智能軟件開發(fā)5.ppt

智能軟件開發(fā) 范銳廣東海洋大學(xué)軟件學(xué)院fanrui nc 5 移動Agent 移動Agent概述移動Agent系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)移動Agent系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)移動Agent的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 5 1移動Agent概述 移動代理是具有移動性的智能代理 是代表某個用戶的程序段 可以在計算機網(wǎng)絡(luò)中漫游 代表用戶在不同的節(jié)點上進行交互工作 應(yīng)用范疇 在線購物 需實時控制的設(shè)備以及分布式計算等 模式 用戶或控制中心向網(wǎng)絡(luò)發(fā)出一個 多個 移動代理 代理按照特定的路線 用戶預(yù)定義 或由代理動態(tài)確定 在網(wǎng)絡(luò)中漫游并與各節(jié)點交互 完成任務(wù)后攜帶計算結(jié)果返回到初始用戶處或是控制中心 與數(shù)據(jù)向代碼集中的C S模式相反 移動代理是代碼向數(shù)據(jù)集中 目的 使程序的執(zhí)行盡可能靠近數(shù)據(jù)源 降低網(wǎng)絡(luò)通信開銷 節(jié)省帶寬 平衡負(fù)載 加快任務(wù)的執(zhí)行 從而提高分布式系統(tǒng)的處理效率 5 1移動Agent概述 機制 1 生存機制指的是移動代理的產(chǎn)生 銷毀 啟動 掛起 停止等服務(wù) 2 計算機制指的是移動代理及其運行環(huán)境所具備的計算推理能力 包括數(shù)據(jù)操作和線程控制原語 3 安全機制描述移動代理訪問其它移動代理和網(wǎng)絡(luò)的方式 4 通信機制定義移動代理間及其和其它實體間的通訊方式 5 遷移機制負(fù)責(zé)組織移動代理代碼及其執(zhí)行時的中河狀態(tài) 以讓它在不同位置間移動 執(zhí)行環(huán)境 對移動代理來說每個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上均存在一個移動代理執(zhí)行環(huán)境 也可以稱之為移動代理服務(wù)設(shè)施 MobileAgentFacility 或移動代理服務(wù)器 不同的移動代理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)各不相同 但幾乎所有的移動代理系統(tǒng)都包括如下兩部分 移動代理服務(wù)設(shè)施和移動代理 5 1移動Agent概述 移動代理的一般系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 5 1移動Agent概述 基本定義 包含代碼 數(shù)據(jù)以及執(zhí)行語境的軟件包 它可以在執(zhí)行過程中 有目的 自治地在網(wǎng)絡(luò)中移動 利用分布資源的局部交互而完成分布任務(wù)的軟件實體 基本特征 代理實體的運行不是固定在某一臺機器上 而是可以動態(tài)地在網(wǎng)絡(luò)中的多臺主機上運行 判斷是否是移動代理 關(guān)鍵是看代理是否可以自主的從一個節(jié)點移動到另一個節(jié)點 這是移動代理最基本的特征 也是移動代理區(qū)別于其它代理的標(biāo)志 基本部分 1 代碼代碼用以實現(xiàn)移動代理的各項功能 為了使移動代理的代碼可以在它能到達的任何主機上以相同的方式執(zhí)行 一般采用直接解釋型或者編譯成中間代碼的基于解釋型的語言編寫 2 狀態(tài)為了保證其運行的連續(xù)性 移動代理還必須保存移動之前的一些狀態(tài)信息 例如代理的一些全局變量 代碼的重入點等 這樣移動代理在移動到另一個主機后可以復(fù)位到移動前的狀態(tài) 重新開始工作 3 屬性屬性描述了移動代理本身的一些特性 包括 代理標(biāo)識符 所有者 起始點地址以及起始時間等等 此外 移動代理還必須帶有認(rèn)證信息 認(rèn)證信息用來作為確認(rèn)用戶的憑證 5 1移動Agent概述 移動代理的特性 自主性 自主性是代理最基本的特性 指行動上的獨立性 代理一旦被初始化以后便獨立執(zhí)行 無需后來的直接干預(yù) 它控制著自身的內(nèi)部狀態(tài)和外部行為 也可以被授權(quán)去做出某種決定 完成一些重要的事情 反應(yīng)性 是指代理能感知和作用于其所處的環(huán)境 從而對環(huán)境的變化做出及時的響應(yīng) 這些環(huán)境可以是物理的世界 使用圖形接口的用戶 其它代理集合或者所有這些的組合 能動性 為了達到目標(biāo) 代理不是等著接收指令 而是事先有計劃 并做一些初始化 代理能探測到適合用戶目標(biāo)的有利場景 通知用戶這個場景出現(xiàn)的時機 也就是說 代理不僅能對所處環(huán)境作出響應(yīng) 還能主動地展現(xiàn)面向目標(biāo)的行為 通信性 通信性是指代理之間的交互 代理之間的接口和聯(lián)系不是固定不變的 而是隨著任務(wù)趨動者的改變而改變 為了協(xié)作完成一件復(fù)雜的任務(wù) 一些代理可以形成代理群 代理之間的接口可以在運行中協(xié)商 這樣就減少了代理之間的耦合性 意味著代理可以以最小的代價和較小的沖突加入系統(tǒng)或從系統(tǒng)中刪除 移動性 移動性是移動代理最重要的特性之一 它是指代理可以在一個網(wǎng)絡(luò)上隨時 隨地 自主的從一臺主機遷移到另一臺 正在運行中的代理狀態(tài)可以被存儲且傳送到新主機上 在新主機的代理執(zhí)行環(huán)境中被恢復(fù)并且從暫停處繼續(xù)執(zhí)行 代理將代碼和數(shù)據(jù)封裝在執(zhí)行的一個線程中 每個代理獨立于其它代理之外 5 1移動Agent概述 移動代理的技術(shù)優(yōu)勢 1 節(jié)約網(wǎng)絡(luò)帶寬 克服網(wǎng)絡(luò)延遲移動代理的本質(zhì)是將計算移動到數(shù)據(jù)端 直接在數(shù)據(jù)端進行本地處理 返回最終結(jié)果 避免了大量中間數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸 移動代理一次可以攜帶多個服務(wù)請求移動到服務(wù)器端進行本地調(diào)用 避免了多次遠(yuǎn)程調(diào)用 從而節(jié)省了每次遠(yuǎn)程調(diào)用造成的網(wǎng)絡(luò)延遲 因此在處理的數(shù)據(jù)量大 網(wǎng)絡(luò)傳輸頻繁 帶寬不足的情況下 使用移動代理技術(shù)可以有效的節(jié)省網(wǎng)絡(luò)負(fù)載 2 封裝網(wǎng)絡(luò)協(xié)議任何網(wǎng)絡(luò)程序都是建立在特定的協(xié)議之上 網(wǎng)絡(luò)程序的開發(fā)要求程序設(shè)計者深刻理解低層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 隨著Internet的發(fā)展 新的協(xié)議和數(shù)據(jù)格式不斷的產(chǎn)生 隨著網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的升級 程序需要重新編寫 編譯 這些都給網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的開發(fā)和維護帶來困難 移動代理系統(tǒng)是一種中間件 位于操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序之間 封裝了低層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 提供移動 通信 容錯 安全等基本功能 開發(fā)人員無須了解低層實現(xiàn)即可開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議升級時 只需修改移動代理系統(tǒng)中相關(guān)的功能實現(xiàn)而無須修改移動代理應(yīng)用程序 3 支持異步自主執(zhí)行傳統(tǒng)分布式系統(tǒng)中的異步通信機制 如異步消息隊列 可以異步地處理多個請求 但要求提出請求的客戶端必須始終在線等待并響應(yīng)請求或回答 這對移動客戶而言是不可行的 使用移動代理技術(shù) 用戶可以將整個任務(wù)而不是單個請求提交給多個移動代理去執(zhí)行 用戶派出代理之后 可以斷開網(wǎng)絡(luò)連接 而被發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上的移動代理可以獨立于發(fā)送它們的程序 異步地 自主地 協(xié)作地完成任務(wù) 它的生命周期可以長于創(chuàng)建它們的程序 當(dāng)代理完成任務(wù)之后 通過轉(zhuǎn)接機制 Docking 監(jiān)視用戶是否在線 當(dāng)它發(fā)現(xiàn)用戶在線時 就返回計算結(jié)果 5 1移動Agent概述 4 支持平臺無關(guān)性網(wǎng)絡(luò)環(huán)境 尤其是Internet 無論從硬件或軟件的角度講都是異構(gòu)的 這就要求網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序具有跨平臺 可移植的特性 移動代理的運行只和其運行環(huán)境有關(guān) 和具體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 計算機設(shè)備 操作系統(tǒng)無關(guān) 只要網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上裝有移動代理運行環(huán)境 移動代理就可以實現(xiàn)跨舉臺的移動和運行 如果所有的移動代理系統(tǒng)都遵循移動代理系統(tǒng)的互操作標(biāo)準(zhǔn) 就可以實現(xiàn)移動代理在任意移動代理系統(tǒng)中的移動 交互 通信 真正實現(xiàn)平臺的無關(guān)性 即所謂的 一次編譯 到處移動 5 易于分發(fā)服務(wù)在采用移動代理技術(shù)的分布式應(yīng)用中 服務(wù)的更改變得非常簡單 比如在電信網(wǎng)的管理中 當(dāng)業(yè)務(wù)需要改變時 只要把新的服務(wù)程序發(fā)送到相應(yīng)的服務(wù)節(jié)點上 用不著人工去一個個節(jié)點地安裝 6 提供實時的遠(yuǎn)程交互在一些遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中 如外太空探測器的控制 網(wǎng)絡(luò)的時延使得遠(yuǎn)程實時控制變得不太可能 發(fā)送代理程序?qū)嵭羞h(yuǎn)端的本地控制可解決該問題 7 具有動態(tài)適應(yīng)性移動代理和其運行環(huán)境進行交互 感知環(huán)境的變化 并自主地 快速地做出反應(yīng) 使整個系統(tǒng)始終保持在最優(yōu)狀態(tài) 8 很強的容錯能力一方面 移動代理支持離線計算 這大大降低了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)連接可靠性的要求 同時 移動代理的反應(yīng)性又使其能及時地感知網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的失效 其自主性可以使它自主地處理并修正錯誤 更容易建立容錯能力強的分布式系統(tǒng) 例如 在一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點失效之前 在其上工作的移動代理可以立即感知 并完成相應(yīng)的備份工作 然后移動到其它節(jié)點 繼續(xù)原來的工作 5 1移動Agent概述 移動代理的應(yīng)用 電子商務(wù) 電子交易對股票價格等實時信息非常敏感 由于移動代理降低了兩絡(luò)負(fù)擔(dān)很適合用于電子商務(wù)領(lǐng)域 個人助理 移動代理具有遷移到遠(yuǎn)地機器執(zhí)行的能力 所以可以調(diào)度其它的代理來共同協(xié)作完成任務(wù) 安全代理 為了防止網(wǎng)絡(luò)中的不安全性 程序可以先派其安全代理完成任務(wù) 而不至于太危險 分布式信息檢索 這是移動代理常見的應(yīng)用領(lǐng)域 代理可以被派遣到遠(yuǎn)地去搜索信息 并創(chuàng)建搜索索引 再把索引返聞到本地 免去了數(shù)據(jù)的大量傳輸 電信網(wǎng)絡(luò)服務(wù) 提供動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)高級管理 工作流系統(tǒng) 移動代理的自治性在這里得到了很好的體現(xiàn) 移動代理的不足 效率 當(dāng)前的移動代理出于安全的考慮大多使用Java或者解釋性語言來編寫 在很大程度上決定了移動代理系統(tǒng)的反應(yīng)速度很低 這一點大大影響了移動代理技術(shù)的實用化 標(biāo)準(zhǔn) 現(xiàn)在這么多的移動代理系統(tǒng) 大多是試驗系統(tǒng) 彼此各不相干 沒有形成統(tǒng)一的交流標(biāo)準(zhǔn) 而無法在廣域網(wǎng)上廣泛使用 標(biāo)準(zhǔn)化是移動代理發(fā)展的趨勢之一 但目前還有很多工作要做 安全 這是最重要的一點 移動代理的可移動性決定了移動代理系統(tǒng)安全問題的復(fù)雜性 移動代理系統(tǒng)本身也是一個網(wǎng)絡(luò)的分布式系統(tǒng) 它面對的便是復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)安全問題 同時它自身也還有許多需要考慮的安全問題 如惡意代理的控制等等 5 2移動Agent系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 移動Agent系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 移動agent系統(tǒng)由移動agent和移動agent服務(wù)設(shè)施 或稱移動agent服務(wù)器 兩部分組成 移動agent服務(wù)設(shè)施基于agent傳輸協(xié)議 agentTransferProtocol 實現(xiàn)agent在主機間的轉(zhuǎn)移 并為其分配執(zhí)行環(huán)境和服務(wù)接口 agent在服務(wù)設(shè)施中執(zhí)行 通過agent通信語言AcL agentcommunicationLanguage 相互通信并訪問服務(wù)設(shè)施提供的服務(wù) 5 2移動Agent系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) Agent服務(wù)器的體系結(jié)構(gòu) Agent服務(wù)器的功能是發(fā)送需要移動的Agent至目的客戶機或服務(wù)器 接受其它服務(wù)器或客戶機 拉動 Agent的請求 生成執(zhí)行Agent 監(jiān)督Agent的執(zhí)行 管理Agent與服務(wù)器之間以及各個Agent之間的通信和Agent的訪問控制 同時回答關(guān)于系統(tǒng)狀態(tài)的詢問 直接終止Agent的原型 簡言之 Agent服務(wù)器提供生命周期服務(wù) 事件服務(wù) 安全機制和目錄服務(wù) 5 2移動Agent系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 1 事件處理系統(tǒng)包括初始化程序和事件處理模塊 事件處理模塊是聯(lián)結(jié)整個服務(wù)設(shè)施的神經(jīng)中樞 它控制服務(wù)設(shè)施中其它模塊 根據(jù)外部環(huán)境和Agent執(zhí)行環(huán)境中的不同服務(wù)請求 協(xié)調(diào)相關(guān)組件提供所要求的服務(wù) 2 環(huán)境接口模塊包括Agent傳輸控制模塊和通信控制模塊 它們分別處理不同的外部請求 傳輸控制模塊采用ATI 協(xié)議 具體實現(xiàn)Agent的移動 通信控制模塊采用ACL實現(xiàn)Agent傳輸外的其它通信任務(wù) 3 執(zhí)行環(huán)境 AgentContext 負(fù)責(zé)激活和執(zhí)行Agent 同時實施服務(wù)設(shè)施安全策略 保護主機不受攻擊 這還是為了適應(yīng)移動計算這種開放但不安全的應(yīng)用環(huán)境 執(zhí)行環(huán)境分配策略有兩種 一是為每一個Agent分配單獨的執(zhí)行環(huán)境 二是為所有的Agent分配同一個執(zhí)行環(huán)境 第一種分配策略需要更多的資源但具有較強的安全性 5 2移動Agent系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 4 服務(wù)設(shè)施基本服務(wù)提供基礎(chǔ)的Agent服務(wù) 包括Agent的生命周期服務(wù) 事件及目錄服務(wù)等 這些服務(wù)在不同的服務(wù)設(shè)施中都應(yīng)該達到實現(xiàn)并且有相同的界面 5 服務(wù)設(shè)施定制服務(wù)為Agent提供領(lǐng)域相關(guān)的任務(wù)求解服務(wù) 定制服務(wù)以組件的形式出現(xiàn) 這為我們添加新的應(yīng)用提供了便利 我們由此可以擴展我們的應(yīng)用體系 以適應(yīng)業(yè)務(wù)發(fā)展的需求 6 本地訪問代理接口具有兩方面的功能 一是提供服務(wù)設(shè)施與本地應(yīng)用程序的設(shè)施通過本地訪問代理接口訪問所在主機的本地應(yīng)用程序 本地訪問代理接口集中對這些訪問進行管理和安全性控制 代表服務(wù)設(shè)施訪問本地應(yīng)用然后將結(jié)果返回 5 2移動Agent系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 通用的移動Agent結(jié)構(gòu)模型 5 2移動Agent系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 1 在主體體系結(jié)構(gòu)的最外層為安全Agent接口 它是Agent與外界通信的中介 執(zhí)行Agent的安全策略 防止外界對Agent的非法訪問 我們面對的是一個開放的移動計算環(huán)境 在這種環(huán)境下任何程序設(shè)計首先要考慮的問題就是安全 安全Agent接口的安全管理功能負(fù)責(zé)保證Agent自身的合法性 健壯性和用戶身份的合法性等 同時保護Agent當(dāng)前駐留的主機本身 2 環(huán)境交互模塊負(fù)責(zé)與客戶 主體服務(wù)器 其它Agent進行交互和通信 實現(xiàn)ACL語義 3 任務(wù)求解模塊負(fù)責(zé)處理用戶事務(wù)處理工作 包括運行模塊和求解模塊 運行模塊包括Agent的初始化程序和事件處理程序 前者負(fù)責(zé)初次和移動到另一節(jié)點后啟動事件處理線程 后者持續(xù)自主運行 感知外部環(huán)境的請求 并依照內(nèi)部的規(guī)則和狀態(tài)產(chǎn)生動作 Agent運行模塊可以設(shè)計為任務(wù)獨立的模塊 任務(wù)相關(guān)性由不同的推理方法和規(guī)則集來實現(xiàn) 5 2移動Agent系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 4 知識庫為Agent所感知的世界和自身模型 并保存在當(dāng)前相對靜止或移動的過程中所獲取的知識和任務(wù)求解結(jié)果 5 內(nèi)部狀態(tài)集是Agent執(zhí)行過程中的當(dāng)前狀態(tài) 內(nèi)部狀態(tài)必須實現(xiàn)持久支持跨平臺的持續(xù)運行 6 約束條件是Agent創(chuàng)建者為保證Agent的行為和性能而作出的約束 如返回條件 站點停留時間及任務(wù)完成程度等 一般只有創(chuàng)建者有對約束條件的修改權(quán)限 7 路由策略是本體系中的Agent所特有的 它實現(xiàn)了Agent移動的智能化路由 5 2移動Agent系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) Agent傳輸協(xié)議Agent傳輸協(xié)議定義了移動agent傳輸?shù)恼Z法和語義 具體實現(xiàn)了移動agent在服務(wù)設(shè)施間的移動機制 IBM提出的ATP框架結(jié)構(gòu) ATPframework 定義了一組原語性的接口和基礎(chǔ)消息集 可以看做是一個agent傳輸協(xié)議的最小實現(xiàn) 其基本操作如圖所示 目前研究的重點是可靠而實時的傳輸 5 2移動Agent系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 移動Agent的生命周期分為創(chuàng)建 準(zhǔn)備 傳輸 阻塞 執(zhí)行和結(jié)束狀態(tài) 移動Agent服務(wù)設(shè)施為移動agent提供基本服務(wù) 包括創(chuàng)建 傳輸 執(zhí)行等 移動agent的移動