嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的移動(dòng)Agent問題探討

1 引言

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的迅速發(fā)展以及移動(dòng)計(jì)算終端的大量普及，使得人們隨時(shí)隨地訪問任何所需信息成為可能。對(duì)于傳統(tǒng)的分布式計(jì)算以及分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的研究都是基于有線網(wǎng)絡(luò)和固定主機(jī)的，采用了一些如固定網(wǎng)絡(luò)連接、對(duì)等通信代價(jià)、主機(jī)結(jié)點(diǎn)固定不變等默認(rèn)的隱含假設(shè)。若計(jì)算結(jié)點(diǎn)在自由移動(dòng)的過程中與網(wǎng)絡(luò)建立連接，則上述這些假設(shè)條件不再成立，由此需要一種更加復(fù)雜、靈活的分布式計(jì)算環(huán)境，因此研究移動(dòng)計(jì)算以及移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)成為一個(gè)新興的熱點(diǎn)領(lǐng)域。

移動(dòng)Agent作為一種前沿技術(shù)，也是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。近年來國(guó)內(nèi)外對(duì)移動(dòng)Agent技術(shù)研究的投入都非常大，并且在移動(dòng)Agent的并行計(jì)算、移動(dòng)Agent系統(tǒng)安全、多Agent建模等方面都有突出成果。移動(dòng)Agent作為一種可攜帶執(zhí)行代碼和數(shù)據(jù)的遷移對(duì)象，帶有一定的智能性，能夠自主結(jié)合客戶機(jī)和服務(wù)器的知識(shí)，并在服務(wù)器上進(jìn)行推理以確定自己的下一步工作。其次移動(dòng)Agent對(duì)于用戶沒有實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)連接的要求，僅僅是在發(fā)送請(qǐng)求和接受結(jié)果時(shí)需要網(wǎng)絡(luò)連接，可以大幅減少無線通信網(wǎng)絡(luò)上的通信流量，基于移動(dòng)Agent具有的這些優(yōu)勢(shì)，在嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)中引入移動(dòng)Agent技術(shù)并進(jìn)行研究探討，具有一定的價(jià)值。

2 移動(dòng)Agent技術(shù)

移動(dòng)Agent是一個(gè)代替人或其它程序執(zhí)行某種任務(wù)的程序,它在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中能自主地從一臺(tái)主機(jī)移動(dòng)到另一臺(tái)主機(jī)[1],該程序能夠選擇何時(shí)、何地移動(dòng)，在移動(dòng)時(shí)該程序可以根據(jù)要求掛起其運(yùn)行,然后轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)的其它地方重新開始或繼續(xù)執(zhí)行,最后返回結(jié)果和消息。移動(dòng)Agent具有自治性、移動(dòng)性、智能性、異步計(jì)算性等特性。

從實(shí)現(xiàn)技術(shù)的角度看,移動(dòng)Agent系統(tǒng)主要由移動(dòng)Agent平臺(tái)(MAE)和移動(dòng)Agent(MA) 組成。移動(dòng)Agent平臺(tái)是一個(gè)虛擬機(jī),通常被稱為移動(dòng)Agent服務(wù)器,為移動(dòng)Agent的移動(dòng)和執(zhí)行提供執(zhí)行環(huán)境，為移動(dòng)Agent的發(fā)射、接收、恢復(fù)、安全管理和服務(wù)調(diào)用等提供基礎(chǔ)設(shè)備設(shè)施。移動(dòng)Agent攜帶完成計(jì)算任務(wù)所需的代碼和數(shù)據(jù)以及Agent的運(yùn)行狀態(tài)，在網(wǎng)絡(luò)上不同主機(jī)之間遷移并完成相應(yīng)的動(dòng)作，移動(dòng)Agent遷移示意圖如圖1。

將移動(dòng)Agent技術(shù)應(yīng)用于嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)主要具有如下一些優(yōu)勢(shì)：

1）移動(dòng)Agent可以減少通信網(wǎng)上的流量。將任務(wù)請(qǐng)求通過Agent移動(dòng)到服務(wù)器端執(zhí)行，使得Agent不經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸這個(gè)中間環(huán)節(jié)而直接訪問服務(wù)器資源，任務(wù)在遠(yuǎn)地執(zhí)行完后直接返回結(jié)果，從而降低系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的依賴，這恰好適合移動(dòng)計(jì)算環(huán)境所具有的斷接性的特點(diǎn)；2）移動(dòng)Agent可以異步計(jì)算。移動(dòng)Agent不需要統(tǒng)一的調(diào)度，由用戶創(chuàng)建的移動(dòng)Agent可以異步的在不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行，對(duì)于相對(duì)復(fù)雜的任務(wù)，用戶還可以創(chuàng)建多個(gè)Agent，同時(shí)在相同或不同的節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行，不需要客戶端與主機(jī)永久連接。也恰好適合移動(dòng)計(jì)算環(huán)境所具有的低帶寬和弱可靠性的特點(diǎn)；3）移動(dòng)Agent可以方便的訪問異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)。在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中存在一些異構(gòu)的環(huán)境，此時(shí)如果采用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問方式，往往需要客戶端預(yù)先安裝多種類型的數(shù)據(jù)庫(kù)連接驅(qū)動(dòng)程序，并在訪問時(shí)執(zhí)行這些連接驅(qū)動(dòng)程序，這會(huì)大大增加移動(dòng)終端的負(fù)載[2]，因此，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問方式很難適用于移動(dòng)計(jì)算環(huán)境中移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問，但由于移動(dòng)Agent本身的特性卻使得訪問異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)較其他方式更加方便；4）移動(dòng)Agent可以方便的實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡。移動(dòng)Agent能攜帶自身的代碼從一個(gè)平臺(tái)移動(dòng)到另一個(gè)平臺(tái)，在目的主機(jī)上也無需預(yù)先安裝就能運(yùn)行，因此移動(dòng)Agent可以方便的實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡。

3、 基于移動(dòng)Agent的移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的基于Agent的移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)一般采用如圖2所示的客戶層、客戶Agent層、服務(wù)器Agent層、服務(wù)器層的體系結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能對(duì)移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)復(fù)制與緩存、斷接期間的管理、減少客戶與服務(wù)器之間的通信量等方面都能提供有效的支持。但該體系結(jié)構(gòu)對(duì)于服務(wù)器之間的協(xié)同工作、客戶端在網(wǎng)絡(luò)中的自由移動(dòng)等方面不能提供理想的支持，對(duì)此，本文采用一種更加靈活的體系結(jié)構(gòu)。該體系結(jié)構(gòu)對(duì)傳統(tǒng)的基于Agent的移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行擴(kuò)充，在客戶機(jī)和服務(wù)器之間加入一個(gè)新的層次移動(dòng)Agent層。如圖3所示。

其中客戶Agent層主要負(fù)責(zé)本地緩存以及本地事物的管理；移動(dòng)Agent層根據(jù)客戶Agent提出的任務(wù)請(qǐng)求完成相應(yīng)的功能并返回結(jié)果；服務(wù)器Agent主要負(fù)責(zé)提供數(shù)據(jù)訪問接口?；谝苿?dòng)Agent的移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)成如圖4所示。

注: MSS: Mobile Support Station(具有無線通信接口的支持移動(dòng)計(jì)算機(jī)的固定節(jié)點(diǎn))

SVR: Server(固定主機(jī)) LDB: Local Database(本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù))

MA: Mobile Agent (移動(dòng)代理) MC: Mobile Client(移動(dòng)客戶)