可復用的基于移動代理的網管系統模型

摘要：提出了一種基于移動代理的可復用網管系統模型。這一模型的核心內容是任務代理、導航代理和代理池，通過這三個部分的協同工作來實現系統對于子網的透明性，即系統的可復用性；提出了多代理協作和多代理分組傳輸的優化方法，通過優化，改善該模型下系統的運行性能。實驗結果表明，該模型有效地屏蔽了子網差異性，提高了網管系統的運行效率。

關鍵詞：移動代理； 可復用性； 網絡管理； 多代理協作

中圖分類號：TP393.07文獻標志碼：A

文章編號：1001－3695(2008)03－0876－02

在網絡管理系統的研究中，傳統的解決方式是管理者／代理模式。這種模式擴展性較差，且管理者與代理之間的通信頻繁，網絡通信量較大，影響系統運行性能；同時也不支持離線狀態下的系統運維。在移動代理技術發展和相對成熟以后，應用移動代理技術實現的網管系統較傳統模式要優秀得多。首先，移動代理作為一段獨立的程序具有一定的智能性和重構性，大大提高了網管系統的可擴展性；其次，移動代理的遷移特性使得管理站與被管節點之間的通信次數、通信量減少，大大提高了系統運行效率；同時還保證了系統在離線狀態下的運維。

基于移動代理的網管系統發展至今，也經歷了幾個階段。最早的模型是一種扁平式的移動代理網絡結構，后來有學者提出分域概念，使網絡結構出現層次化，而將這種模式進一步發展，出現了真正的層次化基于移動代理的網絡結構，也有效地兼容了已有網管系統。所有的這些模式的不同都體現在管理站對被管節點的直接或間接的管理方式上的不同，從而達到提高系統運行效率和適應大型網絡能力的目的。對于大型網絡中異構子網的支持卻較少提到。本文結合以上所述的系統模型，提出了一種構建可復用于異構子網的基于移動代理的網管系統解決方案，并提出建立層次化的移動代理運行環境，更有效地完成了復雜的網絡管理任務[1， 2]。

1 可復用的基于移動代理的網絡管理系統模型

可復用的基于移動代理的網管系統模型采用層次化網絡結構，在管理站、網關和被管節點中植入移動代理運行環境（mobile agent execution environment，MAEE），在管理站中引入任務代理，在網關中引入代理池和導航代理，如圖1所示。

管理站包含一個用于網絡管理的圖形用戶界面（GUI）、一個完成各種網絡管理任務的移動代理代碼庫以及一個裝配工廠用于將移動代理和一定的策略配置如路由等裝配起來以發送到目標子網完成管理任務。

MAEE 是支持移動代理的重要平臺，它完成移動代理的創建、運行、傳送、認證、接收和保護等功能，為移動代理提供位置透明、便于控制、安全可靠的運行環境。因為任務代理、導航代理和代理池之間的主從性、包含性、繼承性很復雜，所以在本模型中，MAEE要符合層次化設計。層次化是指一個移動代理可以被另一個移動代理所包含，被包含的移動代理稱為子代理，包含子代理的移動代理稱為父代理，子代理也可稱為父代理的內部代理。系統中的任務代理就是子代理，導航代理則是父代理。父代理可攜帶子代理在網間節點作遷移；同時，父代理還可以調用子代理的方法，這些方法包括信息管理接口、遷移至其他節點的接口以及銷毀接口，相反，子代理不可調用父代理的任何方法[3， 4]。

在這樣一個網絡結構中，真正使網管系統具備可復用性的核心部分是任務代理、導航代理和代理池。任務代理、導航代理和代理池是移動代理的三種類型，它們都具備移動代理的全部特性，同時又有不同的作用。任務代理是與具體管理任務相關的代理，它可以在被訪問節點上執行它的管理任務。任務代理可以由一個子網遷移到另一個子網，而無須了解所到子網的拓樸結構；導航代理是與遷移路徑相關的代理，不具有任何具體的管理任務應用程序。它裝載并指引一個或多個任務代理在多個目的節點間遷移；代理池安裝在目標子網的網關上，完成導航代理的生成、克隆、保存、銷毀和路線預定義等功能，如圖2所示。

當用戶通過GUI發動一個網絡管理操作時，管理站會根據請求指令在移動代理代碼庫中尋找相匹配的移動代理程序。如果代碼庫中沒有此類代理程序，則由MAEE生成一個特定的移動代理，并裝配上相應的管理任務，形成一個任務代理。此代理程序可隨即寫入代碼庫中，以備下次使用。

如圖2（a）所示，當任務代理遷移至目標子網的網關時，網關中的代理池會尋找或生成一個特定遷移路徑的空閑導航代理，將任務代理裝載到導航代理中；圖2（b）描述了導航代理攜帶著任務代理，按照代理池預設的遷移路徑，逐一到達目的節點，從而完成網管任務。

這樣，任務代理與導航代理職責分開，任務代理只注重于管理任務的完成，不去管在目標子網中該如何遷移，而導航代理注重按照代理池預設的路徑在子網中遷移，不必在意在這些節點上執行哪些操作。管理者可以在不考慮各個子網之間差異性的情況下分派任務代理，完成網絡管理任務，從而實現了系統的可復用性。

2性能優化

2．1多代理協作

層次化的移動代理運行環境的代理層次和代理間遷移的特性有效地實現了網管系統的可復用性。多代理協作可以進一步提高網管系統的運行效率。當任務代理到達目標子網后，在導航代理的指引下，按照一定的路線在子網節點間遷移，最后匯總所采集的信息，然而這樣做比較浪費通信帶寬，具有較大的延遲，使系統運行效率降低。為了解決這一問題，可采用多代理協作的原則。將任務代理需要遍歷的多個節點分成若干組，針對每一個組生成一個從代理，這個從代理繼承自任務代理（此時的任務代理可稱為主代理），可完成主代理的所有指定任務，不同的是它的遍歷節點較少。這樣，多個從代理在各自的節點間遷移，完成管理任務，最后上報給主代理[5， 6]，從而有效地節省了系統運行的時間，如圖3所示。

此優化方法會增加一定的通信量，但對系統的運行時間并不會造成大的影響，因為多代理是在子網內部協作，而子網的帶寬較大，所增加的通信量對系統運行時間影響很小，遠遠小于所節省下來的時間。在后面的實驗結果可以證實此結論。

當任務代理要完成的任務存在多個節點間的因果關系時，任務代理則必須依次在節點間遷移，不可同時執行，也不可變換遷移次序。這種情況下，不可以采用多代理協作的機制。

2．2多代理分組傳輸

經過對網絡帶寬實際情況的廣泛細致研究發現，通常情況下，子網作為更小一些的網絡單元，網絡帶寬相對較寬，通信數據量的增大對通信效率影響不大，可以承受較大的通信量；而如圖1所示的模型中，從管理站到子網網關之間的網絡，通常帶寬相對較窄，通信數據量的變化較明顯地影響通信效率，甚至會出現網絡擁塞。不僅如此，任務代理在派遣至子網時的體積雖然不大，但在子網中完成管理任務后，通常會攜帶大量任務反饋信息，在窄帶寬的網間傳輸數據量大的數據包很容易出現擁塞現象。

針對這一問題，本文依照分組傳輸的機制，將攜帶大量信息的任務代理分組分成若干體積較小的代理包，每個代理包也是一個移動代理，只是攜帶的數據量小很多，因此可以順利完成遷移。傳輸完畢后，在管理站中重新組合各個代理包，以讀取反饋信息，如圖4所示。同時，分組傳輸還有助于實現斷點續傳的功能[7]。

此方法可以有效地減少擁塞現象，但是分組越多，在管理站一側系統的處理時間會增加。管理站的計算能力遠比移動代理的計算能力大得多，所以與單代理傳輸相比，總體性能還是得到提高，且分組越多，提高越明顯。在后面的實現結果中可以證實此結論。

3實驗驗證與結果分析

3．1網絡設置

本節以網絡管理中的故障管理為實驗實例，收集子網中各節點的故障日志。網絡規模由1個管理者節點、1個子網網關節點和20個子網網內節點組成。實驗比較了基于管理者／代理模式的網管模型、未使用優化的基于移動代理的可復用網管模型和使用了上述兩種優化方法的基于移動代理的可復用網管模型的系統運行性能。每一個網內節點所產生的故障日志為1 MB，子網為10 Mbps的以太局域網。多代理分組上限為500 KB，即每500 KB的數據量劃分一個代理包。

3．2性能參數

本文通過系統運行時間（t）這一性能參數來分析網管系統運行性能。系統運行時間（t）是指從管理者節點向子網網關節點發送網管任務請求開始，到最終收集到子網網內所有節點的故障日志為止所歷經的總時間。

3．3實驗結果

圖5描述了子網網內節點個數變化時，三種模型的網管系統運行時間的變化情況。隨時節點數目的增加，三種模型的系統運行時間都增大，但是基于管理者／代理模式的網管模型增加的幅度最大，使用優化后的基于移動代理的可復用網管模型幅度最小。這是由于在管理者／代理模式下，每收集一個節點的日志，管理者均需要向該節點發送指令，等結果返回后再向下一個節點發送指令，這樣使得交互過于頻繁，從而導致網絡通信量的增大，系統運行時間也會增大；而基于移動代理的網管模型則只需要管理者發送一次指令，即可完成所有節點的結果返回，大大減小了網絡通信量，節省了網絡帶寬，縮短了系統運行時間。在不使用優化方法時，一個代理遍歷所有節點，使代理在節點間遷移時攜帶的日志信息量逐漸增大，當節點數量較大時，會大大占用網絡帶寬，影響系統運行性能；而使用優化方法后，多代理有效地分割了大信息量，降低了網絡帶寬占有量，提高了網管系統的運行效率，進而縮短系統運行時間。

4結束語

本文提出了一種在異構網絡環境下可復用的基于移動代理的網絡管理系統模型。在將移動代理分為導航代理、任務代理和代理池三種類型的情況下，進一步使用了多代理協作和多代理分組傳輸的優化方法，從而改善系統運行性能。通過實驗比較了基于服務器／代理模式的網管模型和基于移動代理的可復用網管模型的系統運行性能。實驗結果表明，采用了本文提出的基于移動代理的可復用網關模型的系統運行效率得到了改善。

圖4多代理分組傳輸示意圖圖5實驗結果數據圖

參考文獻：

[1]SATOH I. A framework for building reusable mobile agents for network management[C]//Proc of Network Operations and Management Symposium.[S.l.]: IEEE/IFIP， 2002:51－64.

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[3]SATOH I. A formalism for hierarchical mobile agents[C]//Proc of International Symposium on.Software Engineering for Parallel and Distributed Systems， 2000 :165172.

[4]SATOH I. Building ceusable mobile agents for network management[J]. IEEE Trans on Systems， Man and Cybernetics， 2003，33(3):350－357.

[5]QU Wenyu， SHEN Hong. Mobile agentbased execution modeling[C]//Proc of the 4th International Conference on Hybrid Intelligent Systems. 2004:148153.

[6]SATOH I. Selection of mobile agents[C]//Proc of the 24th International Conference on Distributed Computing Systems. 2004:484－493.

[7]于海燕， 李焱， 張霞. 一個企業內部網絡的移動代理平臺的設計與實現[J]. 計算機應用研究，2004，21(3)：188190.

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