專利名稱：結構化網(wǎng)構軟件系統(tǒng)中任務執(zhí)行的資源緩存方法
技術領域：
本發(fā)明涉及了一種網(wǎng)構軟件系統(tǒng)中任務執(zhí)行中資源訪問的方法，具體是在網(wǎng)構軟 件系統(tǒng)的任務執(zhí)行中采用資源緩存技術來改善系統(tǒng)中軟件Agent (實體/主體)對資源的 訪問性能。
背景技術：
網(wǎng)構軟件是面向開放、動態(tài)、多變的Internet (因特網(wǎng))運行環(huán)境下的一種軟件形 態(tài)，此類系統(tǒng)以軟件構件技術為支撐，通過自主、開放的服務實體的互連、協(xié)作和聯(lián)盟來構 筑。軟件系統(tǒng)不僅是信息的提供者，而且是各種服務(功能)的提供者，它能夠感知外部網(wǎng) 絡環(huán)境的動態(tài)變化，并隨著這種變化按照功能指標、性能指標和可信性指標等進行靜態(tài)的 調整和動態(tài)的演化，從而使系統(tǒng)能夠以足夠滿意度來滿足用戶的多樣性目標。網(wǎng)構軟件系 統(tǒng)通常包括大量的軟件實體，軟件實體與軟件實體之間可按動態(tài)合作方式在開放的網(wǎng)絡環(huán) 境下加以互連、互通、協(xié)作和聯(lián)盟。為了有效地管理復雜動態(tài)的網(wǎng)構軟件系統(tǒng)，我們采取了 基于軟件Agent (主體)的方法來對網(wǎng)構軟件系統(tǒng)進行建模和設計。在Internet的動態(tài) 開放的環(huán)境中，網(wǎng)構軟件系統(tǒng)中軟件Agent通過一定的網(wǎng)絡結構進行組織，Agent之間的互 連、互通、協(xié)作和聯(lián)盟通過這種網(wǎng)絡結構進行，這就是所謂的結構化網(wǎng)絡。在這種網(wǎng)絡結構 化網(wǎng)構軟件系統(tǒng)中，每個Agent只能與網(wǎng)絡結構中與其有直接相鄰關系的鄰居Agent進行 交互。軟件Agent不僅提供網(wǎng)絡信息，還能夠提供各種網(wǎng)絡服務(功能)，使得系統(tǒng)以更高 的滿意度滿足用戶的需求。當把用戶的每個需求當作一個任務處理時，系統(tǒng)滿足用戶需求 的過程就是軟件Agents執(zhí)行任務的過程。任務的執(zhí)行需要資源，在網(wǎng)絡結構化的網(wǎng)構軟件 系統(tǒng)中，只有當執(zhí)行任務的Agents的資源滿足任務所需資源的要求時才能執(zhí)行任務。無法 獨立完成任務的單個Agent為了執(zhí)行任務需要向其他Agents調用剩下的資源，資源調用的 主要目的是為了完成任務；并且在資源調用過程中，調用的Agents之間會通信協(xié)商資源調 用的情況，因此在資源調用過程中會產(chǎn)生通信耗費，該耗費與Agents之間的距離有關，距 離越大，通信費用則越高；為了降低資源的調用成本，Agent會調用其近距離的所需資源。
然而在相關研究中的資源調度大多采用直接訪問原始資源的方式，文獻檢索發(fā)現(xiàn) Sarit Kraus發(fā)表于《Artificial Intelligence, VOL. 94， NO. 1， pp. 79—97， July 1997》的 論文"Negotiation and Cooperation in Multi-Agent Environment，，中任務分配會根據(jù) Agent自身擁有資源的情況，自身擁有資源多的Agent獲得任務的機會要大；被分配任務的 Agent自身資源不能滿足任務執(zhí)行的要求，就會向其他Agents調用所需資源。在該文中， Agent調用的資源都是原始資源，都是采用直接訪問原始資源的方式調度資源。文獻檢索還 發(fā)現(xiàn)Yichuan Jiang發(fā)表于《IEEE TRANSACTIONS ON PARALLEL AND DISTRIBUTEDSYSTEMS， VOL.20， NO. 5， May 2009》 的論文"Contextual Resource Negotiation-Based TaskAllocation and Load Balancing in Complex Software Systems，，中提出每個Agent 都處于一定的情境結構關系中，Agent經(jīng)常需要跟其結構中的其他Agents進行協(xié)商合作， 一個Agent是否被分配的任務與其結構中的其他Agents所擁有的資源狀況有關；當一個被分配任務的Agent自身資源不能滿足任務需求是，該Agent能夠從自己的結構關系中調用 所需資源，然而這種方式中Agent調用的資源還是原始資源，即采用直接訪問原始資源的 方式。因此，當相同的Agent執(zhí)行相同的任務時都需要調用該是原始資源，增加了 Agents 間的通信費用。

發(fā)明內(nèi)容
技術問題本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術的不足，提出一種網(wǎng)絡結構化軟件 系統(tǒng)中任務執(zhí)行的資源緩存方法。資源緩存是被用來改善網(wǎng)絡結構化網(wǎng)構軟件系統(tǒng)中任務 執(zhí)行時資源訪問性能的技術，即網(wǎng)絡結構化的網(wǎng)構軟件系統(tǒng)中一些資源能夠拷貝一份完 全一樣的資源傳遞到其它的位置，這些資源就是資源副本，這些副本儲存在網(wǎng)絡中的某些 位置以便于將來對這些資源的調用。通過該資源緩存的方法，當Agent執(zhí)行一次任務，當自 身資源能滿足任務執(zhí)行的要求時Agent就會調用所需資源；如果Agent調用的是原始資源， 那么該原始資源會生成資源副本，并該副本向Agent移動一定距離；如Agent調用的是資源 副本，那么該副本直接向Agent移動一定距離。為了防止系統(tǒng)中存在大量的資源副本，每隔 一個時間段，資源副本就會向其原來位置移動回退一定距離；如果一個資源副本很長時間 沒有被調用，那么它就會逐步再回退到自己以前的位置，該副本隨之消失。該方法避免了直 接訪問資源造成的堵塞，節(jié)省資源的調用時間，相應地提高了系統(tǒng)的性能和效率。
本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術方案 本發(fā)明結構化網(wǎng)構軟件系統(tǒng)中任務執(zhí)行的資源緩存方法，其特征在于每當一個 Agent執(zhí)行一次任務，Agent會調用所需資源，并緩存該調用資源；緩存方法如下若Agent 調用的是原始資源，則原始資源生成一個資源副本，其該副本向前移動一步并緩存；若 Agent調用的是資源副本，則該資源副本直接向前移動一步并緩存；每隔一個時間段t(t > 5分鐘)，資源副本向后退一步直至回退到原始位置。 所述的結構化網(wǎng)構軟件系統(tǒng)中任務執(zhí)行的資源緩存方法，其特征是網(wǎng)構軟件系 統(tǒng)中Agent調用原始資源的同時，原始資源經(jīng)過的位置會拷貝一份與原始資源完全一樣的 資源，拷貝資源的位置是資源的緩存位置，該過程即被認為是原始資源生成副本并遷移到 緩存位置的過程。 所述的結構化網(wǎng)構軟件系統(tǒng)中任務執(zhí)行的資源緩存方法，其特征是每當一個 Agent執(zhí)行一次任務，調用資源的緩存方法是若Agent調用的是原始資源，則原始資源生 成一個資源副本，該資源副本向前移動一步進行緩存；若調用的是資源副本，則該資源副本 直接向前移動一步進行緩存；資源緩存移動方向是以調用Agent為參照物，靠近Agent的移 動方向即是向前移動；而遠離Agent的移動則是回退。 所述的結構化網(wǎng)構軟件系統(tǒng)中任務執(zhí)行的資源緩存方法，其特征是網(wǎng)絡結構化 網(wǎng)構軟件系統(tǒng)中資源遷移到靠近調用Agent的鄰居位置，即系統(tǒng)中的兩個位置k和L」之 間的最短路徑為{Li， Li+1， Li+2， ， Li+n， ， Lj—p Lj} ， Lj位置的Agent調用位置Agent 的資源(或資源副本)，資源副本沿著該路徑由b遷移到Li+1，則是資源向前移動一步，其中 i、j皆為自然數(shù)，且i-j。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下效果和優(yōu)點 (1)高效性在結構化網(wǎng)構軟件系統(tǒng)中，執(zhí)行任務的Agent需要調用所需的資源；
若Agent調用的是原始資源，那么該資源產(chǎn)生一個資源副本，該副本會向調用 Agent移動一步；如果Agent調用的是資源副本，那么該副本直接向調用Agent移動；Agent 調用與其距離最近的所需資源執(zhí)行任務，從而避免了每次執(zhí)行任務時Agent都需要直接訪 問資源造成的時間浪費，提高了系統(tǒng)的性能和效率。 (2)動態(tài)性結構化網(wǎng)構軟件系統(tǒng)任務執(zhí)行的資源緩存方法中，Agent每執(zhí)行一 次任務，資源就會有一個緩存位置；且在系統(tǒng)中不僅存在原始資源還存在大量的資源副本， 同一位置的資源副本可能會被多個Agent調用；隨著系統(tǒng)任務的不斷地執(zhí)行，系統(tǒng)中資源 副本的位置不斷地變化，因此可以為更多的任務執(zhí)行Agent調用資源提供方便。


圖1系統(tǒng)任務執(zhí)行時間圖。 圖2系統(tǒng)任務執(zhí)行中的資源緩存示意圖。 圖3該方法任務執(zhí)行的主要流程圖。 在圖1中，tn t2， t3， t4表示四個任務，巧，r2， r3， r4， r5， r6， r7， r8， r9表示資源的類 型，其中黑色部分執(zhí)行任務所需要的資源；時間軸上面的時間L、 Y2、 Y3、 ^分別為執(zhí)行 任務需要的時間，r\、 r2、 「3為系統(tǒng)設定的資源回退時間。 圖2中，圓則表示Agent, {a" a2， . . . ， a9}表示Agent集，黑色加深圓表示任務執(zhí)
行的Agent ，灰色加深圓表示被調用資源的Agent ;圓內(nèi)部的圖形表示Agent擁有的資源，不
同Agent擁有的資源不同；Agent之間的連線表示Agent的結構關系，而箭頭方向表示系統(tǒng)
中緩存資源的運動方向。 圖3中的Agent即表示軟件主體。
具體實施例方式
在結構化網(wǎng)構軟件系統(tǒng)中，只有當任務執(zhí)行Agent的資源滿足任務所需資源時才 能執(zhí)行任務，無法獨立完成任務的Agent需要調用其它所需資源，資源調用的主要目的是 為了順利的完成任務；調用Agent需要與調用資源Agent協(xié)商調用情況，這需要耗費一定的 成本；為了降低Agent調用資源的成本，Agent通常會調用其最近的所需資源。而相關的資 源調度方法基本是任務執(zhí)行Agent直接訪問原始資源，這樣每次Agent執(zhí)行任務訪問的都 是原始資源，增加了資源調用成本，因此我們提出資源緩存的方法。 資源緩存是被用來改善結構化網(wǎng)構軟件系統(tǒng)中任務執(zhí)行時資源訪問性能的技術，
即將結構化網(wǎng)構軟件系統(tǒng)中的一些資源生成副本，并將這些副本儲存在網(wǎng)絡中的某些位
置以便于將來對這些資源的調用。通過該資源緩存的方法，Agent可以調用離其最近的所需
資源執(zhí)行任務，避免了 Agent每次執(zhí)行任務時都需要直接訪問原始資源造成的時間浪費，
提高了系統(tǒng)的性能和效率。資源緩存的位置受到任務執(zhí)行的Agent的影響。 在一個網(wǎng)構軟件系統(tǒng)完成初始化后，每個Agent擁有許多資源，每個資源的原始
位置就是他們的屬主所在位置，這個原始位置就被稱為資源的初始位置OL，資源的原始
位置0L是固定的；當系統(tǒng)開始運行后，一些資源會在網(wǎng)絡中的某些位置儲存副本，這些副
本的存儲位置稱為資源緩存位置CL，資源緩存位置即是資源副本位置，該位置根據(jù)調用
Agent的不同而一步步變化的。
網(wǎng)構軟件系統(tǒng)的運行過程中，資源緩存位置不斷地變化，副本從一個位置遷移到 另一個位置。若系統(tǒng)中兩個位置k和Lj之間的最短路徑為{Li， Li+1， Li+2， . . . ， Li+n，...， Lj—p Lj} ， Lj位置的Agent調用位置的資源或資源副本，則資源ri會產(chǎn)生一個資源 副本，并該副本沿著最短路徑由位置b遷移到Li+1，或資源副本iv直接沿著最短路徑由位 置k遷移到Li+1 ;資源由Li遷移到Li+1則表示資源向前移動一步，位置Li+1被稱為資源緩存 位置。網(wǎng)構軟件系統(tǒng)中的資源副本就是這樣一步一步地向前移動，任務執(zhí)行Agent不斷地 調用資源副本最終使得該資源緩存位置不斷地靠近Agent位置。 網(wǎng)構軟件系統(tǒng)中任務執(zhí)行的資源緩存方法的具體方案如下每次，當一個Agent
執(zhí)行一次任務，Agent調用所需要資源，調用的資源按照以下方式進行緩存在調用的資源
中，如果調用的是原始資源，那么該原始資源會產(chǎn)生一個資源副本，該副本向調用Agent移
動一步；如果調用的是資源副本，那么該副本直接向調用Agent移動一步。為了防止系統(tǒng)
中存在過量的資源副本對網(wǎng)絡造成擁塞，我們還提出資源緩存的消逝機制設置一個時間
段t，網(wǎng)絡中的資源副本每隔時間t就會向其原始位置回退一步；如果一個資源副本很長時
間沒有被調用，那么它就會逐步地回退到自己的原始位置，該副本隨之消失。隨著時間的推
移，網(wǎng)構軟件系統(tǒng)中剩余的緩存資源只有那些經(jīng)常被調用的資源副本，而其它資源副本則
一步一步地退回到自己的原始位置。因此，在網(wǎng)構軟件系統(tǒng)中，若設定Agent之間的距離是
l，資源緩存位置和原始位置之間的距離是d，系統(tǒng)的回退時間為t，那么在dt時間段內(nèi)一直
沒有被調用的資源副本最終退到其初始位置，且該資源副本隨之消失。 下面結合附圖對本發(fā)明的實施例做詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術方案為前
提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下
述的實施例。 圖3該方法任務執(zhí)行的主要流程圖。結構化網(wǎng)構軟件系統(tǒng)中任務執(zhí)行的資源緩存 方法，該方法具體實現(xiàn)方式如下網(wǎng)構軟件系統(tǒng)初始化后，每個軟件Agent ai擁有一種資源 ri，如圖2(a)所示；系統(tǒng)中一共有四個任務t" t2， t3， V執(zhí)行這些任務的首選軟件Agent 分別為Agent a" a2， a5和a8，以及執(zhí)行時所需要調用的資源分別為^ : {lr" lr2， lr3} ， t2 : {lr2， lr3} ， t3 : {1巧，lr3， lr5， lr7} ， t4 : {lr4， lr6， lr7， lr8}，其中資源前面的數(shù)字表示需要該 種資源的數(shù)量，而下標數(shù)字則表示所需要資源的類型；Agent執(zhí)行這些任務的時間分別為
L、 y2、 y3、 y4， r\、 r2、 「3為系統(tǒng)中資源的回退時間，其中時間Yl < y2 < r\ < Y3 < r2< Y4< 「3，如圖1所示。當系統(tǒng)運行后，開始執(zhí)行任務。該方法的具體實施過程
為 (1)在時刻t = 0，系統(tǒng)初始化完成，每個Agent擁有相應的資源，即位置為的 Agentei擁有資源ri，則資源的原始位置位于Agent &所在的位置1^。如圖2(a)所示，黑 色的圓表示任務執(zhí)行的Agent 。 (2)系統(tǒng)開始運行后，在t = y i時刻，位置1^的Agent &1開始執(zhí)行任務^需 要資源分別是位于1^丄3丄3位置的資源巧，iviv ai調用資源執(zhí)行任務，同時資源r2、r3產(chǎn) 生副本，資源副本將沿著到^的最短路徑向前移動一格。若規(guī)定兩個相鄰位置的距離為1， r2資源副本移動到r3資源副本移動到L2位置，如圖2 (b)所示，執(zhí)行Agent為&1，資源遷 移方向r2丄2 — r3 :L3 — L3。 (3)在時刻t = y 2，系統(tǒng)開始執(zhí)行任務t2， t2執(zhí)行Agent a2需要資源為{r2， r3}，分別位于L2和L3位置，因此a2只需調用r3資源；上一時刻Y " r3資源副本移到L2位置， 所以a2可以直接執(zhí)行任務，節(jié)省了調用任務的時間，該過程如圖2 (c)所示。
(4) r\時刻為系統(tǒng)回退時間，這個時刻系統(tǒng)中的所有資源副本都將回退一格，位 置L2的資源副本r3回退到L3位置，同時r3資源副本消失；1^位置資源副本r2回退到原始 位置l^，&資源副本隨之消失，如圖2(d)所示。 (5)系統(tǒng)繼續(xù)運行，在t = y3時刻，Agentas準備執(zhí)行任務t3，需要資源{i^i^iv r7}，分別位于L15 L3， L5， L7 ;Agenta5需要調用資源{巧，r3， r7}執(zhí)行任務，同時資源{巧，r3， r7}將產(chǎn)生一個資源副本，并分別沿著到L5的最短距離路徑向Ls移動一步；這樣如圖2(e) 所示，巧資源副本移到L4， r3資源副本移到L6， r7資源副本移到L8。 (6)t = r2時刻為系統(tǒng)回退時間，這個時刻系統(tǒng)中的所有資源副本都又將回退一 格，巧資源副本由位置L4回退到位置，資源副本r3由位置L6回退到L3位置，資源副本r7 由位置L8回退到L7位置，因退到原始位置，所有的資源副本消失，如圖2(f)所示。
(7)在t = Y 4時刻，Agenta8準備執(zhí)行任務t3 ;t3需要資源{r4， r6， r7， r8}，分別位 于L4， L6， L7， L8 ;Agenta8需要調用資源{r4， r6， r7}執(zhí)行任務，同時這些資源會產(chǎn)生一個資源 副本，并沿著到L8的最短距離路徑移動；如圖2 (g)所示r4資源副本移到L7， r6資源副本 移到L9，r7資源副本移到L8。這樣，在回退時間之前，當Agents再次執(zhí)行相同任務時，則可 以直接使用資源r7、 r8和調用L7、 L9位置的所需資源r4、 r6資源副本，并且r4、 r6資源副本 遷移到L8位置，當Agents再次執(zhí)行t3時直接使用資源{r4， r6， r7， r8}，節(jié)省了大量的調用 資源時間。 (8)t = r3時刻為系統(tǒng)回退時間，系統(tǒng)中的所有資源副本將回退一步，如圖2(h) 所示，資源副本r4由位置L7回退到L4位置，資源副本r6由位置L9回退到L6位置，資源副本 r7由位置L8回退到L7位置，并且所有資源副本消失。
權利要求
一種結構化網(wǎng)構軟件系統(tǒng)中任務執(zhí)行的資源緩存方法，其特征在于每當一個軟件主體執(zhí)行一次任務，主體會調用所需資源，并緩存該調用資源；緩存方法如下若軟件主體調用的是原始資源，則原始資源產(chǎn)生一個資源副本，其該副本向前移動一步并緩存；若Agent調用的是資源副本，則該資源副本直接向前移動一步并緩存；每隔一個時間段t(t＞10分鐘)，資源副本向后退一步直至回退到原始位置。
2. 根據(jù)權利要求1所述的結構化網(wǎng)構軟件系統(tǒng)中任務執(zhí)行的資源緩存方法，其特征 是網(wǎng)構軟件系統(tǒng)中軟件主體調用原始資源的過程中，原始資源經(jīng)過的位置會拷貝一份與原始資源完全一樣的資源，拷貝資源的位置是資源的緩存位置，該拷貝過程即被認為是原 始資源生成副本并遷移到緩存位置的過程。
3. 根據(jù)權利要求1所述的結構化網(wǎng)構軟件系統(tǒng)中任務執(zhí)行的資源緩存方法，其特征 是每當一個Agent執(zhí)行一次任務，調用資源的緩存方法是若Agent調用的是原始資源， 則原始資源生成一個資源副本，該資源副本向前移動一步進行緩存；若調用的是資源副本， 則該資源副本直接向前移動一步進行緩存；資源緩存移動方向是以調用Agent為參照物， 靠近Agent的移動方向即是向前移動；而遠離Agent的移動則是回退。
4. 根據(jù)權利要求1所述的結構化網(wǎng)構軟件系統(tǒng)中任務執(zhí)行的資源緩存方法，其特征 是網(wǎng)絡結構化網(wǎng)構軟件系統(tǒng)中資源遷移到靠近調用Agent的鄰居位置，即系統(tǒng)中的兩個 位置b和Lj之間的最短路徑為{Li， Li+1， Li+2， . . . ， Li+n， . . . . ， Lj—p L」} ， L」位置的Agent調 用b位置Agent的資源(或資源副本)，資源副本沿著該路徑由遷移到Li+1，則是資源向 前移動一步，其中i、 j皆為自然數(shù)，且i # j。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種結構化網(wǎng)構軟件系統(tǒng)中任務執(zhí)行的資源緩存方法，本發(fā)明每當一個軟件Agent執(zhí)行一次任務，Agent調用所需的資源，并且采用以下方法對調用的資源進行緩存在調用的資源中，如果調用的是原始資源，那么就產(chǎn)生一個該資源的副本，該資源副本向調用的Agent移動一步；如果調用的是資源副本，那么就直接將該副本向這個Agent移動一步。因此，當以后該Agent執(zhí)行任務需要調用該資源時，就會比調用原始資源更能節(jié)省時間，故而提高任務執(zhí)行的效率。本發(fā)明方法避免了Agent每次執(zhí)行任務時都需要直接訪問資源造成的時間浪費，提高了系統(tǒng)的性能和效率。
文檔編號G06F9/50GK101719083SQ200910263289
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權日2009年12月18日
發(fā)明者周偉, 徐媛, 蔣嶷川, 黃志川 申請人:東南大學