基于移動(dòng)agent虛擬儀器系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)研究

　　在MAIVS的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，需要解決以下三個(gè)問題：系統(tǒng)的總體框架、使用的儀器數(shù)量及類型以及軟件實(shí)現(xiàn)[5]。軟件系統(tǒng)是虛擬儀器系統(tǒng)的核心部分。在虛擬儀器系統(tǒng)中軟件主要由功能軟件和虛擬面板控件兩部分構(gòu)成。前者主要包括硬件控制、采集卡控制、數(shù)據(jù)處理分析及顯示；后者包括虛擬顯示器、旋鈕、按鈕等。本文主要關(guān)注前者可按照功能封裝成獨(dú)立的agent的軟件模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，通過Aglets提供的通信機(jī)制在虛擬儀器系統(tǒng)中協(xié)調(diào)一致的工作。

圖2 MAIVS任務(wù)求解流程圖

　　圖2中的移動(dòng)agent環(huán)境，即agent的運(yùn)行環(huán)境是Aglets系統(tǒng)。移動(dòng)agent有兩種環(huán)境分配策略：一種是為每個(gè)移動(dòng)agent分配單獨(dú)的服務(wù)環(huán)境；另一種是為所有的移動(dòng)agent分配同一個(gè)服務(wù)環(huán)境。前一種分配策略具有更強(qiáng)的安全性，但會(huì)占用更多的資源[6]。agent分派管理器是移動(dòng)agent服務(wù)環(huán)境的中心部件。它將移動(dòng)agent正常運(yùn)行所需的各項(xiàng)服務(wù)正確分配給相應(yīng)的子模塊，包括建立移動(dòng)agent的執(zhí)行環(huán)境、啟動(dòng)服務(wù)等。此外，它還負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各子模塊間的相互工作，保證它們的正常運(yùn)行。靜態(tài)agent(Static agent，SA)主要完成agent分派管理器與用戶接口agent的交互。

　　移動(dòng)agent的任務(wù)求解過程如下：

　?、?源主機(jī)(主機(jī)A)根據(jù)用戶需要完成的檢測(cè)任務(wù)，通過用戶接口agent初始化欲創(chuàng)建的移動(dòng)agent的內(nèi)部狀態(tài)集、知識(shí)庫(kù)、約束條件等。

　?、?將代表用戶需求的特征表示寫入移動(dòng)agent的知識(shí)庫(kù)，設(shè)置最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間、每個(gè)站點(diǎn)停留時(shí)間、任務(wù)完成度、經(jīng)由節(jié)點(diǎn)的最大數(shù)目等約束條件。

　?、?ATP定義了移動(dòng)agent在各受控主機(jī)間遷移的語法和語義，具體實(shí)現(xiàn)了agent在服務(wù)環(huán)境間的遷移，包括移入和移出。移動(dòng)agent利用ATP完成與本地移動(dòng)agent服務(wù)環(huán)境的通信，并在該服務(wù)環(huán)境中利用ATP協(xié)議完成移動(dòng)agent在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中從目標(biāo)主機(jī)和agent分派管理器間的遷移。

　?、?問題求解完成后，移動(dòng)agent在返回結(jié)果前先判斷網(wǎng)絡(luò)的連通性。如果連通并且用戶端(主機(jī)A)的Aglets平臺(tái)已經(jīng)啟動(dòng)，那么移動(dòng)agent就可以直接返回；反之，則需要等待直到具備傳送條件才激活移動(dòng)agent，并將其傳回到源主機(jī)(主機(jī)A)，將任務(wù)的求解結(jié)果提交給用戶。

　?、?完成自身卸載進(jìn)入終止?fàn)顟B(tài)，結(jié)束任務(wù)。

　　借助移動(dòng)agent技術(shù)，在不同的硬件平臺(tái)下，可以完全由用戶自定義虛擬儀器系統(tǒng)的功能模塊，通過選取基本的測(cè)試硬件模塊，利用不同的軟件構(gòu)造出針對(duì)具體測(cè)試任務(wù)的測(cè)試儀器，即功能不同的處理分析agent。從而完成具有不同檢測(cè)功能的處理分析agent的“信號(hào)的調(diào)理與采集―數(shù)據(jù)的分析與處理―結(jié)果的輸出與顯示”。

4 實(shí)驗(yàn)仿真

　　將基于移動(dòng)agent的虛擬儀器系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)模型應(yīng)用到遠(yuǎn)程電子測(cè)量實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建。實(shí)驗(yàn)仿真內(nèi)容包括：在Aglets平臺(tái)上，發(fā)送一個(gè)波形檢測(cè)器agent和一個(gè)隨機(jī)波形發(fā)生器agent到其中一臺(tái)主機(jī)，用以檢測(cè)發(fā)生波形和數(shù)據(jù)采集的結(jié)果；通過Aglets提供的Dispatch功能遠(yuǎn)程召回對(duì)PCI-6220 NI數(shù)據(jù)采集卡采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析的agent。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于移動(dòng)agent的虛擬儀器系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)模型可以提高現(xiàn)有虛擬儀器系統(tǒng)的執(zhí)行效率，增強(qiáng)其擴(kuò)展性。這是因?yàn)橐苿?dòng)agent技術(shù)遷移的是邏輯而非數(shù)據(jù)。雖然移動(dòng)agent的代碼和參數(shù)都需要在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中傳輸，但這兩者結(jié)合起來的傳輸量仍比需要處理分析的原始數(shù)據(jù)量少的多，這種盡可能在本地機(jī)上處理分析數(shù)據(jù)的方式，有利于提高虛擬儀器系統(tǒng)的執(zhí)行效率。

　　此外，在該體系結(jié)構(gòu)的仿真實(shí)驗(yàn)中需要多次實(shí)驗(yàn)以確定合適的采樣周期和觸發(fā)間隔，即確定采樣率和采樣次數(shù)。采樣率越高則在單位周期內(nèi)的采樣次數(shù)越多。而觸發(fā)器時(shí)間取決于所構(gòu)建系統(tǒng)的運(yùn)行速度。

　　為保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，賦予每個(gè)處理分析agent一個(gè)生命周期值。當(dāng)其成功執(zhí)行一次任務(wù)后，該值加1。隨著處理分析agent集合數(shù)量的不斷增大，需要淘汰生命周期不強(qiáng)的agent，即淘汰生命周期值最小的agent。

5 結(jié)論

　　基于移動(dòng)agent的虛擬儀器系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)模型的提出，結(jié)合了現(xiàn)有虛擬儀器系統(tǒng)和移動(dòng)agent技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，有利于改善現(xiàn)有虛擬儀器系統(tǒng)的可重用性和平臺(tái)依賴性，用戶可以用較少的系統(tǒng)開發(fā)維護(hù)費(fèi)用和更少的時(shí)間開發(fā)出功能更強(qiáng)、質(zhì)量更可靠的產(chǎn)品和系統(tǒng)，有利于提高現(xiàn)有虛擬儀器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效率。