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(mobile Agent,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Home Agent转发模式和按路径转发模式。在Home Agent转发模式中,每个移动Agent对应一个驻留在初始化结点上的Home Agent,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Agent B发送消息,但在传输过程中,Agent B 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: Agent B从“出生地" Place 2移动到Place3 (图2中的1) ; B到达Place 3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On Leave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,Agent B从“出生地" Place 2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; }
Interrup t ( ) { IF (Queue不空) {向B的Home发送“新消息"通知; }
ELSE Queue. interrup t = 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;
ELSE haveMessage = 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;
WH ILE (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.