嵌入式網絡計算中協作求解問題的研究.pdf

1、嵌入式網絡計算中，多服務代理技術的優(yōu)勢就是通過服務代理之間的協作，完成單個服務代理不能完成的任務或以更高的效率完成任務。一方面，嵌入式網絡設備由于計算資源嚴格受限，隨著對其功能需求日益增強，在執(zhí)行較復雜任務時任務的復雜性和時間緊迫性常常使其無法在規(guī)定的時間約束內完成。設備硬件資源的升級對大量的早已存在的嵌入式網絡設備來說不是一個現實的方案。操作系統(tǒng)的性能優(yōu)化也不是一個根本的解決方法。目前，一個現實的解決方法是設備間通過服務代理進行協作，

2、充分利用其它設備暫時不被使用的計算資源。另一方面，嵌入式網絡計算時代眾多的嵌入式網絡設備需要人們去干預和協調，為了使人們注意力的中心回歸到要完成的任務本身，使嵌入式網絡設備間自主交互，完成所需要的服務，就要求解決服務訪問過程的透明性問題，透明性除了包括人機交互的透明性以外還包括實現復雜任務求解過程的透明性，復雜任務可以通過設備間自動協作來進行高效求解。 在多服務代理之間進行協作求解，國內外先后提出了一些方法，目前主要有合同網模型

3、、黑板模型、多服務代理規(guī)劃等。其中應用最廣泛的是合同網模型。據文獻查閱，從2000年進入EI檢索的100多篇相關論文中就這個問題的研究成果發(fā)表的論文達10余篇，通過分析發(fā)現，合同網模型在嵌入式網絡設備的協作求解中仍然存在以下不適應性： (1)合同網招標時要向所有可能的任務承攬者發(fā)送標書，并等待所有的投標回答或截止時間到時，這在承攬者較多時會帶來較大的通信量和時間開銷；投標過程只能在局域網內進行；并且招標通知由系統(tǒng)內的所有節(jié)點進行

4、接收和處理，浪費了不想參與協作的節(jié)點的計算資源； (2)承攬方的能力和承擔的協作任務負載處在不斷的變化之中，合同網的招標方則難于了解和適應這種變化，導致協作任務的過于集中。 為此，本文提出了等級域的概念，建立了相應的等級域模型，并將其引入到了合同網當中。等級域是把域內各個服務代理根據它們的能力和任務協作求解的成功率分成三個不同的等級：第一等級：有服務能力且成功率較高的服務代理集合；第二等級：有服務能力但成功率較低的服務代

5、理集合；第三等級：暫時無服務能力的服務代理集合。協作發(fā)生在第一等級的服務代理集合內，這樣就縮小了協作服務代理的查找范圍，招標服務代理選擇協作服務代理的效率高。通過設置各個等級內服務代理個數的閾值，避免了服務代理個數的增長失控以及由此造成的各種開銷。 等級域內各個服務代理所在的等級并不是一成不變的，而是隨著時間可以動態(tài)地進行調整。各個服務代理之間相互競爭，以便及時適應設備能力的變化。服務代理競爭的目標是進入高等級的服務代理集合，競

6、爭的條件是自身的能力以及任務協作求解的成功率和等級閾值的變化。這樣就能保證及時了解各個服務代理的能力和成功率的變化，克服合同網中服務代理能力恒定不變的不合適假設。對各個服務代理能力和成功率變化了解的及時程度取決于引起競爭的頻率。本文采用現有的隨機TOP-N算法對等級域中不同等級的各個服務代理的等級躍遷進行了算法描述和分析。 同時，為了平衡各個設備服務代理間的任務負載，緩和“忙者越忙，閑者越閑”的“馬太效應”，避免協作時選取協作服

7、務代理的盲目性，盡量滿足緊急任務的時間約束，提高多服務代理系統(tǒng)的吞吐量，本文還考慮了各個服務代理協作時的時間開銷問題，通過協作，采納其它服務代理的意圖，建立了時間開銷模型，并據此對基于等級域的合同網模型進行了相應修改，建立了基于等級域一時間開銷的合同網模型，把時間開銷的計算融進了隨機TOP-N算法當中，避免過載和輕載現象的發(fā)生。 通過仿真程序和應用結果的分析，驗證了提出的模型及其實現算法的有效性，在時間復雜性和空間復雜性增加不大