基于移動agent虛擬儀器系統體系結構研究

　　在MAIVS的體系結構設計過程中，需要解決以下三個問題：系統的總體框架、使用的儀器數量及類型以及軟件實現[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。本文主要關注前者可按照功能封裝成獨立的agent的軟件模塊設計與實現，通過Aglets提供的通信機制在虛擬儀器系統中協調一致的工作。

圖2 MAIVS任務求解流程圖

　　圖2中的移動agent環境，即agent的運行環境是Aglets系統。移動agent有兩種環境分配策略：一種是為每個移動agent分配單獨的服務環境；另一種是為所有的移動agent分配同一個服務環境。前一種分配策略具有更強的安全性，但會占用更多的資源[6]。agent分派管理器是移動agent服務環境的中心部件。它將移動agent正常運行所需的各項服務正確分配給相應的子模塊，包括建立移動agent的執行環境、啟動服務等。此外，它還負責協調各子模塊間的相互工作，保證它們的正常運行。靜態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agent的任務求解過程如下：

　　① 源主機(主機A)根據用戶需要完成的檢測任務，通過用戶接口agent初始化欲創建的移動agent的內部狀態集、知識庫、約束條件等。

　　② 將代表用戶需求的特征表示寫入移動agent的知識庫，設置最長運行時間、每個站點停留時間、任務完成度、經由節點的最大數目等約束條件。

　　③ ATP定義了移動agent在各受控主機間遷移的語法和語義，具體實現了agent在服務環境間的遷移，包括移入和移出。移動agent利用ATP完成與本地移動agent服務環境的通信，并在該服務環境中利用ATP協議完成移動agent在網絡環境中從目標主機和agent分派管理器間的遷移。

　　④ 問題求解完成后，移動agent在返回結果前先判斷網絡的連通性。如果連通并且用戶端(主機A)的Aglets平臺已經啟動，那么移動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agent，并將其傳回到源主機(主機A)，將任務的求解結果提交給用戶。

　　⑤ 完成自身卸載進入終止狀態，結束任務。

　　借助移動agent技術，在不同的硬件平臺下，可以完全由用戶自定義虛擬儀器系統的功能模塊，通過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 實驗仿真

　　將基于移動agent的虛擬儀器系統體系結構模型應用到遠程電子測量實驗教學平臺的構建。實驗仿真內容包括：在Aglets平臺上，發送一個波形檢測器agent和一個隨機波形發生器agent到其中一臺主機，用以檢測發生波形和數據采集的結果；通過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行處理分析的agent。

　　實驗結果表明，基于移動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agent技術遷移的是邏輯而非數據。雖然移動agent的代碼和參數都需要在網絡環境中傳輸，但這兩者結合起來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驗中需要多次實驗以確定合適的采樣周期和觸發間隔，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。而觸發器時間取決于所構建系統的運行速度。

　　為保證整個系統的正常運行，賦予每個處理分析agent一個生命周期值。當其成功執行一次任務后，該值加1。隨著處理分析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agent技術的優勢，有利于改善現有虛擬儀器系統的可重用性和平臺依賴性，用戶可以用較少的系統開發維護費用和更少的時間開發出功能更強、質量更可靠的產品和系統，有利于提高現有虛擬儀器系統的設計效率。