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网格模型:基于多代理的网格服务模型的研究和应用
来源: 发布时间:星期二, 2009年9月8日 浏览:0次 评论:0
1 引言 随着网络速度 ![](/icons/65710de.gif) 成倍增长 ![](/icons/65710dou.gif) 各种计算资 源 ![](/icons/65710de.gif) 能力越来越强大 ![](/icons/65710dou.gif) 这使得 ![](/icons/65710yi.gif) 种新 ![](/icons/65710de.gif) 网格 计算模式——网格计算 ![](/icons/65710de.gif) 出现成为可能 ![](/icons/65710dou2.gif) 网 格计算是指在动态 ![](/icons/65710de.gif) 、异构 ![](/icons/65710de.gif) 、广域 ![](/icons/65710de.gif) 虚拟 组织中进行 ![](/icons/65710de.gif) 协同资源共享和问题求解 [1] ![](/icons/65710dou2.gif) 在分布式系统中 ![](/icons/65710dou.gif) 软件Software代理起着越来越 重要 ![](/icons/65710de.gif) 作用[2] ![](/icons/65710dou2.gif) 它在提高效率和性能方面 有很大 ![](/icons/65710de.gif) 优势 ![](/icons/65710dou2.gif) 代理是 ![](/icons/65710yi.gif) 个自治 ![](/icons/65710de.gif) 过程 ![](/icons/65710dou.gif) 它 具有反馈 ![](/icons/65710dou.gif) 适应环境变化 ![](/icons/65710dou.gif) 和用户协作 ![](/icons/65710dou.gif) 和 其它代理交互 ![](/icons/65710de.gif) 特点 ![](/icons/65710dou2.gif) 这些特点被用于实现 资源管理 ![](/icons/65710dou.gif) 工作流管理和性能优化[3 ![](/icons/65710dou.gif) 4] ![](/icons/65710dou2.gif) 本文首先介绍了网格 ![](/icons/65710de.gif) 基本概念 ![](/icons/65710dou.gif) 然后 引出了多代理 ![](/icons/65710de.gif) 相关知识 ![](/icons/65710dou.gif) 在此基础上 ![](/icons/65710dou.gif) 结 合网格框架 ![](/icons/65710dou.gif) 将多代理技术应用于公安局网 格服务模型 ![](/icons/65710dou2.gif) 2 网格技术 网格是把整个因特网整合成 ![](/icons/65710yi.gif) 台巨大 ![](/icons/65710de.gif) 超级计算机 ![](/icons/65710dou.gif) 实现各种资源 ![](/icons/65710de.gif) 全面共享 ![](/icons/65710dou2.gif) 当然 ![](/icons/65710dou.gif) 网格并不 ![](/icons/65710yi.gif) 定非要这么大 ![](/icons/65710dou.gif) 也可以构 造地区性 ![](/icons/65710de.gif) 网格 ![](/icons/65710dou.gif) 如企事业内部网格、局域网网格 ![](/icons/65710dou.gif) 甚至家庭网格和个人网格等等 ![](/icons/65710dou2.gif) 网 格 ![](/icons/65710de.gif) 本质特征是:分布于资源共享 ![](/icons/65710dou2.gif) 分布是 网格最本源 ![](/icons/65710de.gif) 特征 ![](/icons/65710dou.gif) 网格是通过集中分散 ![](/icons/65710de.gif) 资源完成计算 ![](/icons/65710de.gif) ![](/icons/65710dou.gif) 资源共享是 ![](/icons/65710yi.gif) 种集中资源 高度抽象 ![](/icons/65710dou2.gif) 网格 ![](/icons/65710de.gif) 特点:分布性 ![](/icons/65710dou.gif) 共享性 ![](/icons/65710dou.gif) 自相似性 ![](/icons/65710dou.gif) 动态性 ![](/icons/65710dou.gif) 异构性 ![](/icons/65710dou.gif) 多级自治管理 域等等[5] ![](/icons/65710dou2.gif) 随着网格 ![](/icons/65710de.gif) 发展 ![](/icons/65710dou.gif) 现在主要有两个网格 体系结构标准: ![](/icons/65710yi.gif) 个是面向协议 ![](/icons/65710de.gif) 5层沙漏 结构 ![](/icons/65710dou.gif) 另 ![](/icons/65710yi.gif) 个是面向服务 ![](/icons/65710de.gif) 开放式网格服务 体系结构(Open Grid Service Architecture)[6] ![](/icons/65710dou2.gif) 如图1 显示了OGSA ![](/icons/65710de.gif) 基本框架 ![](/icons/65710dou2.gif) OGSA 是在原来“ 5层沙漏结构” ![](/icons/65710de.gif) 基础上 ![](/icons/65710dou.gif) 结合最新 ![](/icons/65710de.gif) Web Service 技术提出来 ![](/icons/65710de.gif) ![](/icons/65710dou.gif) 它解决了两个重要 ![](/icons/65710de.gif) 问题 ![](/icons/65710dou.gif) 即标 准服务接口 ![](/icons/65710de.gif) 定义和协议 ![](/icons/65710de.gif) 识别 ![](/icons/65710dou2.gif) OGSA 包 括两大关键技术 ![](/icons/65710dou.gif) 即网格技术和Web Service 技术
![](http://www.crazycoder.cn/WebFiles/20099/9c55ec67-ca86-47d7-8a52-04e09aa48a84.g<img src='/icons/65710if.gif' />) 以服务为中心是OGSA ![](/icons/65710de.gif) 基 本思想 ![](/icons/65710dou.gif) 在 OGSA 中 ![](/icons/65710yi.gif) 切都是服务 ![](/icons/65710dou.gif) 包括计 算机、 ![](/icons/65710chengxu.gif) 、数据、仪器设备等 ![](/icons/65710dou2.gif) 这种观念 ![](/icons/65710dou.gif) 有利于通过统 ![](/icons/65710yi.gif) ![](/icons/65710de.gif) 标准接口来管理和使用 网格 ![](/icons/65710dou2.gif) 这 ![](/icons/65710yi.gif) 结构 ![](/icons/65710de.gif) 意义 ![](/icons/65710dou.gif) 就在于它将网格从 以科学和工程计算为中心 ![](/icons/65710de.gif) 学术研究领域 ![](/icons/65710dou.gif) 扩展到更广泛 ![](/icons/65710de.gif) 以分布式系统服务集成为 主要特征 ![](/icons/65710de.gif) 社会经济活动领域[7] ![](/icons/65710dou2.gif) 3 多代理技术 代理技术[11]广泛地用于人工智能领 域 ![](/icons/65710dou2.gif) 它能运行于 ![](/icons/65710yi.gif) 台计算机或 ![](/icons/65710yi.gif) 类同性质 ![](/icons/65710de.gif) 系统中 ![](/icons/65710dou2.gif) 具有自治 ![](/icons/65710dou.gif) 自适应 ![](/icons/65710dou.gif) 交互 ![](/icons/65710dou.gif) 互操作等特点 ![](/icons/65710dou2.gif) 这些特点可以保证网格服务 ![](/icons/65710de.gif) 性 能 ![](/icons/65710dou2.gif) 特别是服务发现机制能提高性能 ![](/icons/65710dou2.gif) 本文 所述 ![](/icons/65710de.gif) 代理 ![](/icons/65710de.gif) 技术主要应用于OGSA ![](/icons/65710de.gif) 第 3 层 ![](/icons/65710dou.gif) 即Web服务层 ![](/icons/65710dou2.gif) 3.1多代理层次模型 多代理层次模型如图2 所示 ![](/icons/65710dou2.gif) 这个模型 主要是用来改进开放式网格服务系统 ![](/icons/65710de.gif) 性 能 ![](/icons/65710de.gif) .在所提出 ![](/icons/65710de.gif) 结构中 ![](/icons/65710dou.gif) 网格服务功能是 由代理所表现出来 ![](/icons/65710de.gif) ![](/icons/65710dou2.gif) ![](/icons/65710yi.gif) 般 ![](/icons/65710de.gif) ![](/icons/65710dou.gif) 像自适应性 和互操作性等特点和网格服务相结合来提 高网格服务功能 ![](/icons/65710dou2.gif) 网格中基于代理部署 ![](/icons/65710de.gif) 优点是服务性能将会由网格学习和交互所改善 ![](/icons/65710dou2.gif) 代理服务管理器(ASM)是 ![](/icons/65710yi.gif) 个重要 ![](/icons/65710de.gif) 部 件 ![](/icons/65710dou.gif) 它管理着大规模同类分布式环境 ![](/icons/65710dou.gif) 同时它也管理所有 ![](/icons/65710de.gif) 代理 ![](/icons/65710dou2.gif) ASM 所起 ![](/icons/65710de.gif) 作用是监 视、调度和提供代理管理机制 ![](/icons/65710dou.gif) 同时 ![](/icons/65710dou.gif) ASM 也和用户相交互 ![](/icons/65710dou2.gif) 除此的外 ![](/icons/65710dou.gif) 监视模块被提供用来从代理接收数据和管理代理系统 ![](/icons/65710dou2.gif)
代理是基于层次模型 ![](/icons/65710dou2.gif) 层次模型被用于 解决可测量性问题 ![](/icons/65710dou2.gif) 大规模复杂 ![](/icons/65710de.gif) 软件Software系统 大都采用软件Software代理 ![](/icons/65710dou2.gif) 在图2中 ![](/icons/65710dou.gif) 代理有相同 ![](/icons/65710de.gif) 组件模型 ![](/icons/65710dou2.gif) 当然 ![](/icons/65710dou.gif) 每个代理都有 ![](/icons/65710yi.gif) 组相同 ![](/icons/65710de.gif) 功能集合 ![](/icons/65710dou2.gif) 发送请求和提供服务是网格服 务系统中所有代理 ![](/icons/65710de.gif) 特点 ![](/icons/65710dou2.gif) 所采用 ![](/icons/65710de.gif) 模型主 要 ![](/icons/65710de.gif) 目 ![](/icons/65710de.gif) 是满足可测量性 ![](/icons/65710de.gif) 要求 ![](/icons/65710dou.gif) 可测量要 求是网格计算中 ![](/icons/65710de.gif) ![](/icons/65710yi.gif) 个关键 ![](/icons/65710de.gif) 原因 ![](/icons/65710dou2.gif) 除此的 外 ![](/icons/65710dou.gif) 层次模型也用于代理的间 ![](/icons/65710de.gif) 交流和服务 发现 ![](/icons/65710dou2.gif) 3.2代理交互 代理 ![](/icons/65710de.gif) 交互是基于面向服务 ![](/icons/65710de.gif) 模型 ![](/icons/65710dou2.gif) 根 据前面所述 ![](/icons/65710dou.gif) 层次模型用来提供目录 ![](/icons/65710dou.gif) 这些 目录是用于代理发布他们 ![](/icons/65710de.gif) 功能和寻找请 求所需功能 ![](/icons/65710de.gif) 代理 ![](/icons/65710dou2.gif) 除了这些功能的外 ![](/icons/65710dou.gif) 代 理的间是基于访问控制表(ACL)[8]来传递 消息 ![](/icons/65710de.gif) ![](/icons/65710dou2.gif) 代理的间 ![](/icons/65710de.gif) 通信如图3 所示 ![](/icons/65710dou.gif) 代理是通 过ACL 来交互 ![](/icons/65710de.gif) ![](/icons/65710dou2.gif) 在模型中 ![](/icons/65710dou.gif) ACL 是由XML 协议所映射 ![](/icons/65710de.gif) ![](/icons/65710dou2.gif) XML ![](/icons/65710de.gif) 内容将会被送到 SOAP(Simple Object Access Protocol)[9] ![](/icons/65710dou.gif) 这是用来XML 编码用来交换信息 ![](/icons/65710dou2.gif) ![](/icons/65710yi.gif) 个代理 将会被看作是Web服务用来为每 ![](/icons/65710yi.gif) 种性能提 供 ![](/icons/65710yi.gif) 种思路方法 ![](/icons/65710dou2.gif) 在提出 ![](/icons/65710de.gif) 交互模型中 ![](/icons/65710dou.gif) 代理者 被代理所请求用来找到其他 ![](/icons/65710de.gif) 位置 ![](/icons/65710dou.gif) 它也被 用来固定代理层次 ![](/icons/65710dou2.gif) 当 ![](/icons/65710yi.gif) 个父亲和孩子节点 ![](/icons/65710de.gif) 连接破坏是 ![](/icons/65710dou.gif) 代理者将会用它 ![](/icons/65710de.gif) 含有表示 符合代理位置 ![](/icons/65710de.gif) 表格来重建层次模型 ![](/icons/65710dou2.gif) 4 多代理技术在网格中 ![](/icons/65710de.gif) 应用 4.1概述 公安局网格管理系统就是利用网格 ![](/icons/65710de.gif) 各种技术将各部门 ![](/icons/65710de.gif) 资源结合在 ![](/icons/65710yi.gif) 起 ![](/icons/65710dou.gif) 实现 快速、有效、方便 ![](/icons/65710de.gif) 查询和管理各类资源 ![](/icons/65710dou2.gif) 因此根据前面对网格及多代理机制 ![](/icons/65710de.gif) 描述 ![](/icons/65710dou.gif) 将多代理技术应用于网格服务模型 ![](/icons/65710dou.gif) 并设计 出公安局网格服务模型 ![](/icons/65710dou.gif) 该模型框架如图4 所示:
![](http://www.crazycoder.cn/WebFiles/20099/cd457f01-36cc-4ff0-8beb-4e13ccaa02fa.g<img src='/icons/65710if.gif' />) 基于多代理 ![](/icons/65710de.gif) 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 ![](/icons/65710dou2.gif) 2、服务质量保证 ![](/icons/65710dou2.gif) 3、代理的间能够协作可以共同完成任务 ![](/icons/65710dou2.gif) 4、代理服务管理管理代理 ![](/icons/65710dou2.gif) 基于多代理 ![](/icons/65710de.gif) 公安局网格模型 ![](/icons/65710de.gif) 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 ![](/icons/65710dou2.gif) (2)网格用户通过网格应用 ![](/icons/65710chengxu.gif) 提交网 格应用请求 ![](/icons/65710dou2.gif) (3)代理服务管理接收到用户 ![](/icons/65710de.gif) 请求后 ![](/icons/65710dou.gif) 将任务分配各个代理处理 ![](/icons/65710dou2.gif) (4)代理在进行任务处理时 ![](/icons/65710dou.gif) 同时可以 和代理服务管理进行交互 ![](/icons/65710dou.gif) 而且代理的间可 以协作共同完成某项任务 ![](/icons/65710dou2.gif) (5)代理在完成代理服务管理分发 ![](/icons/65710de.gif) 任 务后 ![](/icons/65710dou.gif) 将结果交还给代理服务管理 ![](/icons/65710dou.gif) 由它向 上层用户提交结果 ![](/icons/65710dou2.gif) 在基于多代理 ![](/icons/65710de.gif) 公安局服务模型中 ![](/icons/65710dou.gif) 对 用户 ![](/icons/65710de.gif) 请求进行了分类 ![](/icons/65710dou.gif) 每 ![](/icons/65710yi.gif) 类任务由 ![](/icons/65710yi.gif) 种 代理独立完成或多个代理协作完成 ![](/icons/65710dou.gif) 这恰恰 体现了代理 ![](/icons/65710de.gif) 互操作性 ![](/icons/65710dou2.gif) 另外 ![](/icons/65710dou.gif) 假设用户对 所需 ![](/icons/65710de.gif) 服务可能不止 ![](/icons/65710yi.gif) 次 ![](/icons/65710dou.gif) 当相同 ![](/icons/65710de.gif) 服务再 次需要时 ![](/icons/65710dou.gif) 代理就会很快地找到所需 ![](/icons/65710de.gif) 服 务 ![](/icons/65710dou.gif) 这满足了代理自治性 ![](/icons/65710de.gif) 特点 ![](/icons/65710dou2.gif) 除了以上 两点的外 ![](/icons/65710dou.gif) 模型还有如下优点: 1、平台无 关性 ![](/icons/65710dou2.gif) 服务资源通过网格服务 ![](/icons/65710de.gif) 虚拟化实现 平台无关 ![](/icons/65710dou.gif) 区别类型 ![](/icons/65710de.gif) 服务资源被封装能够 提供区别服务 ![](/icons/65710dou.gif) 服务 ![](/icons/65710de.gif) 描述和所提供服务 ![](/icons/65710de.gif) 具体设备和操作系统无关 ![](/icons/65710dou2.gif) 2、服务质量保 证 ![](/icons/65710dou2.gif) 在所提出 ![](/icons/65710de.gif) 模型中 ![](/icons/65710dou.gif) 我们利用堆优先权 算法[10] ![](/icons/65710dou.gif) 设计出多过程算法来保证服务质 量(伪代码,语言是C ![](/icons/65710jiajia.gif) ): Vector InQueue,ProcessQueue;
If(InQueue NULL)
Wait(data);
Else
{
(SearchMax(Priority,ProcessQueue))
{
Find(agent);
Send(data,Priority,agent);
EQueue(agent,ProcessQueue);
}
Translate(data);
Store(Sendagent,Receiveagent,
ProcessQueue); 介绍说明如下:InQueue ![](/icons/65710dou.gif) ProcessQueue是接 收队列和处理队列 ![](/icons/65710dou.gif) Priority 是代理 ![](/icons/65710de.gif) 优先 权 ![](/icons/65710dou.gif) data 是数据 ![](/icons/65710dou2.gif) 工作原理介绍说明如下:首先 监视模块查询接收队列 ![](/icons/65710dou.gif) 如果为空就等待数 据 ![](/icons/65710dou.gif) 否则从处理队列中选取优先权(采用堆优先权算法)最大 ![](/icons/65710de.gif) 代理 ![](/icons/65710dou.gif) 把数据 ![](/icons/65710dou.gif) 优先权 保存到处理队列中 ![](/icons/65710dou.gif) 然后传送数据 ![](/icons/65710dou.gif) 保存发 送代理和接收代理到处理队列 ![](/icons/65710dou2.gif) 模型在多代理技术 ![](/icons/65710de.gif) 基础的上 ![](/icons/65710dou.gif) 提出了 在代理服务管理模块上提供了 ![](/icons/65710yi.gif) 个接口 ![](/icons/65710dou.gif) 通 过这个接口可以访问更高 ![](/icons/65710yi.gif) 级 ![](/icons/65710de.gif) 公安局 ![](/icons/65710de.gif) 资源 ![](/icons/65710dou.gif) 从而更加有效 ![](/icons/65710de.gif) 实现了资源共享 ![](/icons/65710dou2.gif) 系统同时体现网格 ![](/icons/65710de.gif) 优点:1、分布性 ![](/icons/65710dou2.gif) 各个公安局分布在区别 ![](/icons/65710de.gif) 地方 ![](/icons/65710dou.gif) 具有分布性 ![](/icons/65710dou2.gif) 2、异构性 ![](/icons/65710dou2.gif) 组成系统 ![](/icons/65710de.gif) 操作系统有Unix ![](/icons/65710dou.gif) 也有Linux和Windows ![](/icons/65710dou.gif) 操作系统是异构 ![](/icons/65710de.gif) ; 数据库有Oracle 也有SQL 或其他 ![](/icons/65710dou.gif) 数据库 也是异构 ![](/icons/65710de.gif) ![](/icons/65710dou2.gif) 3、用户透明 ![](/icons/65710dou2.gif) 对于用户来说 ![](/icons/65710dou.gif) 只需要提交相应 ![](/icons/65710de.gif) 服务请求 ![](/icons/65710dou.gif) 便会得到相应 ![](/icons/65710de.gif) 服务 ![](/icons/65710dou.gif) 不需要知道服务 ![](/icons/65710de.gif) 提供者 ![](/icons/65710dou.gif) 系统对用户是透明 ![](/icons/65710de.gif) ![](/icons/65710dou2.gif) 5 结束语 本文先叙述了网格 ![](/icons/65710de.gif) 相关术语 ![](/icons/65710dou.gif) 然后引 进了多代理 ![](/icons/65710de.gif) 技术 ![](/icons/65710dou.gif) 将多代理技术应用于开 放网格模型中 ![](/icons/65710de.gif) Web服务层 ![](/icons/65710dou.gif) 设计出基于多 代理 ![](/icons/65710de.gif) 网格服务模型 ![](/icons/65710dou.gif) 并描述了模型 ![](/icons/65710de.gif) 工作 原理以及模型 ![](/icons/65710de.gif) 优点 ![](/icons/65710dou2.gif) 创新观点:把代理技术运用于网格中 ![](/icons/65710dou.gif) 利用 堆优先权算法 ![](/icons/65710dou.gif) 设计出多过程算法保证服务 质量 ![](/icons/65710dou.gif) 并应用于 ![](/icons/65710yi.gif) 个实际 ![](/icons/65710de.gif) 项目中
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