之 间 可以自 由 地 通信 与 交流。 同 时， 各 个 a g e n t 之间 也 是 存 在 差 异的 ， 这 种 差 异导 致了 a g e n t 对同样的事务可能会有不同的解释， 所以a g e n t 之间也需要通过互相通信来解决这一问 题。 此外，由 于掩e n t 具有自 主性( a u t o n o m y ) ， 导致 a g e n t 忽视了 其它a g e n t 的内 部结构， 所以在遇到与之有关的问 题时需要与这个a g e n t 进行通信。 目 前 在 移 动a g e n t 系 统中 ， 对a g e n t 协同 性的 支 持 主 要 集中 于 对 通 信 机 制的 研究 u 2 代表性的研究工作有两类:一类是基于知识交换的 k q m l ( k n o w l e d g e q u e r y a n d m a n i p u l a t i o n l a n g u a g e ) 等 a g e n t 通信语言( a g e n t c o m m u n i c a t i o n - l a n g u a g e , a c l ) 研 究 工 作， 另 一 类 是 基于 消 息 传 递的a g l e t s 等 系 统o3)基 于 消 息 传 递 进 行 通 信， 其目 的 是在为高效地实现更复杂的通信协议提供基础的同时， 允许x求比较简单的对象以较小 的 开 销进 行通 信。 a g e n t t c l 0 系 统中 就提 供了 一 种消息 传 递机制， 利用a g e n t _ s e n d 和 a g e n t 一 r e c e i v e 原 语 ， a g e n t 之 间 可 以 进 行 简 单、 有 交 的 消 息 的 发 送 和 接 收 ca). a g l e t 系统则通过称为“ 对象发送” 的 方法支持类似于消息传递的 通信机制u 7 。 我们认为， 高 层的a g e n t 通信语 言必须 建立在低 层的 消息 传递 机制的 基 础上， 如 果能 够实 现一 种高 效 的消息传递机制， 那么再在其上层实现a c l 就可以 做到水到 渠成。 而且， 目 前移动a g e n t 系统尚 未 达到实用化的阶段， 我们也应把主要精力投入到底层基础设施的 构建之上。 所 以，本论文的工作属于第二种类型，即 提出一种底层的 移动a g e n t 系统消息传递机制。 移动a g e n t 领域主要从“ 如何支持移动” 的角度研究通信， 解决a g e n t 移动产生的 特殊问 题。目 前， 有关移动a g e n t 通信的研究主要集中在以下三 个方面: ( 1 ) 如何保证通 信的ill w 性;( 2 ) 如何提高系统的通信效率;( 3 ) 如何更好地支 持m a 协作。 在现有的移动a g e n t 系统中，a g e n t 间的消息传递机制按照实 现方法一般可分为如 下几种类型: 广播法，链状跟踪法和基站法和集中注册法。这些方法各有优点，但通过 对这些方法的分析我们看出 它们在快速寻址和可靠性消息传递方面都存在缺陷， 而且未 给出通信失 效的解决方案。 本文为了 解决现有移动a g e n t 计算模式下通信机制的不足， 将移动a g e n t 名字解析机 制与消息传递机制相结合， 提出一 种高效可靠的 移动a g e n t 通信模型， 即 d - c 通信模型。 该模型为了实现移a g e n t 的快速追踪， 引 入一种基于u a i d 的命名方法， 设计了 移动a g e n t 系统的 名字解析过程，实现了 全局统一 透明寻址。在此基础上， 对移动a g e n t 的通信失 效问 题进行了 研究，为了解决该问 题， 对移动a g e n t 的状态进行划分，并引入了 超时和 优先级参数和移动中的消息转发方案， 为移动a g e n t 系统提供了 一种可靠的通信模型， 从而实现一种真正意义上的分布式的移动a g e n t 消息传递机制。 第一章 移动a g e n t 基本理论 1 . 1 a g e n t 概念 二干世纪8 0 年代中后期， 从事分布式人工智能( d a i ) 和计算机科学的研究人员开始 对a g e n t 进行研究。 9 0 年代以 来， 随着计算机网 络、 计算机通信技术的发展， 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 ) b 1 9 1 、网 络管 理、 分布式信息查询( 智能搜索引攀) 、 工作流管理、 并行处理、信息( 软件) 分发、 个人 助理、 安全代理、 组件技术等各个领域。 对于a g e n t 的研究己经成为分布式人工智能领 域的一 个 热点 10 1 ， 研究 人员 预言:“ 基于a g e n t 的 计算 将可能 成为 下一 个对软 件开发的 重大突破” a g e n t 一词直译为“ 代理” ， 也有人把它称为“ 智能 代理” 或智能主体。 广义上它是 指具 有智能的 任何实体， 包括人 类智能 硬件 ( 如 机器人) 和智能软件叫。 到目 前为 止， 许多 研究者提出了各自 对 a g e n t的定义， 但是至今没有一个被大多数人认可的统一的 a g e n t的 定义， 不同 研究领域的 学者考虑各自 领域的 技术特点。 我们认为: a g e n t 是具 有目 标、知识和一定的思维能力，能作用和受作用于外部环境，可以维持某种状态( 即 保存与自 身行为有关的各种数据信息) ，并能够与其它a g e n t 相互协作的物理或逻辑实 体。 峪e n t 应具备的荃 本特性 a1 包括: ( d 自 主性( a u t o n o m y ) : a g e n t 运行时不直接由 人或者其它实体控制，它对自 己的 行为和内 部状态有一定的控制权。 ( 2 ) 社会能力( s o c i a l a b i l i t y ) : a g e n t 能够通过某种通信机制与其它a g e n t 进行 信息交换。 ( 3 ) 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 界中还是虚拟的世界中，它们都应该可以感知所处的环境，并可通过行为改变环境。 ( 4 )自 发行为 p r o - a c t i v i t y ) : 传统的 应用是被动 地由 用户来运行的， 而 且只能 机 械地完成用户的 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 d b e h a v i o r ) . 除基本特性以外， a g e n t 还可拥有以下性质: 通信能力、 移动能力、 学习能力和可靠 性等。a g e n t 可以分为移动a g e n t ( 也称用户a g e n t , u s e r a g e n t ) 和服务a g e n t ( 也称系 统a g e n t ( s y s t e m a g e n t ) 或静态a g e n t ( s t a t i c a g e n t ) ) 。 服务a g e n t 不具有移动的能力， 其主要功能是向 本地的a g e n t 或来访的a g e n t 提供服务。移动 a g e n t 是具有移动特性 ( m o b i l i t y ) 的智能a g e n t 。下面我们重点介绍关于移动a g e n t 的一些基础理论。 1 .2移动a g e n t 的基本知识 1 . 2 . 1 移动a g e n t 的概念和特点 2 0 世纪9 0 年代初， g e n e r a l m a g i c 公司 在推出商业系统t e l e s c r i p t ， 时提出了 移 动a g e n t 的 概念。 简单地说， 移动a g e n t 是一独立计算机程序， 它可自 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 资源处于同一主机或网络的 优势， 就近处理或使用这些资 源， 代表用户完成特定的 任务 1,5 1 移动a g e n t 可以 看成是软件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 网 络 计算 模 式 有 着 本质 上的 区 别。 移 动a g e n t 不同 于远 程过 程 调用 ( r p c ) 1 ， 这 是因 为 移动a g e n t 能够不断地从网 络中的一个节点移动到另一个节点， 而且这种移动是可以 根据自 身需要进行选择的。 移动a g e n t 也不同于一般的进程迁移 17 ) ， 因为一般来说进程 迁移系统不允许进程自己 选择什么时 候迁移以 及迁移到哪里， 而移动a g e n t 却 可以在任 意时刻进行移动，并且可以 移动到它想去的 任何地方。移动a g e n t 更不同于j a v a 语言 中 的a p p l e t $1 ， 因 为a p p l e t 只 能 从 服 务 器向 客 户 机 做 单 方向 的 移 动， 而 移 动a g e n t 却 可以在客户机和服务器之间进行双向 移动。 移动a g e n t 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: 执行状态主要指移动a g e n t 当 前运行时 状态， 如程序计数器、 运行栈内 容 等; 数据状态主要指与移动a g e n t 运行有关的数据找的内 容。 按所迁移的运行状态的内 容， 移动a g e n t 的 迁移c i9 1 可以 分为“ 强 迁 移” 和“ 弱迁移” h o t . 强 迁移同 时 迁移移动a g e n t 的执行状态和数据状态， 但这种迁移的实现较为复杂; 弱迁移只迁移移动a g e n t 的数据 状态， 其速度较强迁移快， 但不能保存移动a g e n t 的完整运行状态。 移动a g e n t 的工作过程可描述为: 移动掩e n t 被本地主机转移到 远程主机上。 远 程 主机将会为移动a g e n t 提供一个合适的 运行环境， 移动a g e n t 在此环境中完成收集信息、 修改自 身状态等操作后， 移动到下一个远程主机上。 移动a g e n t 重复的执行工作的过程， 直到回到本地主机。 显 然移 动a g e n t 应 用是 一种 分 布式 应 用2 11 。 在 概 念上， 一 个 基于 移 动a g e n t 的 应 用 由一组移动a g e n t 构成( 正如一个面向 对象的 应用由一组对象构成) ， 每一个a g e n t 根据 自 身的目 标和环境的状况移动到拥有计算所需资源的节点上进行计算。计算的过程中， 可能需要与其它a g e n t ( 可以 是同一 应用中的其它a g e n t ， 也可以是运行系统提供服务的 公共设施a g e n t ， 甚至可能 是其它应用的a g e n t ) 进行通信协作。 这一步的计算完成以 后， 该 移动a g e n t 自 主地决定下一步的动作，直至其任务 完成并自 动消亡。 t i 其它分布计算模式 如o m a / c o r b a ) 相比，这种基于 移动a g e n t 的分石计算模式有 这 样 一些 特点 g ej . ( 1 ) 从应用的角度看，真正实现了 “ 网络就是计算机”的理想。不仅应用所需资源 分布在网络中，整个应用逻辑都可以在网络上运行。 ( 2 ) 从系统的角度看，分布资源更充分的共享成为可能，但管理更为困难。从服务 提供和服务使用的角度看，服务是客户化、可定制的，其使用不再限于既定的方式_ ( 3 ) 从通信协作的角度看，通信的主体是自 主的a g e n t ，可以实现对等的通信模式。 1 . 2 . 2 移动a g e n t 技术的 应用和优点 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、 个人助理、安全 代理、 组件技术等各个领域。 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 优势阁: ( 1 ) 减少网络带宽和时延: a g e n t 移动到服务器端执行， 避免了 大量数据在网 络上 的传输。 分布式系统通常依赖于通信协议， 这些协议在完成给定任务的过程中涉及多次 交互行为， 这将导致网络交通拥挤， 移动a g e n t 使我们可以 将一个会话过程打包， 然后 将其派遣到目的主机上去进行本地交互。 此外当进行远地主机的大t数据处理时， 这些 数据也不应在网 络上大批移动， 而应在本地被处理完成。 这种把计算移动到数据上进行 的思想大大节省了所占用的网络带宽减少了时延。 ( 2 ) 克服网 络隐患2 q : 对那些重要的实时系统而言， 如使用大规模工厂网络对加 工制造机器人进行控制的实时系统， 系统豁要对环境的变化做出实时反应。 但这种网络 控制有很多隐患， 对实时系统而言是无法接受的。 但移动a g e n t 技术是一个很好的 解决 方法， 因为a g e n t 可以 从中央 控制器被传送到各局部点激活， 并在当 地直接执行控制器 的指令。 ( 3 )具有完整的封装协议:当数据在分布式系统中进行交换时，每一台主机都有 自己的网 络协议， 该协议将对传出数据进行编码， 对传入数据进行解码。 但是协议 经常 为满足新的效率和安全需求而需要改进，而实现该协议的代码升级工作要么儿乎不可 能 要么相当困 难， 这样就会产生“ 遗产” 协议， 而移动a g e n t 能 够直接移动到远地主 机，建立起一个基于私有规程的数据传输通道。 ( 4 ) 异步自 主运行: 通常移动设备上的计算皆 依赖于昂 贵而脆弱的网络连接， 它 要求在移动设备和固定网络之间建立持续的连接， 这种要求从经济和技术的角度上讲都 不易实现。 但对行移动a g e n t ， 这些任务可以 嵌入到移 动a g e n t 中去，然后它通过网 络 被派遣出去。 此后用户的移动设备或系统就可以断开与网络的连接， 移动a g e n t 就不需 统一的调度， 独立生成它的进程，并可在异步的不同节点七 运行，待特定任务完成后用 户可以在方便的时候将移动设备或系统重新连接到网络上并从a g e n t 中取回结果， 这样 不仅避免了系统保持与网络长时间稳定连接所带来的成本和技术上的苛刻要求， 而且为 5 用户节省了大量的上网费用。 ( 5 )具有较强的应变能力:移动 a g e n t具备感知其运行环境，并对环境变化做出 反应的能力。 多移动a g e n t 拥有在网络主 机之间动态合理分布自 身的独特能力，比如按 一定规则来维持解决某个特定问题的最优配置。 ( 6 ) 并行求解: 在分布式环境下，为了 完成某项任务，用户可以 创建多 个a g e n t , 同时在相同或不同的节点上运行，能够实现较好的并行性。 ( 7 ) 智能化处理: 移动a g e n t具有根据任务目 标、网络通讯能力和服务器负载等 因素动态规划下一步操作的能力。 ( 8 )具有自 然异构性:网络计算平台 往往是异构的。由于 移动 a g e n t 通常是独立 于计算机和传输层， 而仅仅依赖于其运行环境， 所以 移动a g e n t 提供了 无缝系统集成的 最优条件。 ( 9 ) 具有较强坚定性和容错能力: 移动a g e n t 具有对非预期状态和事件的 应变能 力， 这使我们更容易创建容错性好的分布式系统。 当关闭一台主机时， 所有正在该主机 运行的a g e n t 会得到替告，并有足够的时间转移到另一台主机上继续运行。 1 .3移动a g e n t 系 统结 构和关 键技 术 1 . 3 . 1移动a g e n t 系统结构 为 了 完 整 地 理 解 移 动a g e n t 技 术， 必 须 从 移 动a g e n t 系 统的 角 度出 发。 移 动a g e n t 系 统由 两个部分 组 成25 : 移 动a g e n t ( m a ) 和 移动a g e n t 服务环境 ( m a e ) ， 也 有的 文献上 把后者称为a g e n t服务器、主机、a g e n t服务设施等。 移 动a g e n t 服务 环 境实 现移动a g e n t在主 机间的 迁移， 并为 其建立 远 程执行 环境。 移动a g e n t 在 服务 环境中 执行并通 过a g e n t 通 信语言( a g e n t c o m m u n i c a t i o n l a n g u a g e , a c l ) 与其它服务器通信或者获得其它 a g e n t所提供的服务。移动a g e n t 的移动和任务 求解能力很大程度上取决于服务环境所提供的服务。 一般来讲， 服务环境都包括以下基 本服务i2 6 ) :生命周期服务、 事件服务、目 录服务、安全服务、 应用服务。 1 . 3 . 2移动a g e n t 生命周期 无论是服务a g e n t 还是移动a g e n t 都是一个软件对象， 具有鲜明的生命 特征， 它们 从被用户创建开 始就进入它的生命周期循环直至死亡， a g e n t 的生命周期2 i 定义了 它所 具有的不同的生命 状态以 及状态转换。 所不同的是移动a g e n t 不断在网 络中 迁移、 协作， 具有移动性， 因此它的生命状态要复杂一些。 分析移动a g e n t 的状态、 状态转换， 有助 于 我们了 解移动a g e n t 对它的 生存 环境的 需求， 有 助于分 析环境所应具备的 各 种用 服务。 1 . 初始态: 当 移动a g e n t 被创建时， 它就进入了 初始态， 完成运行前的准备工作， 包括:给定移动 a g e n t名及身份，确定其功能语义和迁移语义等。 创建工作需要移动 a g e n t 环境提供一个良 好的用户使用环境和一套丰富的移动a g e n t 应用程序编程接l- ! 帮助充成 _ 述工作。 2 执行态:执行态是移动a g e n t . 的核心状态， 在执行期间与 其它资源进行交互， 开展协作，最终完成主要功能。山于 移动a g e n t 在异构的网络平台上执行，并且消耗当 地结点上 的资源， 因此需要跨平台解释器的支持，同时需要底层运行支撑环境提供的迁 移、通信、安全、资源访问等各方面的支援。 3 持久态:也称冻结态，移动 a g e n t停止运行，进入持久化存储。在持久态下， 移动a g e n t 的生命并未结束，它等待再次被唤醒， 恢复到执行态。一旦进行持久态， 移 动a g e n t 将拒绝处理任何外部信息。 一 般情况下移动a g e n t 进行持久态是由 于迁移前要 对其运 行状态和运行上下文的 封装， 因此运行环境不仅能 提供移动a g e n t 运行状态的冻 结， 而且能 够对发给冻结状态下的 移动a g e n t 的消息作出反应， 如消息暂存或缓冲， 等 到a g e n t . 迁移到新的结点并恢复运行时，将消息转发给它。 4 .迁移态:移动a g e n t正处于变更其运行环境过程中。 迁移的 完成必须依赖运行 环境借助网 络和操作系统的 数据传输能力才能 完成。 处于迁移状态的a g e n t 也会“ 丢失” 此时到达的消息， 运行环境需要对上述消息进行暂存或缓冲。 此外， 迁移是完成一个移 动a g e n t 物理上的两个结点之间的数据和代码转移转移，因此处于迁移态的移动a g e n t 还要求环境进行必要的容错处理，否则将造成协作的失败和应用系统的 破坏。当 移动 a g e n t 采用解释型语言如j a v a 时， 迁移的 支排还包括a g e n t 对象类的 代码迁移。 5 . 消亡态: 移动a g e n t 应用程序完成用户斌与的工作后， 该程序所创建的 所有a g e n t 应被撤销。 通常， 撤销有 两种方 式: 一 种是按 照a g e n 七 的 功能 语 义和迁 移语义， 由 系统 主动撤销:另一种是用户 在线发布撤销指令，由 运行环境强行完成a g e n t 的撤销。 当移动a g e n t 被创建时， 它首先进入初始态。 调用i n v o k e 后， 被激活进入执行态， 在执行态时， 移动a g e n t 可以 接收种消息， 与外部环境交互。 当调用p e r s i s t 时， 移动 a g e n t 由 执行态进入持久态。 在持久态调用r e s t o r e ， 可以 将其恢复到执行态。 当调用 m i g r a t e 时， 移动a g e n t 进入迁 移 态。 当 成功到 达目 标位置 或迁 移失败， 将再 次 进入 执 行态。 在任何状态下，只要调用d e s t r o y ， 移动a g e n t 便进入消亡态，结束生命中。 下 面是移动a g e n t 的生命周期图: 图1 . 1移动a g e n t 的生命周期rl 实际上， 移动a g e n t 的迁移可以 认为是它执行的延续。 但由 于迁移过程中 移动a g e n t 的执行坏境改变， 移动a g e n t 将无法正常执行及处理交互信息，因此加入了 迁移态。另 外，上述的移动a g e n t 生命周期模型是一个基本框架， 不同的移动a g e n t 系统可以根据 具体情况补充新的状态。 1 . 3 . 3移动a g e n t 关键技术 移 动a g e n t的 实 现 涉及 到 多 方 面 技 术， 其中 主 要 有以 下 几 项 关键 技 术18 1 .移动a g e n t系统的编程语言: 可以 是编译型的，也可以 是解释型的，出于对平 台 无关性的 考虑，一 般都采用解释型的 语言，由 于j a v a语言具有良 好的性能并得到广 泛接受， 所以， 大多数移动a g e n t系统 采 用j a v a 语 言 固 。 2 . 迁移机 制9 0 : 根据移动a g e n t 携带的内 容不同， 可以 将移动a g e n t的 迁移区 分 为强迁移和弱迁移， 前者在 a g e n t迁移之前系统捕获整个 a g e n t的状态 ( 数据状态和 运行堆栈等执行状态) ， 将它们连同 其代码一同 传送至下一节点， 到达目 的 地后其状态 ( 数据和运行堆栈) 被完全恢复， 程序将在原来中断的 地方继续往下执行。 强迁移系统 的a g e n t传输过程是完全透明的， 提高了 程序的 模块化程度， 容易理解和排除错误， 因 而提高了可靠性。 但是该方法也