一种改进的移动Agent主动通信算法

摘要：通信机制是Agent技术研究的重要课题,该文在移动Agent主动通信算法的基础上,提出了一种改进的移动Agent主动通信算法,解决了可靠通信问题,通过设置时间变量和超速等待,在Agent高速移动的情况下,强迫Agent停止移动,避免消息长时间不能传递的问题,完成可靠的消息传递。

关键词：移动Agent主动通信通信失效消息等待

移动智能体(mobileAgent,简称MA)是当前分布计算领域的研究热点。它可以在异构网络上的主机之间自主迁移,寻找合适的资源,利用与这些资源同处一台主机或子网的优势,处理或使用这些资源,代表用户完成特定的任务。通信机制是移动Agent的关键技术之一,通信的可靠性和效率直接影响到整个移动Agent系统的性能。

1当前研究现状及存在问题

1.1移动Agent的通信机制

许多移动Agent支撑系统均提供了移动Agent的通信机制,一是广播方式,将网络看作是以消息发起者为根结点的树型结构,广播方式使得消息可以按某种规则(如深度优先,广度优先)在网络中传递,直到遍历所有的叶结点。二是消息转发方式,又可细分为HomeAgent转发模式和按路径转发模式。在HomeAgent转发模式中,每个移动Agent对应一个驻留在初始化结点上的HomeAgent,用于定位移动Agent的当前位置[1]。在按路径转发模式中移动Agent途经的每个结点都保留有其下一目标结点的位置信息,所有需要传递给MA的消息从初始结点开始按这条路径传递下去,直到移动Agent能真正接收到这些信息[2]。另外,还有一些移动智能体支撑系统只提供了通用的消息传递机制,而将由于移动Agent移动所引发的问题留给应用开发者处理。

1.2通信失效问题

在移动Agent的通信过程中,经常会发生如图1所示的情况:AgentA向Host1上的AgentB发送消息,但在传输过程中,AgentB从Host1迁移到了Host2,因而,当消息到达Host1时,已经无法找到消息的接受者了,我们把这种在消息传输过程中目标Agent发生物理位置的变化,从而导致消息不能到达目标Agent的问题称为通信失效问题[4]。

现在解决通信失效问题主要都是采用集中式的寻址方式,即基于Home的寻址机制,用Home缓存所有消息,再转发给Agent,为了不产生冲突,要求Agent在迁移前必须向Home提出请求[2]。但是这种算法中Home负担过重,存在瓶颈问题。当然,也可以采用指针式寻址,采用同步通信的方法从结构上避免了通信失效的发生[3]。

2主动通信算法

2.1主动通信算法的通信过程

主动通信算法的主要过程:AgentB从“出生地"Place2移动到Place3(图2中的1);B到达Place3以后,向其Home报告新位置(图2中的2);发送方A将要发送的消息发送给当前Place的Communicator(图2中的3);Communicator通知接收方B的Home(图2中的4);Home通知B到Place1取信息(图2中的5);B主动联系Place1的Communicator并取回信息(图2中的6)。接收方的地址对于发送方是透明的,发送方在发送信息的时候只需指定接收者的名字,而不必关心接收方在哪里或是否正在移动。发送方将消息发送给本地的Communicator以后,即认为消息已经正确地发送到接收方,可以继续执行其他操作[5]。

2.2消息等待问题

主动通信属于“自由移动通信”方式,发送方和接受方在通信过程中都可以自由移动,且不会影响通信的可靠性,当接受方从发送方的Communicator的消息队列中读取消息时,接受方如果要发生移动,会触发一个OnLeave操作,Agent离开当前位置,发送方接受一个接受方的中断请求,此时有两种情况,发送方的消息队列中消息均被取走或者仍有消息未被读取,当发生后一种情况时,接受方到达新位置后,再从其Home读取通知,继续读取剩余消息。但是,如果Agent移动过快,可能会出现下面的情况:Agent读取消息时,发生移动产生中断,接受方到达新位置后继续从Home读取通知,取走剩余消息,消息队列还未为空,发送方Agent又有移动中断,那么消息队列中可能会有一部分消息长时间的不被读取。

2.3变量的加入

为了避免2.2中出现的情况,我们设置了一个时间变量和Agent超速等待,来避免有消息长时间不被发送。我们对Communicator中的每个消息设一个时间变量Wtime,当Wtime达到我们设定的一个固定值T0后,我们认为它等待时间过长,对它进行标记。Agent每移动到一个节点,都要计算自己的移动速率V(V为曾经到达的节点个数/(当前时间.出生时间)或者现在时刻以前的一段时间内到达的节点个数/时间跨度),当V超过给定的最高速率V0时,Agent必须与Home建立连接,获得保存在Home上的发送方通知,主动去取空接受方Communicator中的等待时间过长的消息。其通信过程和主动通信算法大致相同,但在发送方A将要发送的消息发送给当前Place的Communicator(图2中的3)时,会触发该消息的Wtime变量,AgentB从“出生地"Place2移动到Place3(图2中的1)的时候,Agent会计算它的移动速率V值,并与V0比较,当V超过给定的最高速率V0时,Agent被强制与Home建立连接,获得保存在Home上的发送方通知,主动去取空接受方Communicator中的Wtime值超过我们设定的T0值的消息。

3通信过程的算法实现

Communicator与通信有关的操作:

ReceiveMessage(msg){/*Communicator收到A发送的消息时,该操作被触发*/

将msg存入Queue;初始化Wtime;}

Interrupt(){IF(Queue不空){向B的Home发送“新消息"通知;}

ELSEQueue.interrupt=false;}

Home与通信有关的操作:

ReceiveMessage(msg){将“新消息"通知msg存入消息队列Queue;

Updata(){IF(Queue不空)haveMessage=true;

ELSEhaveMessage=flase;}

移动Agent与通信有关的操作:

OnArrive(){/*每当移动Agent到达新位置时,该操作被触发*/

Home2>Updata();

IF(haveMessage=true)发送“消息到达"通知给自己;}

GetMessagefromHome(){/*Agent接收到“消息到达”通知时,触发该操作*/

While(Home2>Queue不空){从Home2>Queue读取一个通知msg,存入自身的消息队列Queue;};

GetLongMessagefromHome(){计算Agent移动速率V;

WHILE(V>V0∧Wtime>T0)继续从Home2>Queue读取一个通知msg;}

SendMessage(msg){向本地的Communicator发送msg;}

OnLeave(){通知本地的Communicator;}

4算法分析及应用

改进的算法同原算法一样,保证了通信的可靠性,移动A-gent的自由移动性虽然有了一定的限制,但是保证了不会有消息长时间不能到达目标,同时时间变量和Agent超速等待的设置,避免了消息长时间等待问题的发生,同样增加了系统的可靠性。

该算法在Agent之间展开协作通信,使若干个移动Agent可以在网络中通过可靠通信协作完成某一项任务,可以应用于面向应用领域的协同模式的研究中,提供一种统一的、灵活的分布式计算,使用移动Agent模型搭建各种分布式计算平台和应用,在软件构件技术和高性能计算环境方面有十分重要的意义,本算法有助于完善移动智能体支撑环境,为开发基于MA的分布式应用提供基础。

5结束语

本文分析了移动Agent的可靠性通信问题,在主动通信算法的基础上,针对消息等待问题进行了改进,提出了一个能够保证移动Agent之间可靠、高效地进行通信的通信机制,该算法有以下特点:(1)如果底层网络可靠通信,则主动通信机制能保证消息的可靠提交;(2)如果底层网络可靠通信,主动通信机制承诺消息提交的exactly2once语义。但该算法对移动agent间的自由移动有一定的限制,还有待我们的进一步研究。

参考文献:

[1]冯新宇,陶先平,吕建,等.一种改进的移动Agent通信算法[J].计算机学报,2005,25(4):357.

[2]周竞扬,陈涛略,吕建,等.一种高效可靠的移动Agent间通信机制[J].软件学报,2003,14(8):1470.

[3]吴兆胜,姜峰,谢俊元.一种新的移动Agent的可靠通信算法[J].计算机应用研究,2004,21(1):219.

[4]吴刚,王怀民,等.一种移动智能体的位置管理和可靠通信算法[J].软件学报,2002,13(2):269.

[5]杨博,刘大有,杨鲲,等.移动Agent系统的主动通信机制[J].软件学报,2003,14(7):1338.