基于分布式多Agent仿真平臺(tái)的云服務(wù)自組織管理及算法

陳奕延

（北京理工大學(xué)，自動(dòng)化學(xué)院 北京 100081）

1 云計(jì)算的服務(wù)模式和云平臺(tái)部署使用分析

隨著當(dāng)前的云計(jì)算平臺(tái)的廣泛推進(jìn)和大規(guī)模運(yùn)用，云資源的數(shù)量等級(jí)已經(jīng)以指數(shù)等級(jí)翻番，這些資源一般都沒(méi)有進(jìn)行集中，為此需要在云服務(wù)器中及時(shí)處理好各種功能的設(shè)置工作，保障云服務(wù)能夠在相似的質(zhì)量層面上進(jìn)行高速運(yùn)轉(zhuǎn)，為當(dāng)前的云服務(wù)發(fā)展提供更加可靠的基石，保證在對(duì)云資源進(jìn)行大數(shù)量級(jí)運(yùn)用的時(shí)候進(jìn)行分配和加載。云資源在管理過(guò)程中要及時(shí)了解云資源的應(yīng)用管理部署情況，隨著云資源數(shù)量的增加，云計(jì)算需要實(shí)現(xiàn)良好動(dòng)態(tài)持續(xù)性管理，優(yōu)化對(duì)于云環(huán)境面臨的各種環(huán)境問(wèn)題，為此，云服務(wù)自組織管理方法由此產(chǎn)生去，其實(shí)現(xiàn)框架如圖1所示。

圖1 云服務(wù)自組織管理實(shí)現(xiàn)框架

2 云服務(wù)自組織管理的過(guò)程

主要分為（1）服務(wù)登記階段；（2）服務(wù)監(jiān)控階段；（3）自主決策階段；（4）服務(wù)請(qǐng)求調(diào)用階段。在服務(wù)登記階段，模塊會(huì)根據(jù)管理者的語(yǔ)義和邏輯來(lái)確定服務(wù)的針對(duì)性管理關(guān)系，如果模塊本身和管理者取向角度一致的話，信息就會(huì)被放置到服務(wù)池中存儲(chǔ)；在進(jìn)行下一步的監(jiān)控階段時(shí)，當(dāng)服務(wù)自身的關(guān)系進(jìn)行確定之后，傳感器本身可以對(duì)服務(wù)的配置信息以及服務(wù)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控；在自主決策階段，主要通過(guò)決策單元向服務(wù)池查詢相關(guān)服務(wù)，如果找到滿足需求的服務(wù)則提供服務(wù)；服務(wù)自身的請(qǐng)求步驟主要就是指代分析單換核心進(jìn)行自主決策單元角度的觸發(fā)過(guò)程，并且根據(jù)當(dāng)前自主決策的結(jié)構(gòu)來(lái)命令服務(wù)器調(diào)用相應(yīng)的滿足服務(wù)關(guān)系的管理服務(wù)，并把調(diào)用的結(jié)果反饋給客戶。全部過(guò)程如圖2所示。

圖2 自組織管理實(shí)體的自主管理過(guò)程

3 多Agent系統(tǒng)介紹及其主體模型

多Agent系統(tǒng)并不是指代一個(gè)單一的個(gè)體框架，而是指代分布在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的多個(gè)問(wèn)題求解器本身進(jìn)行非緊密結(jié)合框架下的大型復(fù)雜系統(tǒng)構(gòu)建，這些問(wèn)題求解器之間有相互的作用，通過(guò)互相協(xié)作可以解決當(dāng)前因?yàn)閱我坏那蠼馄髻Y源不足而無(wú)法進(jìn)行處理的復(fù)雜問(wèn)題。每一個(gè)Agent本身都具有相對(duì)來(lái)說(shuō)有限的資源以及對(duì)應(yīng)的問(wèn)題求解能力以及分配的資源，但是并沒(méi)有全局協(xié)作的合作機(jī)制觀點(diǎn)。從系統(tǒng)整體角度上來(lái)說(shuō)并不存在全局的控制，也就是說(shuō)，控制分布知識(shí)以及對(duì)應(yīng)的的數(shù)據(jù)都是相對(duì)分散的，計(jì)算處理過(guò)程也是沒(méi)有進(jìn)行同步的。下面我們通過(guò)無(wú)人機(jī)群角度來(lái)探索多Agent系統(tǒng)的框架構(gòu)建，如圖3所示。

圖3 多agent系統(tǒng)集群對(duì)抗總體框架

多Agent系統(tǒng)其最關(guān)鍵的主體模型是對(duì)當(dāng)前整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)建下的單獨(dú)Agent進(jìn)行針對(duì)性的定義及分別說(shuō)明處理，從概念角度上進(jìn)行針對(duì)Agent知識(shí)框架行為在計(jì)算機(jī)當(dāng)前系統(tǒng)中的表現(xiàn)形式和實(shí)現(xiàn)構(gòu)架。整個(gè)多Agent系統(tǒng)本身的全局承諾一般來(lái)說(shuō)是針對(duì)于組織結(jié)構(gòu)框架、組織過(guò)程框架的約束，以及針對(duì)性的構(gòu)建下策略本身的組合和集合處理。在這個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中，每一個(gè)Agent的clip_image002須滿足這組約束和策略中與clip_image004相關(guān)的部分。

系統(tǒng)的全局承諾如下：

clip_image006

clip_image008：組織模型

clip_image010：組織結(jié)構(gòu)

clip_image012：組織原則

clip_image014

clip_image016：智能主體集合（構(gòu)成組織的基本成員）

clip_image018

clip_image020：組織職能集合

clip_image022，clip_image024clip_image026表示各種職能的定義。

clip_image028：責(zé)任分配的集合，表示clip_image020[1]在clip_image016[1]中的分配狀況。

若clip_image030clip_image032表示主體clip_image034能夠完成clip_image024[1]所定義的職能，則主體

clip_image034[1]能夠承擔(dān)的所有職能可用一個(gè)集合來(lái)表示：

clip_image037

clip_image039

即clip_image041表示主體clip_image034[2]在組織結(jié)構(gòu)中的能力。

clip_image043

clip_image045：組織目標(biāo)集合。

clip_image047

clip_image049：

針對(duì)性提供某種組織構(gòu)建下的成員相互之間的交集情況集合。這種相互關(guān)系的定義可以擴(kuò)展至相關(guān)聯(lián)職能權(quán)限以及針對(duì)性的通信和對(duì)應(yīng)的位置等等地方，并且針對(duì)相對(duì)來(lái)說(shuō)不同領(lǐng)域的關(guān)系呈現(xiàn)出更多的形式。

clip_image051 clip_image053則可以表示出當(dāng)前承擔(dān)出某一種組織職能構(gòu)建下的主體相互之間存在的特定關(guān)系，也就是第I種關(guān)系。clip_image055則可以表示出一種針對(duì)性的二元關(guān)系環(huán)境相對(duì)性質(zhì)約束構(gòu)建條件，而與此同時(shí)，clip_image057則可以表示出針對(duì)性的關(guān)系進(jìn)行成立的論域構(gòu)建。

clip_image059表示{clip_image061且x滿足性質(zhì)clip_image055[1]}

clip_image063：系統(tǒng)作用的外部環(huán)境

clip_image065

clip_image067

clip_image069：知識(shí)分布策略

clip_image071：任務(wù)分布策略

clip_image073：協(xié)作控制策略

clip_image075：通信控制策略

clip_image077：沖突消解策略

clip_image079：可靠性策略

設(shè)clip_image081表示clip_image004[1]的概念模型，clip_image084表示MAS組織模型clip_image008[1]中與clip_image004[2]相關(guān)的部分承諾，則MAS系統(tǒng)可形式化地表示如下：

clip_image087

即：一個(gè)MAS系統(tǒng)由滿足組織模型定義的全局承諾的所有主體構(gòu)成。

主體德的內(nèi)部狀態(tài)和主要智能活動(dòng)表示如下：

clip_image089

且clip_image081[1]滿足clip_image084[1]

clip_image091：clip_image004[3]內(nèi)部的數(shù)據(jù)庫(kù)

clip_image094：clip_image004[4]內(nèi)部的知識(shí)庫(kù)

clip_image096：clip_image004[5]內(nèi)部的意圖庫(kù)

clip_image098：clip_image004[6]局部行為的能力

clip_image100：clip_image004[7]協(xié)調(diào)控制能力

clip_image102：clip_image004[8]通信能力

clip_image104：clip_image004[9]感知和模型化其他主體及外部環(huán)境clip_image063[1]的能力

clip_image106：clip_image004[10]解決沖突和不一致觀點(diǎn)的能力

4 云服務(wù)自組織管理算法

這種算法主要針對(duì)當(dāng)前云服務(wù)本身環(huán)境以及針對(duì)性的內(nèi)部狀態(tài)變化，或者說(shuō)是矜理過(guò)程變化構(gòu)建框架下的自組織管理過(guò)程進(jìn)行針對(duì)性的具體描述，這種算法通過(guò)服務(wù)組織管理組以及針對(duì)性的對(duì)應(yīng)語(yǔ)義樹(shù)，以及初始管理者進(jìn)行參數(shù)輸入的恒定標(biāo)準(zhǔn)默認(rèn)選擇，并且以更新了的服務(wù)管理組進(jìn)行輸出的對(duì)象構(gòu)建：

當(dāng)前的服務(wù)或者針對(duì)性的環(huán)境發(fā)生了變化之后，服務(wù)管理者本身將會(huì)對(duì)這種變化進(jìn)行感知，這些獲得了感知的服務(wù)管理就會(huì)根據(jù)當(dāng)前的變化類型進(jìn)行自發(fā)形式角度構(gòu)建下的交互協(xié)商處理，并根據(jù)得出的結(jié)果分別針對(duì)性的調(diào)整對(duì)應(yīng)的各自代理的云服務(wù)項(xiàng)目。如果外界的應(yīng)用或者服務(wù)管理進(jìn)行請(qǐng)求之后，服務(wù)管理者就會(huì)根據(jù)各自對(duì)應(yīng)的管理職能和管理范圍內(nèi)容進(jìn)行針對(duì)性管理者的尋找，病基于協(xié)商角度進(jìn)行服務(wù)對(duì)外擴(kuò)展。云服務(wù)提供服務(wù)的方式如圖4所示。這里順便介紹一下云服務(wù)自組織管理算法。

圖4 云服務(wù)提供服務(wù)的過(guò)程

輸入:服務(wù)管理者組MG={ma1，ma2…，man}，服務(wù)語(yǔ)義樹(shù) STtree={st1，st2，…stn}，內(nèi)部狀態(tài)IS={IS1，is2，…ism}，外部狀態(tài)OS=｛os1，os2，…osk｝，初始管理者ima;

輸出：己更新的服務(wù)管理者組 MG

1. begin

2. if變化狀態(tài)CS=IS then

3. {CMG^CSTree^FindChangedManageriMGySTree)

4. MG^adcUMGMG-CMG)

5. for所有cmti，和c外，其中，cmai，€CMG，CST1€STree do

6. InteractWithOthers^ma^CSTree^CMG-cma^

7. MG'=add(MGUpdateManager{cma h cst^)

8. end for

9. else if 變化狀態(tài) cfeOSthen

10. (mQj^tj)-lnteractWithEachToFindOneManager{MG y STree)

11. MG^addiMGMG-cma，)

12. 服務(wù)s=CoordinateAndGefService(maj，ima)

13. MG，-add(MGUpdateManagerlVithNewService(ma j t stjs))

14. end if

15. 返回 MG’

16.end

5 基于多Agent系統(tǒng)的云服務(wù)自組織管理模型

基于多Agent系統(tǒng)的云服務(wù)自組織管理模型中，需要根據(jù)Agent系統(tǒng)技術(shù)提高云服務(wù)的管理模式應(yīng)用，同時(shí)需要根據(jù)客戶部分需求，提高針對(duì)客戶服務(wù)資源需求分析，有效保障部分Agent系統(tǒng)的服務(wù)資源模式處理，同時(shí)針對(duì)服務(wù)代理和服務(wù)管理者要提高云服務(wù)管理核心層面問(wèn)題的分析能力。由許多個(gè)分布式Agent系統(tǒng)搭建的智能仿真平臺(tái)稱為分布式Agent仿真平臺(tái)，如圖5所示。

一般情況下針對(duì)服務(wù)管理者的Agent系統(tǒng)為了更好實(shí)現(xiàn)云服務(wù)管理功能，針對(duì)每個(gè)服務(wù)管理者都需要提高類型職責(zé)處理，保障管理者能夠擁有充足時(shí)間和管理特定服務(wù)，提高管理者的服務(wù)管理水平。同時(shí)我們還需要根據(jù)針對(duì)性的服務(wù)管理請(qǐng)求進(jìn)行針對(duì)性的服務(wù)模式優(yōu)化，對(duì)管理者本身的水平進(jìn)行強(qiáng)化和針對(duì)性提升，根據(jù)當(dāng)前的服務(wù)環(huán)境以及所需要的服務(wù)狀態(tài)進(jìn)行服務(wù)對(duì)象的管理針對(duì)當(dāng)前的應(yīng)用服務(wù)模式構(gòu)建，我們需要提升管理者本身的服務(wù)管理組織工作，對(duì)不同環(huán)境變化下的不同針對(duì)性處理模式進(jìn)行強(qiáng)化，隨時(shí)準(zhǔn)備平衡各方面的需求。

一般時(shí)候服務(wù)代理Agent系統(tǒng)是通過(guò)當(dāng)前應(yīng)用服務(wù)的方式獲取代理的，可以基于解析角度應(yīng)用實(shí)現(xiàn)對(duì)于數(shù)據(jù)服務(wù)管理，還可以很好提高信息管理情況認(rèn)識(shí)，保障服務(wù)管理合理化處理，針對(duì)服務(wù)代理要保障服務(wù)高效性。針對(duì)云服務(wù)部分構(gòu)成中，要切實(shí)提高每個(gè)云中服務(wù)代理類型服務(wù)管理，保障服務(wù)管理要根據(jù)職責(zé)和能力做好及時(shí)分類管理處理。如圖6所示。

圖6 云服務(wù)AGENT應(yīng)用例圖

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)云服務(wù)的發(fā)散性、動(dòng)態(tài)演化和異構(gòu)特征認(rèn)識(shí)，為了更好地確保云服務(wù)能夠適應(yīng)多樣化應(yīng)用需求，需要不斷提高持續(xù)性變化云環(huán)境認(rèn)識(shí)，云服務(wù)需要更加靈活和自主方法來(lái)有效針對(duì)服務(wù)管理、分配和提供良好服務(wù)模式。本文通過(guò)分布式Agent系統(tǒng)的云服務(wù)自組織管理方法分析，提出需要在云服務(wù)中不斷提高服務(wù)管理者軟件Agent系統(tǒng)管理，同時(shí)還要不斷提高針對(duì)云服務(wù)管理者的Agent系統(tǒng)環(huán)境喜愛(ài)的敏感性分析，優(yōu)化針對(duì)服務(wù)管理者的信息感知和監(jiān)控工作，促進(jìn)云服務(wù)管理中針對(duì)數(shù)據(jù)信息和應(yīng)用需求量的認(rèn)識(shí)。利用分布式多Agent系統(tǒng)可有效促進(jìn)云服務(wù)管理水平，優(yōu)化適應(yīng)云環(huán)境，提高云服務(wù)水平。

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