基于移動ＡＧＥＮＴ系統的網絡分布式數據訪問

摘要：給出了一個訪問網絡數據庫的移動Agent的系統，該系統建立在ECP協議和移動Agent基礎上，用純JAVA代碼實現，利用ECP在提高通信效率的情況下訪問網絡分布式數據庫。

關鍵詞：ECP；Aglet；Mobile Agent

中圖法分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044(2008)22-595-02

Accessing Distributed Database on Internet Based on An Mobile Agent System

GAO Jing-yu

(School of Information Engineering，Wuxi Institute Commerce，Wuxi 214153，China)

Abstract:This paper gives a mobile agent system which is applied to access distributed databases on internet.The system is designed on java codes，using mobile agents and a Expanded Commit Protocol (ECP) to execute distributed transactions on different sites on internet.The ECP can greatly increase the efficiency of communication.

Key words: ECP; Aglet; Mobile Agent

1 引言

在網絡中，數據庫訪問的過程一般如下：客戶端發送請求到服務器，服務器接受請求并進行處理，再把結果返回給客戶端。隨著客戶端和請求的增加，這種過程很可能引起網絡和服務器阻塞。在這里，我們引進一種移動AGENT[1-2]模式。移動AGENT是一個程序實體，具有自治性、協作性和移動性。由于關于移動AGENT的定義在許多文章中已有描述，在這里我們不再贅述。

移動AGENT模式是利用移動AGENT的各種特性，滿足客戶端對服務器的請求和服務器對客戶端的服務。移動AGENT有以下優點：1)當一個移動AGENT漫游網絡時，不要求網絡是連接的，即可以斷開，僅當傳送AGENT和AGENT之間進行通信時，才要求網絡連接；2)移動AGENT能自動地選擇它的下一個站點，也就是，當它需要的站點發生變化，例如關閉，它可以自動找到另一個適合它的站點；3)移動AGENT能夠攜帶客戶端的任務遷移到所要去的站點并在本地執行，這時，網絡是可以斷開的。本篇文章將介紹一個基于移動AGENT的系統來訪問網絡中的分布式數據庫系統。

2 系統結構

2.1 The Aglet API

為實現AGENT系統的功能，我們采用JDK(java 開發工具包)和IBM Aglet System Development Kits(ASDK， Aglet 系統開發工具包 )[3-4]來開發移動AGENT。Aglet，是一種移動AGENT，一種JAVA對象 。The Aglet API[2]是基于JAVA的，包括一系列的類和能生成移動AGENT的接口，在JAVA中反映了Applet模式，因而，生成的移動Agent能利用JAVA Applet的方法和策略。ASDK提供了Tahiti，它是一個Aglet服務器，能在每個站點建立執行Aglets的執行環境。每個Aglet可以移動到每個安裝有Tahiti的站點。為訪問本地數據庫，本系統利用了JDBC-ODBC橋路驅動器（圖1）JDBC-ODBC橋能將JDBC API請求翻譯成ODBC請求，并將請求發送到已安裝在目的站點的ODBC驅動器上。雖然這種方法要求預先在本地數據庫上安裝一個ODBC驅動器，可能造成更多的系統開銷，但它對大多的DBMSs（數據庫系統）是方便的，因為安裝具體的ODBC是很容易的。另外，當數據庫是由不同廠家提供因而需要不同的JDBC驅動器時，它更方便一個Aglet訪問不同站點上的多類型數據庫。

2.2 利用多移動AGENT來執行一個分布式事務

在本系統中，生成的移動Agent一般攜帶一個分布式任務。當這個任務需要在多個不同的分布式站點上執行時，一種方法是讓移動Agent 從一個站點移動到另一個站點，但這種方法會降低效率。為此，我們建議：將那個移動的Agent作為主Agent，然后她生成許多子Agent并發送到相關的站點，每個子Agent攜帶一個子任務訪問一個站點的本地數據庫，所有子Agent并行執行。顯然，每個子Agent也是一個移動Agent，僅攜帶一個子任務并僅訪問一個站點。當一個子Agent接收命令和傳送結果時，它需要和主Agent進行通訊，辦法是通過發送消息的方法：SendMessage(message)。當每個子Agent到達站點時，它將發送消息給主Agent，包括它的ID和代理[4]。一旦主Agent得到這些信息，它會將任務和其他信息發送給子Agent作為應答。信息包括子Agent所在目的站點的本地數據庫用戶名、口令和數據庫URL(Uniform Resource Locator)，以便子Agent開始執行它的任務。這個過程由Aglet的信息系統來處理。

我們將主Agent 和它的子Agent之間的通信過程描述如下：

1)客戶端生成帶有任務的主Agent，他給子Agent分配任務。

2)移動Agnet生產并派遣許多子Agent去成分布式任務。

3)一旦一個子Agent到達它的目的站點，它會給主Agent發送消息。主Agent將回發子Agent訪問本地數據庫所需要的信息，諸如用戶賬號、密碼和數據庫URL。當子Agent收到這些信息時，它在本地安裝JDBC-ODBC橋驅動器，連接本地數據庫并執行它的任務。

4)當一個子Agnet完成它的任務時，它會給主Agent發送消息。

5)當所有的子Agent匯報它們的任務完成消息后，主Agent開始執行讀操作搜集所有結果。子Agent通過發送消息把結果傳給主Agent。

上述過程是基于2PC協議[5]，下面給出一個2PC協議的擴展。

3 The Expanded Commit Protocol(ECP)

基于2PC的通信協議一般來說能滿足分布式事務。然而，當大量的子Agent處理事務并要成功地向主Agent回傳結果時，這種模式的通信可能引起瓶頸。為了減少通信阻塞，我們引進另一種托管協議：The Expanded Commit Protocol (ECP)，它擴展了2PC，與2PC相似，ECP協議在執行上也有兩個階段：投票和決策。但是，2PC僅有兩個元素：合作者和參與者；ECP卻有3個元素：主Agent，通信Agent(CA)和子Agent。在ECP模式中，所有子Agent都分別群集在不同類中，如圖3，在每一類中，由一個通信Agent，即CA負責從同類的其它Agent中搜集投票和結果，并把一個投票和綜合的結果傳給主Agent，還負責向其它的成員廣播‘全托管’或‘全中止’的信息。一旦一個子Agent訪問了它本地的數據庫，它將向CA投票而不是向主Agent投票。投票信息是‘托管’或‘中止’。如果CA中止運行或收到屬于它的類中的任何成員的‘中止’投票。它將向主Agent投票‘中止’。無論何時，任何一個子Agent投票‘中止’，主Agent將向所有CA廣播并通過CA向全體子Agent廣播‘全禁止’。這種情況主 Agent的任務執行失敗。所有子Agent回滾它們的事務。如果同一類的每個子Agnet都成功的訪問了本地數據庫，這個類中的CA將向主Agent投票‘托管’。當所有CA投票‘托管’時，主Agnet向所有CA廣播‘全托管’，CA再向它的同類的其他成員廣播‘全托管’。那么所有子Agent將向它們的CA發送結果，CA將首先綜合、簡化結果并向主Agent傳送數據。

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圖2 2PC下的通信框圖圖3 ECP協議下的通信框圖

從原理上分析，在2PC協議下，主Agent從子Agent那里搜集結果時，它必須逐個應答（圖2）。當主Agnet正從一個工作Agent搜集結果時，其它的工作Agnet雖然完成了任務，但必須等待。然而，在ECP協議下（圖3），主Agent僅搜集了3個結果，因為CA已在前面完成了一部分工作，在不同類中的處理過程是并行處理。這就是為什么ECP性能較優越的原因。

4 結論

這篇文章提供了一個基本的移動Agnet系統和適合訪問網絡數據庫的托管協議。我們的方法可以歸納如下：采用JBDC-ODBC網橋，數據庫訪問獨立于任何JDBC驅動器以便分布式的任務可以在不同數據庫上執行。采用移動Agent方法，一同可以開赴客戶端和服務器之間的弱連接。當網絡斷開時，工作Agent可以遷移到另一個站點并通過發送消息來取得新命令和發送結果。一個分布式任務可以被發送到多工作Agnet去并行執行事務以提高效率。與之比較，Applet只能順序執行和訪問站點來完成同樣的分布式任務。通過群集子Agent，ECP協議能有效地縮小子Agnet和主Agent之間的通信瓶頸。

參考文獻：

[1] Karmouch A. and Horlait E.，Agent-based Multimedia Communication on Internet，Proceeding of the IEEE 1998 Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering，1998，pp.734-737.[EB/OL].

[2] Ziade F. and KarmouchA.， A Multimedia Transportable Agent System，Proceeding of the IEEE 1997 Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering，Engineering Innovation:Voyage of Discovery，May 1997，pp.233-236.[EB/OL].

[3] IBMASK 1.0.3，[EB/OL].URL:http://www.trl.ibm.co.jp/aglets/.

[4] Lange D B.，Oshima M.， Programming and Deploying Java Mobile Agent with Aglets，Addison-Wesley press，Reading，Massachusetts，USA，1998[EB/OL].

[5] 曹大軍. 移動Agent框架的設計及其關鍵技術[J].計算機工程及應用，2002(01):164.