Національний університет
“Києво-Могилянська Академія” Мобільні агенти і обчислення
Реферат з курсу “Програмне забезпечення інтелектуальних систем” Виконав
студент 5-го курсу
департаменту комп’ютерних технологій
Кравченко І. О.
Київ, 1999р.
Зміст Вступ
Метавзаємодії людського суспільстваз комп'ютерами — зробити потужні програмилегкими у використанні, зберігаючи їхній повний потенціал.
Новим жанром в індустрії програмного забезпечення стали програми, які можуть мігрувати від однієї машинидо іншої, зберігаючи свій інтерфейс користувача і контекствиконання, зупиняти своє виконання перед міграцією і поновлювати його від того місця, дебула зроблена зупинка перед міграцією, зберігаючи при цьому свій внутрішній стан під час переміщення. Такі програмине прив'язуються до одного користувачаабо до однієї машини, а можуть блукати вільно по мережі, надаючи сервіси користувачам, збираючи інформацію, і взаємодіяти з іншими програмами такого роду. Після переміщення, комп'ютер, на якому раніше знаходилась така програма,може припинити роботу без жодного впливу на її подальшу роботу, тобто таку програму з деяким припущенням можна називати вже не комп’ютерною, а мережною. Такий тип програм отримав назву міграційні програми (migratoryapplications), або мобільні агенти.
Міграція програмє корисною в контекстіспівробітництва, яке базується на теорії агентної взаємодії.
Наприклад:
1. Програми, які слідують за користувачемфізично: з дому на місце роботи і назад додому;
2.Програми, які обслуговують групу людей, мігруючидо комп’ютера кожного з них по черзі (щось на зразок диспетчера або секретаря);
3. Програми, які взаємодіють з людьмидля задовільнення потреб певної особи (деякого фізичного агента).
Крім того, дослідження можливостей агентного підходу до програмування з недавнього часу розгорнулися в США, коли NASA (NationalAeronauticSpaceAdministration) оголосила своєю метою встановлення віртуальнюїприсутності в космосі шляхом використання зондів-роботів. Справа в тому, що освоєння та дослідження космосу, а саме складність просторового довкілля вимагають таких машин, які водночас були б і механічними виконавцями команд, і водночас могли б автоматично, на далекій відстані від Землі, виконувати складні обчислення і приймати рішення в критичних ситуаціях автономно, не очікуючи команд, яка можуть просто запізнитися. Недавній зсувв фінансуванні проектів освоєння космічного простору від багатомільярдних вкладень, орієнтованих на великі екіпажі космонавтів, до дешевших, націлених на багато меншу кількість членів екіпажу, став вимагати створеннякосмічних агрегатів,що контролюються інтелектуальнимичастково-незалежними об'єктами, відомими, як автономні агенти. І це природно, тому що великідистанцій і затримки часу, які пов’язані з роботами в космосі, роблять неможливим керування роботами безпосередньо з Землі. Нові методиавтономного управління зондами надають можливість подолати між іншими речами проблеми великих відстаней і часу. --PAGE_BREAK--
Поточнідослідження встановлюють, як контролювати взаємодію між такими агентами, їхніми внутрішніми під-системами і людиною. Регульована автономіяє цікавою, коли маємо справу з системами, які повинні функціонувати автономно протягом декількох років, або, наприклад, коли необхідно, щоб система сама прийняла рішення про припинення своєї діяльності без отримання інструкцій з боку оператора-людини.
В цій роботі буде описано загальні принципи функціонування мобільних агентів (мігруючих програм), а також буде розглянуто, як міграціяпрограмиможе бути здійснена на рівні мови/середовищапрограмування. Мобільність
Мобільні агентизнедавна стали вельми цікавою темою дляобговорення в колі дослідників. Існує вже багаторобіт, які досліджують потенціал цієї нової парадигми. Хоч й досінемає остаточної відповіді на питання, до чого може дійти розвиток мобільних агентів, на них покладають великі надії, а тому обсяг робіт, присвячених ним, зростає.
Поняття про мобільних агентівбуло встановлене в 1994, як опис обчислювального середовища, відомого, як Telescript. У цьому середовищіпрограми під час виконання можуть зупинити власне виконання і переміститисебез одного комп’ютера до іншогов обчислювальній мережі, відновивши своє виконання після “прибуття” на нове місце.
В цій роботі мобільний агентбуде визначений, як: програма — агент, який може автономно мігрувати з одного комп'ютерадо іншого в обчислювальній мережі. В розділі, який присвячений середовищу створення міграційних програм Obliq, зроблено детальний огляд того, з чого саме складаються такі програми, а зараз спробуємо неформально дослідити, як працюють ці системи.
За своєю природою, мобільним агентампритамано поширюватися. Як такі, вони повинні функціонувати на різних платформах та операційних системах для реалізації свого потенціалу. Ця потребавиразилася в тому, що мобільнихагентівстворюються в таких системах, які дозволяють використовувати сценарії,або представляти код програми у вигляді байт-коду – такого набору інструкцій,який може бути проінтерпретований. Інтерпретація усуває необхідність перекомпіляції після прибуття агента на новий комп’ютер, і тільки вимагає такого середовища в цьому комп'ютері, яке здатне коректно відновити роботу агентапісля його прибуття. Середовище, в якому можуть функціонуватиагенти, називається сервером агентів.
Ці серверипрацюють на зразок спільного робочого середовища, вякому агентивсіх типів можуть обмінюватися один з одним повідомленнями. Сервериагентів надають сервісидляприбуття агентів і здійснюють управління агентами в цьому середовищі. Через серверагентможе отримати інформацію про середовище, послатизапити до середовищаі інших агентівта отриматиповідомлення від активних в даний моментагентів та середовища. Мобільні агентиможуть взаємодіяти шляхом передачи повідомленьяк безпосередньо між собою, так йскориставшись сервісами середовища. Системи мобільних агентівабсолютно відрізняються від існуючих традиційних розподіленихсистем, які поширені в індустрії. Ці системи можуть бути охарактерізовані, як такі, що надають сервіси для локальноївзаємодії між агентами, і реалізують мобільні логіку і дані. продолжение
--PAGE_BREAK--
Ця відмінність робить мобільних агентівособливо корисними. У протилежність системам з мобільним кодом, наприклад аплетам Java, які містять послідовність команд, і фактично мають тільки мобільну логіку, або традиційним розподіленим системам, що використовують віддалений виклик процедур (RPC) і мають тільки мобільні дані, системи мобільних агентів поєднують в собі як мобільність коду, так і мобільність даних. Переваги мобільних агентів
Переваги мобільних агентівполягають в простоті встановлення серверної бази, гнучкості сервера, а також в локальнійвзаємодії в реальному часу. Системи мобільних агентівреалізують підтримку клонування, постійної пам'ятіагентів і групового обміну повідомленнями.
Більшість програмної логіки, яка за діючою парадігмою статичних клієнт-серверних взаємодій була інкапсульованав статичнихклієнтах або серверах,в мобільних системах перенесена в агента, гарантуючи при цьому, що встановлена базасерверадлясистем мобільних агентівцілкомпроста. Все, що входить в функції сервера – це підтримка міграцій агентіві забезпечення доступу до будь-яких ресурсів в межах середовища. Це дозволяє досягти великоїгнучкості в роботі сервера, тому що поступаючий агентможе сам ефективно змінити поведінку сервераприбуття, як то кажуть, “на льоту”. Системи мобільних агентів розглядають сервер, як ізольовану ділянку, на якій мобільний агентможе скористатися локальнимиресурсами. Ці ресурси не є доступнимибезпосередньо через мережу, і тому для користування ними мобільний агент повинен транспортувати себе сам до ресурсу або, в більш складному випадку, “послатипідлеглого”, тобто запросити в деякого спеціального агента доставку даних.
Можливо, найбільш цитована причина длявідмови від мобільності полягає в тому, що в недалекому майбутньому Internet матиме достатню пропускну здатність, щоб підтримати весь трафік, і, що клієнт-серверні взаємодії через Web будуть виконуватися так саме швидко, як і взаємодії всередині єдиної машини, таким чином заперечуючи перевагу взаємодії, доступноїза допомогою мобільних агентів.
Це спірнаточка зору, але ми відкинемо це зараз, бо, наприклад, мережа, на яку зважають в NASA, надзвичайно величезна. Для взаємодії у космічному просторілокальнавзаємодія є більш природньою, ніж віддалене керування. Структура управління мобільного агента
Запропонована структура управління мобільними агентами полягає в тому, що кожний сервер надає простий інтерфейсдля прийняття агента в своє середовище. Після входу в середовище агентстає спроможнимдоступитися до локальнихресурсів для виконання власної задачі.
Навідміну від мобільного коду, який тільки сліпо виконується, мобільний агентможе показати всі ознаки, які були в нього закладені, включаючи реактивність і навчання. Треба встановити, як узгоджується автономністьі взаємодія між агентами. Якщо прибулий агентбажає скористатися простим ресурсом на комп’ютері, відповідальним за надання доступу до ресурсу покладається на сервер, і вже в його компетенції буде надання дозволу на використання ресурсу або заборона такого доступу через можливу небезпеку для інших агентів або для самого серверу. З другого боку, агентможе забажати взяти завершене управління. Регламент надання таких повноважень агентам в даний момент досліджуєтьсяі залишається центральним для успіху запропонованої структури керування мобільними агентами. продолжение
--PAGE_BREAK--Мобільні обчислення – Obliq
Програмна модель створення мігруючих програм базується на засобах, які доступнів мові розподіленогосценаріюObliq.
В Obliq, довільнідані, в тому числі й процедури (код програми), можуть бути передані по мережі. Одиниця данихObliqможе бути представлена графом, при чомудеякі вершиниє змінними (це означає, що вони мають деякий стан, якийможе бути змінений присвоєнням), а інші вершининезмінні (означає, що вони не можуть бути змінені). Наприклад, текст процедури програми є незмінним і не може бути змінений, в той час, як поляв деякому об'єкті змінні через те, що цим полям взагалі можна присвоїти нові значення.
Коли графданихпередається на виконання до віддаленоїпроцедури, або повертається від неї, будемо казати, що він передається по мережі. Зупинимось на передачі даних трохи детальніше.
Починаючись від даного кореня, графданихкопіюється від початкового сайтудо машини призначення, при цьому змінні вершинине копіюються; в їхній позиції вписується посилання на місце в мережі, де вони насправді знаходяться. Наприклад, об'єкт (одна з основних структур даних) в Obliqніколи не копіюється по мережі, замість цього на нього передається вказівник. На цей об'єкт потім можна віддаленопослатися через цей самий мережевий вказівник, наприклад, віддалено викликати один з методів.
Процедури Obliq, подібно іншим даним, мають значення, яким можна маніпулювати і передавати. Значенняпроцедури зветься припиненням, воно складається з тексту процедури та таблицізначеньдляглобальних змінних цієї процедури.
На відміну від механізму передачі даних по мережі, в Obliqіснує примітив, який дозволяє дозволяє передати весь граф даних, як змінних, так і незмінних. Це необхідно при переміщені всього інтерфейсу користувача на інший хост. В графі даних можуть міститися дані про положення та параметри всіх вікон користувацького інтерфейсу. Після одержання такої копії графа даних, на машині, куди мігрує програма, проінтерпретувавши цей граф можна миттєво відновити зовнішній вигляд інтерфейсу користувача, “яким його залишили”.
Агентв Obliq– це такий програмний продукт, яке може “стрибнути”по мережі з одного комп’ютера на інший.
Портфель(Suitcase)– це ті дані, які агентпереноситьіз собою при міграції з сайту на сайт. В ньому міститься “довгострокова” пам'ять агента. Це може бути список машин, які вже були відвідані, завдання, які треба виконати на кожному комп'ютері, і результати виконання цих завдань. продолжение
--PAGE_BREAK--
Бріфінг(Briefing)— дані, які агентотримуєна кожній машині при вході.Може включати порадудляагента(наприклад, «дуже зайнятий тепер, спробуйте піти на інший сайт»), і будь-які дані, які описують цей сайт, як то локальнафайлова система і наявні бази даних.
Серверагента(AgentServer)— дляданого сайтаце програма, яка приймаєкодагента по мережі, виконує йогоі забезпечує агента локальнимиданими.
Командастрибка(Hopinstruction)— використовується агентами, щоб пересунутися з одної машини до наступної. Ця командамає, як параметри, серверагента, кодагента, і його Suitcase. Агенті Suitcaseвідсилаютьсядо сервераагентадлявиконання.
Нарешті, агент– цевизначений користувачем код, Suitcaseта Briefcase.Всі потребиагентівв данихповинні бути задоволені тим, що знаходиться в чемодані або в параметрах Бріфінга. На кожному сайті, агентперевіряє Briefcase і чемодан, щоб з’ясувати свою наступну поведінку. Після виконання деяких завдань на одному сайті, звичайно виконується командастрибка дляпересунення до наступної машини.
Якщо агентмає інтерфейс користувача, то перед стрибком виконується копіювання відповідного графу даних, зберігається в чемодані і відновлюється на новому місці.
Як вже було сказано, агентвизначається кодом, Suitcase’ом та Briefcase’ом:Suitcaseмандрує з агентомвід сайтудо сайту, в той час, як свіжий Briefcaseзабезпечується в кожному новому місці сервером агента. Агентипересуваються від машинидо машиниза допомогою виконання командистрибка: продолжение
--PAGE_BREAK--
let recagent=
proc(siutcase, briefcase)
(* працювати на поточному сайті*)
(* вирішити, кудипіти далі *)
hop(nextSite, agent, siutcase);
(* виконати agentнаnextSiteзsiutcase*)
end;
Як бачимо, агентявляє собою процедуру, яка має два параметри. Siutcaseі Briefcase – це довільнідані, в якості яких зручно використовувати об'єкти. Кожний агентвідповідає за змістчемодана, і кожний серверагентавідповідає за змістbriefcase’а. Сервериагентівє простими обчислювальнимипрограмами-серверами, і їх головним завданнямє виконання агентіві забезпечення їх відповідними інструкціями. Ще однією функцією сервера агента може бути перевірка “вірчих грамот” агента, тобто його ідентифікація.
Visual Obliq— це середовищедляшвидкого створення програм зінтерфейсом користувача. Воно складається з:
• Інтерактивного конструктора, який дозволяє швидко створити і запрограмувати інтерфейс користувача, при чому генераціякодуна Obliq відбувається автоматично.
• Системи run-timeпідтримки, яка складається з бібліотек і мережевих сервісів.
Примусити програмумігрувати до нового сайтуможна за допомогою виконання командипереміщення. Для переміщення програми на інший сайт треба виконати одну з наступних команд:
• MigrateTo(Host)
• MigrateToServer(ServerName, Host)
Перша командапереміщує програму до сервераагентапо замовчанню під назвою VOMigrate, на машинуз назвою Host. VOMigrate продовжує виконання програми з того місця, девоно було перерване, і не забезпечує агента новими інструкціями. Таке переміщення є достатнім длянайпростішогопереміщенняпрограми. продолжение
--PAGE_BREAK--
Друга командапримушує агентамігрувати до визначеного сервераагентапід назвою ServerNarne, на машиніз назвою Host. У обох випадкахсерверагентазапускається користувачем, який отримавпереміщеного агента.
Командапереміщенняповертає значення true в тому випадку,якщо агентуспішно перемістився. В іншому випадку повертається значення false. В разі успішного мігрування виконання локальногоекземпляруагентазавершуєтьсяодразу після надходження повідомлення, інтерфейс користувача і станвиконання програмизнищується. У випадку невдалої спроби переміщення, агентпродовжує виконуватися неначе нічого не сталося.
Серверагента— це розширений інтерпретатор Visual Obliq, який включено в середовище розробки мобільних агентів.
Визначені користувачем сервериагентастворюються за допомогою розширення сервераагентапо умовчанню, щоб забезпечити агента специфічними інструкціями, наприклад, здійснити контроль доступу. Щоб бути корисним, серверуагентапотрібно мати дружній до користувача інтерфейс, щоб допомогти користувачевівідслідковувати і регулювати активність міграційних програм. Наприклад, користувачміг би зумовити: «Я дозволяю працювати на цій машині тільки програмамтипу X»; «Я повернусь в час Y». Визначений користувачем сервер агентів припускає ідентифікувати прибулих агентів,а також здійснювати шифрування. Висновки
Мобільні агентиє полемдослідження, що дедалі стає ширшим. Ключовими перевагами мобільних агентів є локальнавзаємодія, гнучкість сервераі взаємодія реального часу. Зараз існують декілька реалізованих систем розробки і підтримки мобільних агентів. Ведуться дослідження. Список використаної літератури
Krishna Bharat, Luca Cardelli “Migratory Applications”
Todd Papaioannou “Mobil Agents: Are They Useful for Establishing a Virtual Presence in Space?”