（计算机应用技术专业论文）mobile+agent原型系统的研究与开发.pdf

东南大学硕士学位论文 m o b i l ea g e n t 原型系统的研究与开发 摘要 随着通信网络的发展，特别是i n t e r n e t w w w 的迅速发展，如何合理、有效地利用广泛、 异构的分布式资源，成为计算机工作者们广泛关注的重要问题。由于i n t e r n e t 信息资源的飞 速膨胀和人们对个性化信息服务的要求越来越高，基于传统的c l i e n t s e r v e r 模型和分布对象 模型进行分布式处理的缺点日益明显，越来越不适应当今快速多变的网络应用发展需要。 m o b i l ea g e n t 以其独特的自主移动、异步和智能化特性，较好地适应了信息在i n t e r n e t j 二高度分布、异构和动态的特性。m e b i l ea g e n t 已成为替代传统c l i e n t s e r v e r 模型、提高 i n t e r n e t 信息服务质量的重要工具。对于m o b i l ea g e n t 的研究包括了m o b i l ea g e n t 系统的研 究和m o b i l ea g e n t 应用的研究，而对m o b i l ea g e n t 系统的研究和开发是促进m o b i l ea g e n t 技术发展的关键，也是将m o b i l e a g e n t 技术应用于分布式处理的基础。 本文主要致力于m o b i l ea g e n t 系统的研究和开发工作，在分析了现今m o b i l ea g e n t 系 统的基本体系结构和研究现状后，给出了作者开发的m o b i l e a g e n t 原型系统( ma g e n t ) 的功能定义和系统结构，将ma g e n t 系统划分为应用层与核心层。通过对m o b i l ea g e n t 系统结构和基本功能的分析，从而确定了m a g e n t 系统的主要功能和实旌策略。原型系 统的设计采用了面向对象的方法，文中给出系统各个功能模块的详细设计和实现，并详细介 绍了原型系统开发中的一些关键技术的实现方案( 包括a g e n t 的对象模型、a g e n t 的对象迁 移、a g e n t 的通信机制等) ，另外作者基于ma g e n t 系统开发了分布式数据访问的应用， 通过实例验证并演示了原型系统的功能。 最后，根据ma g e n t 系统开发和应用实施中的经验总结。指出了ma g e n t 系统需 要完善的地方并且确定了后续的工作。 关键词： 移动代理移动代理环境，远程方法调用，j a v a 虚拟机 n 查查盔兰墅主兰竺丝苎 兰! 婴! 垒g ! 坐堕型至竺塑型塞兰堑垄 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h en e t w o r k e s p e c i a 1 yw i t ht h ed e v e l o p m e n t o fi n t e r n e la n d 、 n n h o wf om a k eg o o du s eo ff h ed i s t r i b u t e dr e s o u r c e sa n dp r o c e s st h ed i s t r i b u t e d k n o w l e d g eh a sb e e nt h en e wp r o b l e ms i n c e t h ei n f l a t i o no fi n t e r n e ti n f o r m a t i o n r e s o u r c e sa n dt h em o r ea n dm o r ee x p e c t i n go fi n d i v i d u a l i z e di n f o r m a t i o ns e r v i c e ，t h e s h o r t c o m i n go ft r a d i t i o n a ic l i e n f f s e r v e rm o d e la n d d i s t r i b u t eo b j e c tm o d e i i so b v i o u sd a y b yd a y t h o s em o d e l sc a n ta d a p t t ot h ea p p l i c a t i o no fi n t e r n e t h a v i n gu n i q u ei n d e p e n d e n tm i g r a t i o n ，a s y n c h r o n o u sa n di n t e l l i g e n tc h a r a c t e r i s t i c m o b i l e a g e n tc a nm e e t t h ei n f o r m a t i o n h i g h l yd i s t r i b u t i n go ni n t e r n e tw e l l i th a sb e e nag o o d i m p l e m e n tt oi m p r o v et h eq u a l i t yo fi n f o r m a t i o ns e r v i c eo ni n t e r n e t t h er e s e a r c ho f m o b i l ea g e n ti n c l u d e st h er e s e a r c ho fm o b i l ea g e n t s y s t e ma n d t h ea p p l i c a t i o no fm o b i l e a g e n t t h er e s e a r c ho fm o b i l e a g e n ts y s t e mi st h ef o u n d a t i o no fd i s t r i b u t e dt e c h n i q u e t h i sd i s s e r t a t i o n m a i n l yf o c u s e do nt h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fm o b i l ea g e n t s y s t e m a f t e ra n a l y z i n gt h eb a s i cs t r u c t u r eo fm o b i l ea g e n ts y s t e ma n dt h ec u r r e n t s i t u a t i o no ft h es y s t e m ，w eg i v ea ni m p l e m e n t a t i o no fm o b i l e a g e n ls y s t e m w h i c hn a m ei s m a g e n t m a g e n ts y s t e mi sc o m p o s e do ft w ol a y e r s o n ei sa p p l i c a t i o nl a y e r , t h e o t h e ri sc o r el a y e r a f t e rt h ea n a l y s i so fm o b i l ea g e n t s y s t e m ss t r u c t u r ea n db a s i cf u n c t i o n t h em a i nf u n c t i o na n di m p l e m e n ts t r a t e g yo ft h es y s t e mh a v eb e e nc o n f i r m e d t h ea u t h o r i n t r o d u c e ss o m ek e yt e c h n o l o g yo ft h ep r o t o t y p as y s t e m ( i n c l u d i n ga g e n to b j e c tm o d e l ， a g e n to b j e c tm i g r a t i o n ，a g e n tc o m m u n i c a t i o ne t c ) a ni m p l e m e n te x a m p l eo fa c c e s s i n g d i s t r i b u t e dd a t ab a s e do nma g e n t s y s t e m j sd e s c r i b e dj nt h ed i s s e r t a t i o n w h i c hp r o v e s a n dd e m o n s t r a t e st h ef u n c t i o no ft h e p r o t o t y p es y s t e m a c c o r d i n gt o t h es u m m a r yo fe x p e r i e n c ew h i l er e s e a r c h i n g ，t h ea u t h o rp r e s e n t st h e c o n c l u s i o no ft h ew o r ki nt h ed i s s e r t a t i o na n dt h e p r o s p e c to ff u t u r ew o r k k e y w o r d s ：m o b i l ea g e n t ，m o b i l ea g e n te n v i r o n m e n t r e m o t em e t h o di n v o c a t i o n j a v av i r t u a im a c h i n e 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：熬豳亟日期：兰丝生； 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 贡论文的内容相一致。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 晤刊登) 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：独蛏 导师签名： 是：丝- v - 日期 ，7 末南火学硕士学位论文 m o b i l ea g e n t 原型系统的研究与开发 1 1 背景 第一章绪论 通信网络的出现使得计算能力的远程使用成为可能，随之出现了局域网络的应用和j 。+ 泛 普及。然而，互联网i n t e r n e t 的普及为这种远程计算带来了革命性地发展。这也就使得近 3 0 年来影响计算技术发展的最活跃因素之一的分布式计算( d i s t r i b u t e dc o m p u t i n g ) 得 到快速发展。随着i n t e r n e t 上可用服务和信息的指数级增长，网络技术和计算机技术的快 速发展，亿万人通过各种设各，希望在任阿时候任何地点，都能够快速而深入地访闷到大量 的有用信息。i n t e r n e t 是一个庞大的分布式信息空间，一方面它为用户提供了一个极其价 值的广泛信息源：另一方面，由于其分布和异构性，又给人们在组织、管理i n t e r n e t 上的 网络信息资源提出了很多问题。如何能在开放、异构的分布式环境下实现资源共享和协同工 作，这是实现分布式计算要完成的首要任务。目前，分布式计算的研究主要集中在分布式操 作系统研究和分布式计算环境研究两个方面，主要工作是在网络计算平台上部署分布式计算 环境，提供开发工具和服务，支持分布式应用，实现资源共享和协同工作 1 。 在过去的近3 0 年间出现了大量的分布式计算技术，如传统的c 1 i e n t s e r v e r 计算模型、 分布对象模型、中间件技术，以及最近发展起来的网格技术、m o b i l e a g e n t 技术、p 2 p 技术、 w e bs e r v i c e 技术等。每一种技术都有其自身优点，得到一定程度的认同，在特定的范围内 得到了应用。 1 2 分布式计算模型 在这一节里，简要讨论已有的各种分布式计算模型，并分析其各自的优缺点。 1 2 1 远程终端方式 远程终端系统是在分时计算机系统基础上，主机通过特定的通信设施向地理上分布的远 程终端用户提供共享资源服务。它是计算机与通信系统结合的最初尝试，是一种最古老的分 布式计算形式。 在远程终端访问方式中，远程客户端就如同直接和主机相连的终端一样，只不过其中包 禽了一些附加的组件，这些组件允许各个终端通过远程连接的方式和一定的通信协议( 如常 见的t e l n e t 、r s h 、r e x e c 等) 与主机进行通讯。终端用户向主机发送一个标识请求的数据 包，而主机端则按请求顺序将需要显示的数据反馈给客户终端。通常客户终端的显示方式是 文本界面。 远程终端的最大优点是与应用无关性。在绝人多数情况下，主机端程序根本不需要考虑 远程使用及由此带来的通信问题。但是，这种方式最大的缺点是要求计算所涉及的资源都在 主机上，显然这种方式无法解决资源分布和分布并行计算闷题。 东南大学砸士学位论文m o b i l e a g e n t 原型系统的研究与开发 1 2 2 客户n 务器方式 “客户机n 务器”( c l i e n t s e r v e r ) 模式是在2 0 世纪8 0 年代出现的传统的应用系统模 式。客户服务器结构采用两层体系结构，主要由三部分组成：客户端( c 1 l e n t ) ，服务器端 ( s e r v e r ) 和它们之间的连接构成。客户端一般负责应用的业务与表示逻辑，用户通过客户 端程序向服务器端发送服务请求，服务器端是整个应用系统资源的存储与管理中心，负责与 多个客户端的资源共享与合作 2 。c 1 i e n t 与s e r v e r 端的通信既可以基于底层的s o c k e t 机 制也可以通过较高层的通信机制r p c ( 远程方法调用) 来实现。但这种r p c 机制不支持面 向对象的程序设计和网络中的分布式对象访问。c i i e n t s e r v e r 的模型如图l - 1 所示，这 时，c 1i e n t 和s e r v e r 的每一次交互都需要两次通信操作，一次是c li e n t 请求s e r v e r 执行服 务进程，另一次是s e r v e r 返回进程的运行结果，这需要e l i e n t 在与s e r v e r 端交互时，网络必 须始终保持稳定连接和同步工作。 c 1 i e n t 图1 1c l i e n t s e r v e r 模型 在这种传统的e l l e n t s e r v e r 结构模式中 担业务处理，这样体系有以下的缺点： l 、c l i e n t 与s e r v e r 直接连接，安全性低。 库，造成数据损失； s e r v e r 客户端直接连接到数据库服务器，由二者分 非法用户容易通过客户端直接闯入r 1 1 心数据 2 、当业务逻辑存放在客户端时，随着业务规划的变化，需要随时更新客户端程序，这 将大大增加系统维护，量，造成维护f 作幽难； 3 、所有的数据资源集t ，存放在服务器端，不能支持分布式资源的利川： 4 、人量的数据直接通过c l i e n t s e r v e r 传送，在业务高峰期容易造成网络流量暴增，嘲 络阻塞现象。 1 2 3 分布式对象模型 随着c l i e n t s e r v e r 模式的局限性的暴露，中问件技术应运而生。中间件是位于操作系统 和应用软件之间的通用服务软件，它的主要作用是用来屏蔽网络硬件平台的差异性和操作系 统与网络协议的异构性，使应用软件能够比较平滑地运行于不同平台上。但是在这个阶段， 客户端是请求服务的，服务器端是提供服务的，它们的关系是不对称的。随着面向对象技术 的进一步发展，2 0 世纪9 0 年代出现了分布式对象技术。 分布式对象技术为网络计算平台上软件的开发提供了强有力的解决方案。该模式将面向 对象应用到分布式系统中，使应用程序可访问分布于网络上的各个对象。通过调用对象提供 的方法，应刚程序可获得对服务的访问。在分布对象计算中，通常参与计算的计算体( 分布 对象) 是对称的。这些分布对象往往叉被称为组件( c o m p o n e n t ) ，组件是一些独立的代码 的封装体，在分布计算的环境下可以是一个简单的对象，但大多数情况下是一组相关的对象 2 东南大学硕士学位论文 m o b i l ea g e n t 原型系统的研究与开发 复合体，提供一定的服务。 目前，分布式对象技术已经成为建立服务应用框架和软件构件的核心技术，在开发大型 分布式应用系统中表现出强大的生命力，逐渐形成了3 种具有代表性的主流技术，即 m i c r o s o f t 的c o m d c o m 技术、s u n 公司的j a v a r m i 技术和o m g 组织的c o b r a 技术。 m i c r o s o r 的d c o m ( d y n a m i c c o m p o n e n t o b j e c t m o d e l ) 平台效率比较高，在桌面领域 有着很好的应用，同时它有一系列相应的开发工具支持，应用开发相对简单。但它有一个致 命的弱点就是跨平台性较差，如侗实现与其它分布对象架构的互操作是它的一大问题。 j a v ar m i ( r e m o t em e t h o di n v o c a t i o n ) 可以被看作是面向对象版本的r p c 。它易于使 用，且具有传输对象的能力，但只能在j a v a 语言下应用。由于j a v a 语言本身的跨平台等优 点，使得r m i 的发展前景相当厂阏。 c o r b a ( c o m m o n o b j e c t r e q u e s t b r o k e r a r c h i t e c t u r e ) 是由o m g 组织提出的应用软件 体系结构和对象技术规范其核心是一套标准的语言、接口和协议以支持异构分布应用程 序间的互操作性及独立于平台和编程语言的对象重用。 c o r b a 定义了接口定义语言( i d l ) 和应用编程接口( a p i ) ，从而通过实现对象请求 代理( o r b ) 米激活客户服务器的交互。o r b 是一个中间件，它在对缘间建立客户与服务 器的关系。通过o r b ，一个客户可以很简单地使用服务器对象的方法而不论服务器是在同 一机器上还是通过网络访问。o r b 截获调用后负责找到一个对象实现这个请求，传递参数 和方法，最后返回结果。客户不用知道对象在哪里，是什么语言实现的，它的操作系统以及 其它的和对象接v i 无关的东西。c o r b a 提供了真正的语言中立性和平台中立性。 在这三种分布式对象计算框架中，c o r b a 的灵活性最好。对于分布式计算来说，c o r b a 对异构平台的良好支持十分重要，是分布式对象技术中的最佳选择，但它的标准也最为复杂。 1 2 4 其它分布计算技术 1 、m o b i l ea g e n t 技术 a g e n t 技术最早可以追溯到上世纪七十年代对人工智能研究阶段。m o b i l ea g e n t 是a g e n t 技术与分布式技术相结合的产物，可以认为它是一类特殊的a g e n t ，能够在网络上自主移动 到其它网点来完成特定的功能 3 】。m o b i l e a g e n t 除了具有a g e n t 的优点，同时还具有移动性 的特点，而且m o b i l e a g e n t 具有降低网络负载、克服网络延迟等许多优点，因此很适合应用 于网络上的分布式信息处理。上述优点使m o b i l ea 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，m o b i l e a g e n t 技术被认为是i n t e r n e t 发展的趋势。 2 、网格计算 计算网格( g r i d ) 是美国近年来大力推动实施的一项网络高性能计算基础设施。网格的 概念起源于9 0 年代中期，最初的含义是为尖端科研和工程提供分布式计算基础设施。网格 计算是一个新的研究领域，不简单等同于分布式计算，它要解决大规模资源共享、新型应用 特别是高性能的应用等问题。然而要实现计算网格并不是一件容易的事。目前g r i d 开发者 们正在努力实现些基本的设施、服务和原型应用。g 1 0 b u s 4 】项目是其典型代表。 3 、p 2 p 技术 p 2 p ( p e e r t o p e e r ) 起源于最初的联网通信方式，是一种比较古老的技术，如产生于1 9 7 9 东南大学硕士学位论文m o b i l e a g e n t 原型系统的研究与开发 年的u s e n e t 、1 9 8 4 年的f i d o n e t 都是基于p 2 p 技术的，但目前p 2 p 已被赋予了新的含义t 是i b 有技术的新的应用模式。对于p 2 p 对等网络尚无统一的定义标准，一般认为它是通过 系统问的直接交换所达成的计算机资渊与信息的共享。从未来看，p 2 p 很可能成为目前基于 “c l i e n t s e r v e r ”模型的w e b 的取代者。目前发展p 2 p 的主要障碍有版权问题、网络带宽问 题、管理问题和安全问题等。 4 、w e bs e r v i c e 技术 w e bs e r v i c e 是一种部署在w e b 上的对象组件，它是对象组件技术在i n t e r n e t 中的延伸。 w e bs e r v i c e 主要用于在网络上支持机器间的互操作，它使用w s d l 作为它的描述语言，服 务请求者通过s o a p ( 简单对象访问协议) 与w e bs e r v i c e 交互 5 】。它与组件一样，可以在 不关心功能如何实现的情况下重用。同时，与传统的组件技术不同，w e bs e r v i c e 可以把不 同平台开发的不同类型的功能块集成在一起提供相互之间的互操作。所以，w e bs e r v i c e 被普遍认为是下一代分布式系统开发的一种良好模型。 到目前为止，所有的这些分布式计算技术都或多或少存在着开放的、待解决的问题，没 有哪一种技术被所有的研究者认同为是绝对的，唯一的分布式计算技术研究的方向，也没有 哪一种技术能完全满足所有分布式计算的需求。 1 。3m o b i l e a g e n t 的应用领域与应用前景 m o b i l ea g e n t 的概念是2 0 世纪9 0 年代初由g e n e r a lm a g i c 公司在推出商业系统 t e l e s c r i p t 时提出的。简单地说，m o b i l ea g e n t 是a g e n t 技术与分布式计算技术相结合的产 物，它与传统的c l i e n t s e r v e r 、b r o w e r s e r v e r 模型相比，服务器并不用需要被动地等待客户 的请求，也不需要在交互过程中始终保持网络连接。因此m o b i l e a g e n t 的应用，极大地降低 了系统对网络带宽的依赖，因而很适合于i n t e m e t 这样的分布式开放环境。在m o b i ea g e n t 模型中，应用系统的各个构件能以对等的方式进行通信，图1 2 表示了m o b i l e a g e m 的通信 模型，其中主机a ( c l i e n t 端) 与主机b ( s e r v e r 端) 在进行交互时，不需要一点保持网络 连接，只是由c l i e n t 端派出m o b i l ea g e n t ，迁移到s e r v e r 端后，可以断开网络连接，a g e n t 在s e r v e r 端与其程序进行交互，最后将结果通过网络连接返回给c l i e n t 端。 图1 2 m o b i l e a g e n t 通信模型 由于m o b i l e a g e n t 技术的这些特点使它在以下应用【6 】中具有很大的潜力。 电子商务：由于电子商务中的交易常常需要能够实时访问远程信息，利用m o b i l e a g e n t 的迁移、智能特性，给电子商务带来了新的机遇，被誉为是电子商务的“催化剂” 7 。 在电子商务中，a g e n t 代表其所有者的利益参与商务活动。代表消费者的a g e n t 可以自 主地移动到多个电子市场，寻找所需的商品，查询商品的价格，同供应商进行价格协商。代 4 东南： _ = 学硕 学位论文m o b i l e a g e n t 原型系统的研究与开发 表生产商的移动a g e n t 可以向电子市场发布产品信息，也可以主动上门向顾客提供服务。多 个a g e n t 之间的协作可以采用m o b i l e a g e n t 的协作模型，管理技术、安全技术和容错技术可 以保证a g e n t 进行有序的、安全的、可靠的商务活动。i b m 公司使用a g l e t 建立的电子商务 系统t a b i c a n 己在曰本网站h t t p ：w w w t a b i c a n n e j p 应用。 分布式信息检索：目前面向i n t e m e t 信息检索的所有搜索引擎采用的技术都是在线查询， 并且搜索的覆盖面有限，提供的查询方式有限，查询精度低，返回的大量结果中往往只包含 少数或根本不包含用户关心的信息。通过将m o b i l e a g e n t 派往数据源所在地进行查找，将极 火地减轻网络负载和消除网络延迟，很适合于在i n t e r n e t 这样浩瀚如烟的信息环境中进行分 布式信息检索。d a r t m o u t h 学院b r i a nb r e w i n g t o o 等人使用d a g e n t 建立了一个分布式信息 查询的应用8 1 ，取得了较好地应用。 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。传统的工作流管理 系统无论是采用集中式管理方法还是分散式管理方法，大都是基于c l i e n t s e r v e r 模型。这样 的工作流管理系统灵活性较差，很难适应日趋复杂的企业计算环境。若把工作流的信息和行 为封装在一个m o b i l ea g e n t 中，利用m o b i l ea g e n t 的移动性和自主性在工作流模型中移动 执行，则会极大地提高工作流管理系统的灵活性，保证工作流的协同和执行，从而克服传统 工作流管理系统的不足。 并行处理：由于m o b i l e a g e n t 具有移动计算的特点，a g e n t 可以派生多个子m o b i l e a g e n t ， 这些子a g e n t 可以发送到网上异步、并行、自主地执行。在并行计算中，可以利用m o b i l e a g e n t 技术把各个需要并发执行的子任务派遣到不同的主机上，以实现并发执行。 个人助手：m o b i l ea g e n t 具有智能性和移动性，可以带着其创建者的意图，到达远程主 机上运行，并最终将结果反馈给创建者。 安全中介：在合作双方并不能完全彼此信任的情况下，双方可以各自派出m o b i l e a g e n t 到一个彼此都认为安全的环境中，进行合作，完成中介的功能。 目前存在的所有m o b i l ea g e n t 系统可以称为第一代m o b i l ea g e n t 系统。第一代m o b i l e a g e n t 技术主要顽向分布式计算，提供一个普遍的、开放的、灵活的分布式应用开发框架， 给出比传统网络编程方式更适台于分布式应用开发的新方法。目前第- - 4 - 4 m o b i l e a g e n t 系统 无法解决“平台无关性和充分利用平台的个性”这一矛盾。解决这一矛盾的方法之一是：建 立一种可以体现平台个性的机制，而这正是推动m o b i l e a g e n t 技术进一步发展的动力之一。 此外，充分利用m o b i l e a g e n t 的移动计算能力，将移动a g e n t 技术和其他已经成熟( 或 正在发展) 的技术相结合，利用多种技术的优势互补，弥补自身的不足，是移动a g e n t 技术 发展的另一个策略和趋势。例如，c o r b a 的平台无关性、安全性、可重用性、集成遗留系 统等优点已使它相对较为成熟和应用得比较成功。但c o r b a 存在着一些阎有的缺陷，如它 的机制没有从根本上脱离r p c ，只能将数据移动到计算端。如果将a g e n t 移动的特性移植 到c o r b a 对象，使c o r b a 具有将计算移动到数据端的功能，将会极大地提高c o r b a 应 用系统的效率和灵活性 9 】。另外，a g e n t 技术与g r i d 技术、p 2 p 技术以及w e bs e r v i c e 技术 相结合的应用研究也正在开展，并极有可能为分布式应用提供新的解决方法。 1 4 本文的主要工作 关于m o b i l ea g e n t 的研究和开发工作，在国外起步得比较早，到目前己推出一些具有 代表性的m o b i l e a g e n t 系统。国内的南京大学计算机软件新技术国家重点实验室和中科院计 算技术研究所在m o b i l ea g e n t 的研究方面也取得了比较突出的成绩。本文作者在基于i b m 的m o b i l ea g e n t 系统a g l e t 的长期的应用过程中，利用j a v a 语言，实现了m o b i l ea g e n t 原 型系统( ma g e n t ) 的研究开发工作，基于m _ a g e n t 系统实现了m o b i l ea g e n t 在分布 东南大学硕士学位论文 m o b i l e a g e n t 原型系统的研究与开发 式信息处理方面的具体应用。关于m o b i l ea g e n t 领域。有很多问题需要研究，诸如a g e n t 的智能性、安全性、社会性等。作者将研究的侧重点放在对m o b i l ea g e n t 所涉及的最根本问 题进行探讨，实现了a g e n t 的迁移性、通信机制、生命周期的管理，创建了使用良好的m o b i l e a g e n t 系统，井在该系统基础上给开发人员和用户提供了一些典型的开发样例。 6 东南大学硕士学位论文 m o b i l ea g e n t 原型系统的研究与开发 第二章m o b i l ea g e n t 系统概要 2 1m o b i l e a g e n t 的定义和特性 1 、a g e n t 的基本概念 二十世纪七十年代后期，从事分布式人工智能( d a ) 和计算机科学的研究人员开始对 a g e n t 进行研究。随着计算机网络、计算机通信技术的发展，对于a g e n t 的研究已成为分布 式人工智能领域的一个热点，使其成为一个迅速发展的领域。对丁软件a g e n t ，没有明确的 定义，可以简单地说，它是一段具有自主性能的软件实体。 a g e n t 应具备的基本特性包括了 1 0 ： 自治性( a u t o n o m y ) ：a g e n t 具有独立完成用户所赋予任务的能力。 社会性( s o c i a l a b i l i t y ) ：a g e n t 可以通过某种通信机制与其它a g e n t 进行信息交换，相 互协作，完成共同的任务。 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。 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，或者是自发的。它可以感知周围环境的变化， 并做出基t - 目标的行为。 2 、m o b i l ea g e n t 的定义与特性 到了二十世纪九十年代后，随着i n t e r n e t 的快速发展和分布式应用的需要，目渐暴露了以 前传统技术方法和手段难以解决的问题，而a g e n t 具备的行为白发性和良好的自治性等特点 同时随着面向对象技术的发展与成熟，就为m o b i l ea g e n t 的发展提供了技术准备。m o b i l e a g e n t ( 移动a g e n t ) 是一类特殊韵a g e n t ，它除了具有软件a g e n t 的最基本特性一自治 性、反应性、自发性和社会性外，还具有移动性这一显著特点。 对于m o b i l ea g e n t 的定义，不同的文献或应用系统各不相同。例如，文献 1 1 认为， m o b i l ea g e n t 是数据和执行环境的封装，它可以在执行过程中在计算机网络中自主、有目的 的迁移，并且能响应外部事件，同时在迁移过程中可以保持其状态的一致性。w h i t e 1 2 则 认为m o b i l e a g e n t 是具有移动性的a g e n t 。一般地，综合以上对m o b i l e a g e n t 的理解，我们 认为：m o b i l ea g e n t 是一类特殊的软件a g e n t 它可以自主地在异构的网络上按照定的规 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，从而代表用户完成特定的任务 1 3 。 m o b i l e a g e n t 的移动性、自主性、反应性、主动性和交互性使得它在许多领域中，特别 是i n t e r n e t 领域中的各种应片j 显示了其强大的优势。它具备的基本特性如f 6 】f 9 ： 降低网络负载，克服网络延迟m o b i l e a g e n t 的本质是将计算移动到数据端，直接在数 据端进行本地处理，只返回最终结果，从而避免了大量中间数据在通信两端的传输。这一特 性也概括了m o b i l e a g e n t 的分布式计算的特点。同时，m o b i l e a g e n t 一次可以携带多个服务 请求移动到服务器端进行本地调用，避免了多次远程调用。此外，在些系统中，如工业控 制、海底探测器控制、军事监测，要求可以对环境做出实时反应，而m o b i l e a g e n t 可以由中 央处理器直接派遣到系统局部，执行控制器命令，从而可以消除网络延迟带来的隐患，实现 7 东南大学顺- 1 学位论文 m o b i l ea g e n t 原型系统的研究与开发 实时远程交互的功能。 封装网络协议在分布式系统中运行网络程序，都是建立在特定的协议之上的，一个 系统迭出的数据必须被接收方正确解释，就需要协议的支持，即对输出的数据进行编码，剥 接收到的数据进行解码。一般网络程序的开发要求程序设计者深刻理解低层网络协议。但是 随着i n t e r n e t 的发展，新的协议和数据格式不断产生通常会有一方希望对协议进行升级， 这就需要对应用进行大量改动，这对原有系统而言，很难实现。而对于利用m o b i l ea g e n t 技术开发的应用系统，由于在m o b i l e a g e n t 系统中封装了低层网络协议，开发人员无须了解 低层实现即可开发网络应用，在协议修改时，只需修改m o b i l e a g e n t 系统中相关的功能实现， 而无须修改m o b i l e a g e n t 应用程序。 支持异步自主执行传统分布式系统中，利用异步通信机制( 如异步消息队1 9 0 1 1 4 1 ) 可 以异步处理多个请求，但要求提出请求的客户端必须始终在线等待并对请求的回答做出响 应，而移动设备( 笔记本电脑、p d a 、手机等) 通常是依赖昂贵丽脆弱的网络连接来工作， 这对移动客户而言是不可行的。使用m o b i l e a g e n t 技术，用户可以将整个任务而不是单个请 求提交给多个a g e n t 去执行，在提交了请求之后，移动设备可以断开与网络的连接，这些 a g e n t 被发送到网上之后，可以独立于发送它们的客户端，异步、自主、协作地完成任务， 移动设备则可以在这之后再连接上网络，收回a g e n t ，取得服务结果。 具有动态适应性m o b i l e a g e n t 具有感知运行环境和对其变化做山自主、快速反应的能 力。多个a g e n t 可以拥有在网络上各主机问合理分布的能力，使整个系统始终保持在最优配 置状态。 健壮性和容错能力m o b i l e a g e n t 支持离线计算，这大大降低了网络应用对网络连接可 靠性的要求。m o b i l e a g e n t 的反应性使之能及时感知网络节点的失效，其自主性可以使它能 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。例如，在一个网络节点失效 之前，在其上工作的m o b i l e a g e n t 可以立即感知，并完成相应的备份工作，然后移动到其他 节点，继续原来的工作。 当然，上述的优点并不是m o b i l e a g e n t 技术所特有的，除了支持实时远程交互外，其它 功能通过传统的方法也可以实现但m o b i l e a g e n t 技术提供了个能满足全部要求的体系框 架 1 5 。由于m o b i l e a g e n t 技术所具有的优越性，使它在i n t e m e t 上具有广泛的应用前景。 2 2m o b i l e a g e n t 的研究现状 自从1 9 9 4 年第一个商业化的m o b i l e a g e n t 系统t e l e s e r i p t 1 2 1 ( 由g e n e r a l m a g i c 公司推 出) 问世以来，m o b i l e a g e n t 技术就受到了学术界、工业界的广泛关注。众多著名的大学、 研究机构和公司都投入到对m o b i l e a g e n t 的研究和开发中来。例如；d a r t m o u t h 学院、t o r o n t o 大学、g e n e r a lm a g i c 公司、i b m 公司、m i t s u b i s h i 等都推出了些m o b i l e a g e n t 的商业产品 和研究工具。分析当前m o b i l ea g e n t 的研究现状，可以总结出所有对m o b i l ea g e n t 技术的 研究方向主要分为三个方面： 对m o b i l ea g e n t 系统及其实现技术的研究：主要研究m o b i l ea g e n t 系统的体系结构、 m o b i l ea g e n t 的移动机制、通信策略、通信机制、程序设计语言、管理控制机制、安全技术、 容错技术、协作技术等方面。 对m o b i l ea g e n t 技术应用的研究：着重研究m o b i l ea g e n t 技术在各个方面的应用。例 如在电子商务、网络管理、信息检索、移动计算、工作流管理、计算机协同： 作、并行处理 等领域中m o b i l e a g e n t 的应用。 对m o b i l e a g e n t 和其他研究领域的交叉研究：近几年米，许多目光注重到m o b i l e a g e n t 与其它领域技术的交叉研究上，如与c o r b a 的结台、与智能a g e n t 的结台、与g r i d 的结 8 东南大学硕士学位论文 m o b i l ea g e n t 原型系统的研究与开发 合、与w e bs e r v i c e 技术的结合等，m o b i l e a g e n t 与这些领域的交叉研究很可能会带来新的 研究前景。 下面我们主要介绍m o b i l ea g e n t 系统及其实现技术的研究现状： 目前m o b i l e a g e n t 系统的实现技术已从过去的理论探索进入到实用阶段。近十多年来， 在较短的时间内出现了一批实验性和商品化的m o b i l e a g e n t 的开发系统和执行环境，对于这 些系统或执行环境，人致可以分为_ ：_ 二类：一类是基丁传统解释性语言：一类是基于j a v a 语 言的：另一类是基：j 二c o r b a 平台的。以f 是几种具有代表性的m o b i l e a g e n t 系统。 ( 1 ) t e l e s e r i p t ：t e l e s c r i p t 是用t e l e s c r i p t 语言( 一种面向对象的解释型语言) 来完成 的，g e n e r a lm a g i c 公司用t e l e s c r i p t 开发了第一个商业化的m o b i l e a g e n t 系统并用该语言命 名 1 6 】。t e l e s c r i p t 系统中，a g e n t 实现了强迁移机制( 包括了代码、数据、执行状态) ，a g e n t 之间