基于移動(dòng)agent虛擬儀器系統體系結構研究

　　在MAIVS的體系結構設計過(guò)程中，需要解決以下三個(gè)問(wèn)題：系統的總體框架、使用的儀器數量及類(lèi)型以及軟件實(shí)現[5]。軟件系統是虛擬儀器系統的核心部分。在虛擬儀器系統中軟件主要由功能軟件和虛擬面板控件兩部分構成。前者主要包括硬件控制、采集卡控制、數據處理分析及顯示；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立的agent的軟件模塊設計與實(shí)現，通過(guò)Aglets提供的通信機制在虛擬儀器系統中協(xié)調一致的工作。

圖2 MAIVS任務(wù)求解流程圖

　　圖2中的移動(dòng)agent環(huán)境，即agent的運行環(huán)境是Aglets系統。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正常運行所需的各項服務(wù)正確分配給相應的子模塊，包括建立移動(dòng)agent的執行環(huán)境、啟動(dòng)服務(wù)等。此外，它還負責協(xié)調各子模塊間的相互工作，保證它們的正常運行。靜態(tài)agent(Static agent，SA)主要完成agent分派管理器與用戶(hù)接口agent的交互。

　　移動(dòng)agent的任務(wù)求解過(guò)程如下：

　?、?源主機(主機A)根據用戶(hù)需要完成的檢測任務(wù)，通過(guò)用戶(hù)接口agent初始化欲創(chuàng )建的移動(dòng)agent的內部狀態(tài)集、知識庫、約束條件等。

　?、?將代表用戶(hù)需求的特征表示寫(xiě)入移動(dòng)agent的知識庫，設置最長(cháng)運行時(shí)間、每個(gè)站點(diǎn)停留時(shí)間、任務(wù)完成度、經(jīng)由節點(diǎn)的最大數目等約束條件。

　?、?ATP定義了移動(dòng)agent在各受控主機間遷移的語(yǔ)法和語(yǔ)義，具體實(shí)現了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)境中從目標主機和agent分派管理器間的遷移。

　?、?問(wèn)題求解完成后，移動(dòng)agent在返回結果前先判斷網(wǎng)絡(luò )的連通性。如果連通并且用戶(hù)端(主機A)的Aglets平臺已經(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(主機A)，將任務(wù)的求解結果提交給用戶(hù)。

　?、?完成自身卸載進(jìn)入終止狀態(tài)，結束任務(wù)。

　　借助移動(dòng)agent技術(shù)，在不同的硬件平臺下，可以完全由用戶(hù)自定義虛擬儀器系統的功能模塊，通過(guò)選取基本的測試硬件模塊，利用不同的軟件構造出針對具體測試任務(wù)的測試儀器，即功能不同的處理分析agent。從而完成具有不同檢測功能的處理分析agent的“信號的調理與采集―數據的分析與處理―結果的輸出與顯示”。

4 實(shí)驗仿真

　　將基于移動(dòng)agent的虛擬儀器系統體系結構模型應用到遠程電子測量實(shí)驗教學(xué)平臺的構建。實(shí)驗仿真內容包括：在A(yíng)glets平臺上，發(fā)送一個(gè)波形檢測器agent和一個(gè)隨機波形發(fā)生器agent到其中一臺主機，用以檢測發(fā)生波形和數據采集的結果；通過(guò)Aglets提供的Dispatch功能遠程召回對PCI-6220 NI數據采集卡采集的數據進(jìn)行處理分析的agent。

　　實(shí)驗結果表明，基于移動(dòng)agent的虛擬儀器系統體系結構模型可以提高現有虛擬儀器系統的執行效率，增強其擴展性。這是因為移動(dòng)agent技術(shù)遷移的是邏輯而非數據。雖然移動(dòng)agent的代碼和參數都需要在網(wǎng)絡(luò )環(huán)境中傳輸，但這兩者結合起來(lái)的傳輸量仍比需要處理分析的原始數據量少的多，這種盡可能在本地機上處理分析數據的方式，有利于提高虛擬儀器系統的執行效率。

　　此外，在該體系結構的仿真實(shí)驗中需要多次實(shí)驗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。采樣率越高則在單位周期內的采樣次數越多。而觸發(fā)器時(shí)間取決于所構建系統的運行速度。

　　為保證整個(gè)系統的正常運行，賦予每個(gè)處理分析agent一個(gè)生命周期值。當其成功執行一次任務(wù)后，該值加1。隨著(zhù)處理分析agent集合數量的不斷增大，需要淘汰生命周期不強的agent，即淘汰生命周期值最小的agent。

5 結論

　　基于移動(dòng)agent的虛擬儀器系統體系結構模型的提出，結合了現有虛擬儀器系統和移動(dòng)agent技術(shù)的優(yōu)勢，有利于改善現有虛擬儀器系統的可重用性和平臺依賴(lài)性，用戶(hù)可以用較少的系統開(kāi)發(fā)維護費用和更少的時(shí)間開(kāi)發(fā)出功能更強、質(zhì)量更可靠的產(chǎn)品和系統，有利于提高現有虛擬儀器系統的設計效率。