一種改進(jìn)的移動(dòng)Agent主動(dòng)通信算法論文
摘要：通信機制是Agent技術(shù)研究的重要課題,該文在移動(dòng)Agent主動(dòng)通信算法的基礎上,提出了一種改進(jìn)的移動(dòng)Agent主動(dòng)通信算法,解決了可靠通信問(wèn)題,通過(guò)設置時(shí)間變量和超速等待,在A(yíng)gent高速移動(dòng)的情況下,強迫Agent停止移動(dòng),避免消息長(cháng)時(shí)間不能傳遞的問(wèn)題,完成可靠的消息傳遞。
關(guān)鍵詞：移動(dòng)Agent 主動(dòng)通信 通信失效 消息等待
移動(dòng)智能體(mobile Agent,簡(jiǎn)稱(chēng)MA)是當前分布計算領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。它可以在異構網(wǎng)絡(luò )上的主機之間自主遷移,尋找合適的資源,利用與這些資源同處一臺主機或子網(wǎng)的優(yōu)勢,處理或使用這些資源,代表用戶(hù)完成特定的任務(wù)。通信機制是移動(dòng)Agent的關(guān)鍵技術(shù)之一,通信的可靠性和效率直接影響到整個(gè)移動(dòng)Agent系統的性能。
1 當前研究現狀及存在問(wèn)題
1. 1 移動(dòng)Agent的通信機制
許多移動(dòng)Agent支撐系統均提供了移動(dòng)Agent的通信機制,一是廣播方式,將網(wǎng)絡(luò )看作是以消息發(fā)起者為根結點(diǎn)的樹(shù)型結構,廣播方式使得消息可以按某種規則(如深度優(yōu)先,廣度優(yōu)先)在網(wǎng)絡(luò )中傳遞,直到遍歷所有的葉結點(diǎn)。二是消息轉發(fā)方式,又可細分為Home Agent轉發(fā)模式和按路徑轉發(fā)模式。在Home Agent轉發(fā)模式中,每個(gè)移動(dòng)Agent對應一個(gè)駐留在初始化結點(diǎn)上的Home Agent,用于定位移動(dòng)Agent的當前位置[ 1 ]。在按路徑轉發(fā)模式中移動(dòng)Agent途經(jīng)的每個(gè)結點(diǎn)都保留有其下一目標結點(diǎn)的位置信息,所有需要傳遞給MA的消息從初始結點(diǎn)開(kāi)始按這條路徑傳遞下去,直到移動(dòng)Agent能真正接收到這些信息[ 2 ]。另外,還有一些移動(dòng)智能體支撐系統只提供了通用的消息傳遞機制,而將由于移動(dòng)Agent移動(dòng)所引發(fā)的問(wèn)題留給應用開(kāi)發(fā)者處理。
1. 2 通信失效問(wèn)題
在移動(dòng)Agent的通信過(guò)程中,經(jīng)常會(huì )發(fā)生如圖1所示的情況:AgentA向Host1上的Agent B發(fā)送消息,但在傳輸過(guò)程中,Agent B 從Host1 遷移到了Host2,因而,當消息到達Host1時(shí),已經(jīng)無(wú)法找到消息的接受者了,我們把這種在消息傳輸過(guò)程中目標Agent發(fā)生物理位置的變化,從而導致消息不能到達目標Agent的問(wèn)題稱(chēng)為通信失效問(wèn)題[ 4 ]。
現在解決通信失效問(wèn)題主要都是采用集中式的尋址方式,即基于Home的尋址機制,用Home緩存所有消息,再轉發(fā)給Agent,為了不產(chǎn)生沖突,要求Agent在遷移前必須向Home提出請求[ 2 ]。但是這種算法中Home負擔過(guò)重,存在瓶頸問(wèn)題。當然,也可以采用指針式尋址,采用同步通信的方法從結構上避免了通信失效的發(fā)生[ 3 ]。
2 主動(dòng)通信算法
2. 1 主動(dòng)通信算法的通信過(guò)程
主動(dòng)通信算法的主要過(guò)程: Agent B從“出生地" Place 2移動(dòng)到Place3 (圖2中的1) ; B到達Place 3以后,向其Home報告新位置(圖2中的2) ;發(fā)送方A將要發(fā)送的消息發(fā)送給當前Place的Communicator (圖2中的3) ; Communicator通知接收方B的Home (圖2中的4) ; Home通知B到Place1取信息(圖2中的.5) ; B主動(dòng)聯(lián)系Place1的Communicator并取回信息(圖2中的6) 。接收方的地址對于發(fā)送方是透明的,發(fā)送方在發(fā)送信息的時(shí)候只需指定接收者的名字,而不必關(guān)心接收方在哪里或是否正在移動(dòng)。發(fā)送方將消息發(fā)送給本地的Communicator以后,即認為消息已經(jīng)正確地發(fā)送到接收方,可以繼續執行其他操作[ 5 ] 。
2. 2 消息等待問(wèn)題
主動(dòng)通信屬于“自由移動(dòng)通信”方式,發(fā)送方和接受方在通信過(guò)程中都可以自由移動(dòng),且不會(huì )影響通信的可靠性,當接受方從發(fā)送方的Communicator的消息隊列中讀取消息時(shí),接受方如果要發(fā)生移動(dòng),會(huì )觸發(fā)一個(gè)On Leave操作,Agent離開(kāi)當前位置,發(fā)送方接受一個(gè)接受方的中斷請求,此時(shí)有兩種情況,發(fā)送方的消息隊列中消息均被取走或者仍有消息未被讀取,當發(fā)生后一種情況時(shí),接受方到達新位置后,再從其Home讀取通知,繼續讀取剩余消息。但是,如果Agent移動(dòng)過(guò)快,可能會(huì )出現下面的情況: Agent讀取消息時(shí),發(fā)生移動(dòng)產(chǎn)生中斷,接受方到達新位置后繼續從Home讀取通知,取走剩余消息,消息隊列還未為空,發(fā)送方Agent又有移動(dòng)中斷,那么消息隊列中可能會(huì )有一部分消息長(cháng)時(shí)間的不被讀取。
2. 3 變量的加入
為了避免2. 2中出現的情況,我們設置了一個(gè)時(shí)間變量和Agent超速等待,來(lái)避免有消息長(cháng)時(shí)間不被發(fā)送。我們對Communicator中的每個(gè)消息設一個(gè)時(shí)間變量Wtime,當Wtime達到我們設定的一個(gè)固定值T0 后,我們認為它等待時(shí)間過(guò)長(cháng),對它進(jìn)行標記。Agent每移動(dòng)到一個(gè)節點(diǎn),都要計算自己的移動(dòng)速率V (V 為曾經(jīng)到達的節點(diǎn)個(gè)數/ (當前時(shí)間.出生時(shí)間)或者現在時(shí)刻以前的一段時(shí)間內到達的節點(diǎn)個(gè)數/時(shí)間跨度) ,當V超過(guò)給定的最高速率V0 時(shí),Agent必須與Home建立連接,獲得保存在Home上的發(fā)送方通知,主動(dòng)去取空接受方Communicator中的等待時(shí)間過(guò)長(cháng)的消息。其通信過(guò)程和主動(dòng)通信算法大致相同,但在發(fā)送方A將要發(fā)送的消息發(fā)送給當前Place的Communicator (圖2中的3)時(shí),會(huì )觸發(fā)該消息的Wtime變量,Agent B從“出生地" Place 2移動(dòng)到Place3 (圖2中的1)的時(shí)候,Agent會(huì )計算它的移動(dòng)速率V 值,并與V0 比較,當V超過(guò)給定的最高速率V0 時(shí),Agent被強制與Home建立連接,獲得保存在Home上的發(fā)送方通知,主動(dòng)去取空接受方Communicator中的Wtime值超過(guò)我們設定的T0 值的消息。
3 通信過(guò)程的算法實(shí)現
Communicator與通信有關(guān)的操作:
ReceiveMessage (msg) { /* Communicator收到A發(fā)送的消息時(shí),該操作被觸發(fā)* /
將msg存入Queue; 初始化Wtime; }
Interrup t ( ) { IF (Queue不空) {向B的Home發(fā)送“新消息"通知; }
ELSE Queue. interrup t = false; }
Home與通信有關(guān)的操作:
ReceiveMessage (msg) {將“新消息"通知msg存入消息隊列Queue;
Updata ( ) { IF (Queue不空) haveMessage = true;
ELSE haveMessage = flase; }
移動(dòng)Agent與通信有關(guān)的操作:
OnArrive ( ) { /* 每當移動(dòng)Agent到達新位置時(shí),該操作被觸發(fā)* /
Home2>Updata ( ) ;
IF ( haveMessage = true) 發(fā)送“消息到達"通知給自己; }
GetMessagefromHome ( ) { /* Agent接收到“消息到達”通知時(shí),觸發(fā)該操作*/
While (Home2>Queue不空) { 從Home2>Queue讀取一個(gè)通知msg,存入自身的消息隊列Queue; };
GetLongMessagefromHome ( ) {計算Agent移動(dòng)速率V;
WH ILE (V >V0 ∧Wtime > T0 )繼續從Home2>Queue讀取一個(gè)通知msg; }
SendMessage (msg) { 向本地的Communicator發(fā)送msg; }
OnLeave ( ) {通知本地的Communicator; }
4 算法分析及應用
改進(jìn)的算法同原算法一樣,保證了通信的可靠性,移動(dòng)A-gent的自由移動(dòng)性雖然有了一定的限制,但是保證了不會(huì )有消息長(cháng)時(shí)間不能到達目標,同時(shí)時(shí)間變量和Agent超速等待的設置,避免了消息長(cháng)時(shí)間等待問(wèn)題的發(fā)生,同樣增加了系統的可靠性。
該算法在A(yíng)gent之間展開(kāi)協(xié)作通信,使若干個(gè)移動(dòng)Agent可以在網(wǎng)絡(luò )中通過(guò)可靠通信協(xié)作完成某一項任務(wù),可以應用于面向應用領(lǐng)域的協(xié)同模式的研究中,提供一種統一的、靈活的分布式計算,使用移動(dòng)Agent模型搭建各種分布式計算平臺和應用,在軟件構件技術(shù)和高性能計算環(huán)境方面有十分重要的意義,本算法有助于完善移動(dòng)智能體支撐環(huán)境,為開(kāi)發(fā)基于MA的分布式應用提供基礎。
5 結束語(yǔ)
本文分析了移動(dòng)Agent的可靠性通信問(wèn)題, 在主動(dòng)通信算法的基礎上,針對消息等待問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn),提出了一個(gè)能夠保證移動(dòng)Agent之間可靠、高效地進(jìn)行通信的通信機制,該算法有以下特點(diǎn): (1)如果底層網(wǎng)絡(luò )可靠通信,則主動(dòng)通信機制能保證消息的可靠提交; (2)如果底層網(wǎng)絡(luò )可靠通信,主動(dòng)通信機制承諾消息提交的exactly2once語(yǔ)義。但該算法對移動(dòng)agent間的自由移動(dòng)有一定的限制,還有待我們的進(jìn)一步研究。
參考文獻:
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