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标题: 基于多代理的网格服务模型的研究与应用 [打印本页]

作者: admin 时间: 2014-10-13 12:22
标题: 基于多代理的网格服务模型的研究与应用
开放网格服务体系结构(OGSA)的出现使得原来的网格资源管理模式不能够满足要求,本文引入代理技术，详细地介绍了多代理技术，代理交互等概念，改善了OGSA模型中Web服务层，将多代理技术应用于网格服务体系结构，根据堆优先权算法，设计出多过程算法提高了服务效率，并设计出基于多代理的公安局网格服务管理模型系统。

1 引言

随着网络速度的成倍增长，各种计算资源的能力越来越强大，这使得一种新的网格计算模式——网格计算的出现成为可能。网格计算是指在动态的、异构的、广域的虚拟组织中进行的协同资源共享和问题求解 [1]。在分布式系统中，软件代理起着越来越重要的作用[2]。

它在提高效率和性能方面有很大的优势。代理是一个自治的过程，它具有反馈，适应环境变化，与用户协作，与其它代理交互的特点。这些特点被用于实现资源管理，工作流管理和性能优化[3，4]。

本文首先介绍了网格的基本概念，然后引出了多代理的相关知识，在此基础上，结合网格框架，将多代理技术应用于公安局网格服务模型。

2 网格技术

网格是把整个因特网整合成一台巨大的超级计算机，实现各种资源的全面共享。当然，网格并不一定非要这么大，也可以构造地区性的网格，如企事业内部网格、局域网网格，甚至家庭网格和个人网格等等。网格的本质特征是：分布于资源共享。分布是网格最本源的特征，网格是通过集中分散的资源完成计算的，资源共享是一种集中资源高度抽象。网格的特点：分布性，共享性，自相似性，动态性，异构性，多级自治管理域等等[5]。

随着网格的发展，现在主要有两个网格体系结构标准：一个是面向协议的五层沙漏结构，另一个是面向服务的开放式网格服务体系结构(Open Grid Service Architecture)[6] 。

如图1 显示了OGSA 的基本框架。OGSA 是在原来“五层沙漏结构” 的基础上，结合最新的Web Service 技术提出来的，它解决了两个重要的问题，即标准服务接口的定义和协议的识别。OGSA 包括两大关键技术，即网格技术和Web Service 技术。

以服务为中心是OGSA 的基本思想，在 OGSA 中一切都是服务，包括计算机、程序、数据、仪器设备等。这种观念，有利于通过统一的标准接口来管理和使用网格。这一结构的意义，就在于它将网格从以科学和工程计算为中心的学术研究领域，扩展到更广泛的以分布式系统服务集成为主要特征的社会经济活动领域[7]。

3 多代理技术

代理技术[11]广泛地用于人工智能领域。它能运行于一台计算机或一类同性质的系统中。具有自治，自适应，交互，互操作等特点。这些特点可以保证网格服务的性能。特别是服务发现机制能提高性能。本文所述的代理的技术主要应用于OGSA 的第三层，即Web服务层。

3.1多代理层次模型

多代理层次模型如图2 所示。这个模型主要是用来改进开放式网格服务系统的性能的.在所提出的结构中，网格服务功能是由代理所表现出来的。

一般的，像自适应性和互操作性等特点与网格服务相结合来提高网格服务功能。网格中基于代理部署的优点是服务性能将会由网格学习和交互所改善。代理服务管理器(ASM)是一个重要的部件，它管理着大规模同类分布式环境，同时它也管理所有的代理。ASM 所起的作用是监视、调度和提供代理管理机制，同时，ASM 也与用户相交互。除此之外，监视模块被提供用来从代理接收数据和管理代理系统。

代理是基于层次模型。层次模型被用于解决可测量性问题。大规模复杂的软件系统大都采用软件代理。在图2中，代理有相同的组件模型。

当然，每个代理都有一组相同的功能集合。发送请求和提供服务是网格服务系统中所有代理的特点。所采用的模型主要的目的是满足可测量性的要求，可测量要求是网格计算中的一个关键的因素。除此之外，层次模型也用于代理之间的交流和服务发现。

3.2代理交互

代理的交互是基于面向服务的模型。根据前面所述，层次模型用来提供目录，这些目录是用于代理发布他们的功能和寻找请求所需功能的代理。除了这些功能之外，代理之间是基于访问控制表(ACL)[8]来传递消息的。

代理之间的通信如图3 所示，代理是通过ACL 来交互的。在模型中，ACL 是由XML 协议所映射的。XML 的内容将会被送到 SOAP(Simple Object Access Protocol)[9]，这是用来XML 编码用来交换信息。

一个代理将会被看作是Web服务用来为每一种性能提供一种方法。在提出的交互模型中，代理者被代理所请求用来找到其他的位置，它也被用来固定代理层次。当一个父亲与孩子节点的连接破坏是，代理者将会用它的含有表示符合代理位置的表格来重建层次模型。

4 多代理技术在网格中的应用

4.1概述

公安局网格管理系统就是利用网格的各种技术将各部门的资源结合在一起，实现快速、有效、方便的查询和管理各类资源。因此根据前面对网格及多代理机制的描述，将多代理技术应用于网格服务模型，并设计出公安局网格服务模型，该模型框架如图4 所示：

基于多代理的公安局网格模型应具有如下功能：

1、提供用户安全认证服务。

2、服务质量保证。

3、代理之间能够协作可以共同完成任务。

4、代理服务管理管理代理。

基于多代理的公安局网格模型的工作过程如下：

（1）网格用户通过用户身份认证进入网格管理系统。

（2）网格用户通过网格应用程序提交网格应用请求。

（3）代理服务管理接收到用户的请求后，将任务分配各个代理处理。

（4）代理在进行任务处理时，同时可以与代理服务管理进行交互，而且代理之间可以协作共同完成某项任务。

（5）代理在完成代理服务管理分发的任务后，将结果交还给代理服务管理，由它向上层用户提交结果。在基于多代理的公安局服务模型中，对用户的请求进行了分类，每一类任务由一种代理独立完成或多个代理协作完成，这恰恰体现了代理的互操作性。

另外，假设用户对所需的服务可能不止一次，当相同的服务再次需要时，代理就会很快地找到所需的服务，这满足了代理自治性的特点。除了以上两点之外，模型还有如下优点：

1、平台无关性。服务资源通过网格服务的虚拟化实现平台无关，不同类型的服务资源被封装能够提供不同服务，服务的描述与所提供服务的具体设备和操作系统无关。

2、服务质量保证。在所提出的模型中，我们利用堆优先权算法[10]，设计出多过程算法来保证服务质量（伪代码,语言是C++）：

Vector InQueue,ProcessQueue;

If(InQueue==NULL)

Wait(data);

Else

{

if(SearchMax(Priority,ProcessQueue))

{

Find(agent);

Send(data,Priority,agent);

EQueue(agent,ProcessQueue);

}

Translate(data);

Store(Sendagent,Receiveagent,

ProcessQueue);

说明如下:InQueue，ProcessQueue是接收队列和处理队列，Priority 是代理的优先权，data 是数据。工作原理说明如下：首先监视模块查询接收队列，如果为空就等待数据，否则从处理队列中选取优先权（采用堆优先权算法）最大的代理，把数据，优先权保存到处理队列中，然后传送数据，保存发送代理和接收代理到处理队列。模型在多代理技术的基础之上，提出了在代理服务管理模块上提供了一个接口，通过这个接口可以访问更高一级的公安局的资源，从而更加有效的实现了资源共享。

系统同时体现网格的优点：1、分布性。各个公安局分布在不同的地方，具有分布性。2、异构性。组成系统的操作系统有Unix，也有Linux和Windows，操作系统是异构的；数据库有Oracle 也有SQL 或其他，数据库也是异构的。3、用户透明。对于用户来说，只需要提交相应的服务请求，便会得到相应的服务，不需要知道服务的提供者，系统对用户是透明的。

5 结束语

本文先叙述了网格的相关术语，然后引进了多代理的技术，将多代理技术应用于开放网格模型中的Web服务层，设计出基于多代理的网格服务模型，并描述了模型的工作原理以及模型的优点。

创新观点：把代理技术运用于网格中，利用堆优先权算法，设计出多过程算法保证服务质量，并应用于一个实际的项目中

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