基于分布式多Agent仿真平臺的云服務(wù)自組織管理及算法

陳奕延

（北京理工大學(xué)，自動化學(xué)院 北京 100081）

1 云計算的服務(wù)模式和云平臺部署使用分析

隨著當(dāng)前的云計算平臺的廣泛推進和大規(guī)模運用，云資源的數(shù)量等級已經(jīng)以指數(shù)等級翻番，這些資源一般都沒有進行集中，為此需要在云服務(wù)器中及時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)量層面上進行高速運轉(zhuǎn)，為當(dāng)前的云服務(wù)發(fā)展提供更加可靠的基石，保證在對云資源進行大數(shù)量級運用的時候進行分配和加載。云資源在管理過程中要及時了解云資源的應(yīng)用管理部署情況，隨著云資源數(shù)量的增加，云計算需要實現(xiàn)良好動態(tài)持續(xù)性管理，優(yōu)化對于云環(huán)境面臨的各種環(huán)境問題，為此，云服務(wù)自組織管理方法由此產(chǎn)生去，其實現(xiàn)框架如圖1所示。

圖1 云服務(wù)自組織管理實現(xiàn)框架

2 云服務(wù)自組織管理的過程

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)請求調(diào)用階段。在服務(wù)登記階段，模塊會根據(jù)管理者的語義和邏輯來確定服務(wù)的針對性管理關(guān)系，如果模塊本身和管理者取向角度一致的話，信息就會被放置到服務(wù)池中存儲；在進行下一步的監(jiān)控階段時，當(dāng)服務(wù)自身的關(guān)系進行確定之后，傳感器本身可以對服務(wù)的配置信息以及服務(wù)環(huán)境進行監(jiān)控；在自主決策階段，主要通過決策單元向服務(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)自身的請求步驟主要就是指代分析單換核心進行自主決策單元角度的觸發(fā)過程，并且根據(jù)當(dāng)前自主決策的結(jié)構(gòu)來命令服務(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。全部過程如圖2所示。

圖2 自組織管理實體的自主管理過程

3 多Agent系統(tǒng)介紹及其主體模型

多Agent系統(tǒng)并不是指代一個單一的個體框架，而是指代分布在整個網(wǎng)絡(luò)上的多個問題求解器本身進行非緊密結(jié)合框架下的大型復(fù)雜系統(tǒng)構(gòu)建，這些問題求解器之間有相互的作用，通過互相協(xié)作可以解決當(dāng)前因為單一的求解器資源不足而無法進行處理的復(fù)雜問題。每一個Agent本身都具有相對來說有限的資源以及對應(yīng)的問題求解能力以及分配的資源，但是并沒有全局協(xié)作的合作機制觀點。從系統(tǒng)整體角度上來說并不存在全局的控制，也就是說，控制分布知識以及對應(yīng)的的數(shù)據(jù)都是相對分散的，計算處理過程也是沒有進行同步的。下面我們通過無人機群角度來探索多Agent系統(tǒng)的框架構(gòu)建，如圖3所示。

圖3 多agent系統(tǒng)集群對抗總體框架

多Agent系統(tǒng)其最關(guān)鍵的主體模型是對當(dāng)前整個系統(tǒng)構(gòu)建下的單獨Agent進行針對性的定義及分別說明處理，從概念角度上進行針對Agent知識框架行為在計算機當(dāng)前系統(tǒng)中的表現(xiàn)形式和實現(xiàn)構(gòu)架。整個多Agent系統(tǒng)本身的全局承諾一般來說是針對于組織結(jié)構(gòu)框架、組織過程框架的約束，以及針對性的構(gòu)建下策略本身的組合和集合處理。在這個系統(tǒng)當(dāng)中，每一個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集合來表示：

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)系的定義可以擴展至相關(guān)聯(lián)職能權(quán)限以及針對性的通信和對應(yīng)的位置等等地方，并且針對相對來說不同領(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性的二元關(guān)系環(huán)境相對性質(zhì)約束構(gòu)建條件，而與此同時，clip_image057則可以表示出針對性的關(guān)系進行成立的論域構(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

clip_image094：clip_image004[4]內(nèi)部的知識庫

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

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的能力

4 云服務(wù)自組織管理算法

這種算法主要針對當(dāng)前云服務(wù)本身環(huán)境以及針對性的內(nèi)部狀態(tài)變化，或者說是矜理過程變化構(gòu)建框架下的自組織管理過程進行針對性的具體描述，這種算法通過服務(wù)組織管理組以及針對性的對應(yīng)語義樹，以及初始管理者進行參數(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)管理組進行輸出的對象構(gòu)建：

當(dāng)前的服務(wù)或者針對性的環(huán)境發(fā)生了變化之后，服務(wù)管理者本身將會對這種變化進行感知，這些獲得了感知的服務(wù)管理就會根據(jù)當(dāng)前的變化類型進行自發(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)果分別針對性的調(diào)整對應(yīng)的各自代理的云服務(wù)項目。如果外界的應(yīng)用或者服務(wù)管理進行請求之后，服務(wù)管理者就會根據(jù)各自對應(yīng)的管理職能和管理范圍內(nèi)容進行針對性管理者的尋找，病基于協(xié)商角度進行服務(wù)對外擴展。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)的過程

輸入:服務(wù)管理者組MG={ma1，ma2…，man}，服務(wù)語義樹 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，同時需要根據(jù)客戶部分需求，提高針對客戶服務(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，同時針對服務(wù)代理和服務(wù)管理者要提高云服務(wù)管理核心層面問題的分析能力。由許多個分布式Agent系統(tǒng)搭建的智能仿真平臺稱為分布式Agent仿真平臺，如圖5所示。

一般情況下針對服務(wù)管理者的Agent系統(tǒng)為了更好實現(xiàn)云服務(wù)管理功能，針對每個服務(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間和管理特定服務(wù)，提高管理者的服務(wù)管理水平。同時我們還需要根據(jù)針對性的服務(wù)管理請求進行針對性的服務(wù)模式優(yōu)化，對管理者本身的水平進行強化和針對性提升，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)進行服務(wù)對象的管理針對當(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，對不同環(huán)境變化下的不同針對性處理模式進行強化，隨時準(zhǔn)備平衡各方面的需求。

一般時候服務(wù)代理Agent系統(tǒng)是通過當(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)用實現(xiàn)對于數(shù)據(jù)服務(wù)管理，還可以很好提高信息管理情況認(rèn)識，保障服務(wù)管理合理化處理，針對服務(wù)代理要保障服務(wù)高效性。針對云服務(wù)部分構(gòu)成中，要切實提高每個云中服務(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

綜上所述，針對云服務(wù)的發(fā)散性、動態(tài)演化和異構(gòu)特征認(rèn)識，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，云服務(wù)需要更加靈活和自主方法來有效針對服務(wù)管理、分配和提供良好服務(wù)模式。本文通過分布式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，同時還要不斷提高針對云服務(wù)管理者的Agent系統(tǒng)環(huán)境喜愛的敏感性分析，優(yōu)化針對服務(wù)管理者的信息感知和監(jiān)控工作，促進云服務(wù)管理中針對數(shù)據(jù)信息和應(yīng)用需求量的認(rèn)識。利用分布式多Agent系統(tǒng)可有效促進云服務(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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