Nghiên cứu mô hình kiến trúc và phối hợp agent cho các dịch vụ web

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ PHẠM BÁ BINH NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH KIẾN TRÚC VÀ PHỐI HỢP AGENT CHO CÁC DỊCH VỤ WEB LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Hà Nội - 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ PHẠM BÁ BINH NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH KIẾN TRÚC VÀ PHỐI HỢP AGENT CHO CÁC DỊCH VỤ WEB Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Khoa học Máy tính Mã số: 60 48 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN VIỆT HÀ Hà Nội – 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn “Nghiên cứu mô hình kiến trúc phối hợp agent cho dịch vụ web” là công trình nghiên cứu riêng Các kết nêu luận văn này là trung thực và chưa công bố công trình nào khác Hà Nội, tháng 10 năm 2015 Phạm Bá Binh MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Phạm vi nghiên cứu Cấu trúc luận văn Chương 10 CÔNG NGHỆ AGENT VÀ DỊCH VỤ WEB 10 1.1 Agent và hệ đa agent 10 1.1.1 Agent 10 1.1.2 Agent di động 11 1.1.3 Hệ đa agent 12 1.1.4 Phối hợp agent 13 1.2 Nền tảng JADE 14 1.2.1 JADE Agent 14 1.2.2 Kiến trúc JADE 15 1.3 Công nghệ dịch vụ web 18 1.3.1 Khái niệm 18 1.3.2 Cơ chế hoạt động dịch vụ web 19 1.3.3 Các thành phần dịch vụ web 19 1.3.4 Đặc điểm dịch vụ web 20 1.4 Tích hợp agent và dịch vụ web 21 Chương 23 MÔ HÌNH KIẾN TRÚC 23 2.1 Kiến trúc 23 2.1.1 Kiến trúc chung 23 2.1.2 Kiến trúc proxy 25 2.1.3 Kiến trúc Server 26 2.2 Đánh giá hiệu mô hình 28 2.3 Mở rộng mô hình 31 Chương 34 PHỐI HỢP CÁC AGENT 34 3.1 Agent quảng bá dịch vụ 34 3.1.1 DF agent 34 3.1.2 Công bố dịch vụ 34 3.1.3 Tìm kiếm dịch vụ 35 3.2 Tổ chức và di chuyển agent 35 3.3 Phối hợp agent 35 3.3.1 Khái niệm 35 3.3.2 Sự cần thiết phải phối hợp 36 3.3.3 Các phương pháp điều khiển phối hợp 38 3.3.3.1 Phối hợp chia sẻ công việc 38 3.3.3.2 Phối hợp chia sẻ kết 38 3.3.3.3 Phối hợp lập kế hoạch 39 3.3.3.4 Phối hợp cấu trúc tổ chức 40 3.3.3.5 Phối hợp thông qua ý định chung 41 3.3.3.6 Phối hợp quy tắc và luật 43 3.4 Phối hợp agent kiến trúc đề xuất 46 3.4.1 Phân rã yêu cầu và tổng hợp kết 47 3.4.2 Mô hình phối hợp 47 3.4.3 Phương pháp phối hợp 48 Chương 50 THỰC NGHIỆM 50 4.1 Mô mô hình 50 4.1.1 Công cụ Network Simulator (NS2) 50 4.1.2 Môi trường mô 50 4.1.3 Các kết và đánh giá 50 4.2 Xây dựng hệ thống 56 4.2.1 Công nghệ và môi trường xây dựng 56 4.2.2 Xây dựng thành phần hệ thống 56 4.2.2.1 Phía Server 56 4.2.2.2 Phía Proxy 56 4.2.2.3 Phía Client 56 4.2.3 Hoạt động 57 4.3 Kết thực nghiệm 58 4.4 Một số hạn chế mô hình 59 KẾT LUẬN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 PHỤ LỤC 64 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt AID AMS Từ/Cụm từ đầy đủ Agent Identify Agent Managerment System CT DF GADT J2ME NS2 SOAP TCL TCP UDDI UDP W3C WSDL XML Container Table Directory Factor Global Agent Description Table Java Micro Edition Network Simulator Simple Object Access Protocal Tool Command Language Transmission Control Protocol Universal Description, Discovery and Intergration User Datagram Protocol World Wide Web Consortium Web Service Definition Language EXtensible Markup Language DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Thời gian đáp ứng mô hình 53 Bảng 4.1 Số lượng yêu cầu và dung lượng đến Proxy và Server mô hình Client-Proxy-Server 58 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu trúc agent di động [6] 11 Hình 1.2 Mối liên hệ thành phần Platform [6] 15 Hình 1.3 Biểu đồ mối quan hệ phần tử kiến trúc [6] 16 Hình 1.4 Mối quan hệ agent platform [6] 17 Hình 1.5 Mô hình truyền thông điệp không đồng JADE [6] 18 Hình 1.6 Cơ chế hoạt động dịch vụ web [15] 19 Hình 1.7 Kiến trúc tích hợp agent và dịch vụ web [6] 21 Hình 2.1 Mô hình mạng Client – Server 23 Hình 2.2 Mô hình mạng Client – Proxy – Server 23 Hình 2.3 Mô hình hoạt động agent [12] 24 Hình 2.4 Kiến trúc Proxy 25 Hình 2.5 Kiến trúc Server 27 Hình 2.6 Kiến trúc hệ thống Client – Proxy – Server 28 Hình 2.7 Mô hình thời gian đáp ứng agent [15] 29 Hình 2.8 Đồ thị so sánh thời gian đáp ứng [15] 30 Hình 2.9 Mô hình dịch chuyển agent 31 Hình 2.10 Điều kiện xử lý yêu cầu 32 Hình 3.1 Dịch vụ trang vàng [6] 34 Hình 3.2 Các dạng quan hệ hành động 37 Hình 3.3 Mô hình Cohen Levesque 42 Hình 3.4 Ví dụ quy ước xã hội 43 Hình 3.5 Mô hình phối hợp agent đề xuất 47 Hình 3.6 Tiến trình phối hợp agent 48 Hình 4.1 Mô client-proxy-server NS2 51 Hình 4.2 Giao diện kết chạy NS2 [15] 52 Hình 4.3 Đồ thị thời gian đáp ứng mô hình Client – Server 54 Hình 4.4 Đồ thị thời gian đáp ứng mô hình Client – Proxy – Server 54 Hình 4.5 Đồ thị so sánh thời gian đáp ứng mô hình [15] 55 Hình 4.6 Biểu đồ hệ thống 57 MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Vài năm trở lại đây, với bùng nổ loại máy tính thiết bị điện thoại thông minh, xe thông minh, nhà thông minh mạng internet thực trở thành mạng toàn cầu và kết nối đến nơi xa xôi Sự cải thiện sở hạ tầng mạng dường chưa đáp ứng nhu cầu khổng lồ thiết bị truy cập mạng Do đó, tốc độ truy cập hạn chế, nhiều dịch vụ chưa đáp ứng nhu cầu người sử dụng Lỗi mạng, trễ mạng, tốc độ chậm không tiêu tốn thời gian công sức mà gây thiệt hại kinh tế cho người dùng Hệ thống có số lượng truy cập càng lớn tỉ lệ lỗi càng tăng, tốc độ càng giảm là truy cập dịch vụ thực thời điểm Điều này là hạn chế lớn mô hình mạng Client-Server Hầu hết tính toán thực Server gửi kết Client nên tiềm ẩn nhiều rủi ro tải Server hay mát thông tin Rất nhiều nghiên cứu để cải thiện tốc độ mạng thực Ý tưởng việc sử dụng máy chủ phân tán đề xuất [7, 10] Phương pháp mở rộng miền cung cấp dịch vụ [9] Hay tảng cho việc thiết kết và phát triển ứng dụng phân tán dựa agent di động [8] Trong thực tế, nhiều Client truy cập đến Server từ mạng và có yêu cầu tính toán giống Ví dụ hệ thống thi trực tuyến gồm nhiều địa điểm thi khác Tại điểm thi, yêu cầu giao diện, tạo bài thi, kiểm tra kết Client là tương tự Hay hệ thống cung cấp dịch vụ kế toán cho công ty, công ty có nhiều phòng ban, nhân viên sử dụng dịch vụ này Dễ thấy, có nhiều tính toán yêu cầu lặp lại phòng ban, nhân viên Tất tính toán giống này phải đưa đến Server để tính toán và trả lại kết thật là lãng phí băng thông mạng, chi phí xử lý và thời gian chờ đợi Giải vấn đề này, mô hình sử dụng đa agent giảng dạy trực tuyến đề cập trong[3] Một số kỹ thuật và kiến trúc dựa phần mềm agent cho thương mại điện tử giới thiệu trong[4] Cơ sở hạ tầng phục vụ phối hợp agent cho ứng dụng web xây dựng [11, 15] Bên cạnh đó, công nghệ dịch vụ web áp dụng rộng rãi để xây dựng hệ thống thông tin phân tán, cung cấp tiện ích khả mở và thuận tiện cho ứng dụng mạng người sử dụng Và với lý có hàng tỉ ứng dụng thiết bị tham gia sử dụng dịch vụ nên công nghệ này nhiều vấn đề cần giải khả đáp ứng cho ứng dụng, khả phối hợp dịch vụ, hay hiệu dịch vụ với việc trợ giúp tăng hiệu hệ thống Giải pháp cân tải dựa chất lượng dịch vụ đưa [10] Hay hướng tiếp cận sử dụng agent di động để chuyển mã nội dung ảnh giới thiệu [13] Với mục tiêu tương tự, đề xuất kiến trúc sử dụng agent di động [17] Kiến trúc dịch vụ web kết hợp với việc phối hợp agent này giúp giải vấn đề đường truyền và giảm tải hệ thống Đồng thời, cung cấp số dịch vụ có tính khả mở cao tương thích với ứng dụng Ý tưởng là sử dụng hệ thống agent phối hợp thực thi gần phía người dùng để đáp ứng nhanh yêu cầu dựa kiến trúc mạng gồm ba lớp Client – Proxy – Server Nền tảng này giúp giảm tải cho máy chủ web giảm lưu lượng toàn mạng, giảm lỗi mạng Phần lõi kiến trúc là dịch vụ thực agent có khả di chuyển để mang dịch vụ này tới máy chủ proxy đặt gần client Mỗi agent biết khả và dịch vụ mà agent khác cung cấp chủ động thực thi phối hợp với agent khác để thực thi proxy Nhờ đó, thời gian đáp ứng yêu cầu dịch vụ giảm đáng kể Client cần kết nối tới Proxy thay kết nối tới Server xa Các vấn đề nút thắt cổ chai và tải Server ngăn chặn và giảm thiểu Trong luận văn này, xin trình bày nghiên cứu kiến trúc hệ thống, phối hợp agent, đánh giá hiệu mô hình ba lớp Client-Proxy-Server tập trung vào thời gian đáp ứng yêu cầu dịch vụ Phần mô hệ thống công cụ mô mạng và ứng dụng minh họa trình bày Phạm vi nghiên cứu Trong thời gian thực luận văn, đồng nghiệp tập trung nghiên cứu mô hình kiến trúc mạng ba lớp Client-Proxy-Server với phối hợp agent để đáp ứng yêu cầu dịch vụ Những nội dung nghiên cứu này thuộc lĩnh vực mạng máy tính và công nghệ phần mềm Trong lĩnh vực mạng mánh tính, đề xuất mô hình kiến trúc giúp giảm tải mạng, giảm trễ đường truyền, giảm tải server Các giao thức mạng và phương thức truyền việc đảm bảo chất lượng dịch vụ xem xét Phần lõi kiến trúc thuộc lĩnh vực công nghệ phần mềm Chúng nghiên cứu công nghệ agent phần mềm, tập trung vào agent di động và phương pháp xếp, phối hợp agent Công nghệ dịch vụ web nghiên cứu và tích hợp agent Cấu trúc luận văn Phần lại luận văn tổ chức chương và phần kết luận Chương phần giới thiệu công nghệ agent, công nghệ dịch vụ web, khái niệm, đặc điểm và cách thức hoạt động phục vụ cho nghiên cứu này Chương trình bày tổng quan kiến trúc mạng lớp sử dụng hệ thống agent bao gồm mô hình tổng quát, kiến trúc cụ thể Server, Proxy; cách thức tiếp nhận, xử lý, chuyển tiếp, hồi đáp yêu cầu Proxy Server Đánh giá hiệu hệ thống dựa mô hình toán học Chương giới thiệu phương pháp phối hợp agent và phương pháp phối hợp agent để đáp ứng yêu cầu dịch vụ kiến trúc đề xuất Những vấn đề liên quan đề cập quảng bá tác vụ agent, việc chuyển giao yêu cầu dịch vụ nhờ Gateway Agent, giao tiếp agent hay chiến lược thực thi, phối hợp, di chuyển agent Chương trình bày chi tiết hai thực nghiệm để đánh giá hiệu mô hình đề xuất Đầu tiên là mô mô hình công cụ mô mạng Sau là triển khai hệ thống và xây dựng ứng dụng nhỏ thực tế Phần kết luận đưa nhận xét và đánh giá tổng quát hiệu hệ thống, vấn đề tồn hướng nghiên cứu đề tài Hình 2.9 Mô hình dịch chuyển agent Trong hình 2.9, máy chủ proxy kết nối với nhóm client thông qua mạng cục Do đó, đáp ứng gần yêu cầu client Kết nối máy chủ proxy và máy chủ web thông qua internet Thời gian đáp ứng hệ thống là tổng 10 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Lê Tấn Hùng, Từ Minh Phương, Huỳnh Quyết Thắng (2006), Tác tử - Công nghệ phần mềm hướng tác tử, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội Trần Hạnh Nhi, Lê Đình Duy, Nguyễn Đông Hà, Thái Trí Hùng, Văn Trọng Nam, Huỳnh Tấn Năng, Nguyễn Huy Thẩm, Nguyễn Thái Huy, phan Đình Thế Huân, Hồ Thị Mỹ Huyền, Lê Văn Triều (2004), Tổng quan Mobile Agent, Đại Học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia TP HCM Đỗ Văn Nhơn, Nguyễn Trần Minh Khuê (2007), Xây dựng mô hình hệ thống multiagent và ứng dụng e-Learning, Tạp chí BCVT & CNTT kỳ 10/2007, Trang 100107 Trần Đình Quế, Nguyễn Mạnh Sơn, Nguyễn Mạnh Hùng (2005), Nghiên cứu phát triển kỹ thuật và kiến trúc hệ phần mềm dựa agent cho thương lượng tự động thương mại điện tử hệ thứ 2, Báo cáo đề tài nghiên cứu 58-04-KHKT-RD, Tổng công ty Bưu Viễn thông Trần Đình Quế (2010), Phát triển phần mềm hướng agent, Bài giảng dành cho sinh viên ngành Công nghệ Thông tin, Học viện Công nghệ Bưu Viễn thông, Trang Tiếng Anh Fabio Bellifemine –Giovanni Caire–Dominic Greenwood (2007), Developing multiagent systems with JADE, John Wiley & Sons Ltd, England J Cao, Y Sun, X Wang, and S K Das (2003) Scalable load balancing on distributed web servers using mobile agents Journal of Parallel and Distributed Computing, 996-1005 G Chen, J Lu, J Huang, and Z Wu (2010) Saaas – the mobile agent based service for cloud computing in internet environment, In Proc Sixth Int Natural Computation (ICNC) Conf, volume 6, 2935-2939 L Cherkasova, (2000) Flex: load balancing and management strategy for scalable web hosting service, In Proceedings of the Fifth International Symposium on Computers and Communications 10 M Conti, E Gregori, and F Panzieri (1999) Load distribution among replicated web servers: a qos-based approach, In Proceedings of the Second ACM Workshop on Internet Server Performance 11 E Denti and A Omicini (2000), A coordination infrastructure for agent-based internet applications, IEEE 9th International Workshops on Enabling Technologies: Infrastructure for Collaborative Enterpries 12 J L Hsiao, H P Hung, and M S Chen (2008) Versatile transcoding proxy for internet content adaptation IEEE Transaction on Multimedia, 646-658 13 V.-H Nguyen, T D Bui, Q.-D Vu, N T T Hien (2010), Towards scalable agent based web service systems, Proc, 4th Int New Trens Information Science and Service Science (NISS) Conf, 210-213 14 Omicini, A., Zambonelli, F (2000), Coordination infrastructure for agent-based internet application, IEEE 9th International Workshops on Enabling Technologies, Infrastructure for Collaborative Enterprises, 251-269 15 Kiet T Tran (2013) Introduction to Web Service with Java, 1st edition 16 M Wooldridge (2009), An Introduction to Multiagent Systems, John Wiley & Sons, England 11 17 Quang-Dung Vu, Ba-Binh Pham, Dinh-Hieu Vo, Viet-Ha Nguyen (2011), Performance evaluation of scalable mobile agents based web service systems, The 13th International Conference on Information Integration and Web-based Applications & Services, Ho Chi Minh, Viet Nam 18 Z Zhu, J.-Y Wang, Z Yang, and F Lei (2005), Internet information retrieval system based on mobile agent, Proc Int Machine Learning and Cybernetics Conf, volume 1, pages 62-66 [...]... (2004), Tổng quan về Mobile Agent, Đại Học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia TP HCM 3 Đỗ Văn Nhơn, Nguyễn Trần Minh Khuê (2007), Xây dựng một mô hình hệ thống multiagent và ứng dụng trong e-Learning, Tạp chí BCVT & CNTT kỳ 3 10/2007, Trang 100107 4 Trần Đình Quế, Nguyễn Mạnh Sơn, Nguyễn Mạnh Hùng (2005), Nghiên cứu phát triển kỹ thuật và kiến trúc hệ phần mềm dựa trên agent cho thương lượng tự động... thương mại điện tử thế hệ thứ 2, Báo cáo đề tài nghiên cứu 58-04-KHKT-RD, Tổng công ty Bưu chính Viễn thông 5 Trần Đình Quế (2010), Phát triển phần mềm hướng agent, Bài giảng dành cho sinh viên ngành Công nghệ Thông tin, Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông, Trang Tiếng Anh 6 Fabio Bellifemine –Giovanni Caire–Dominic Greenwood (2007), Developing multiagent systems with JADE, John Wiley & Sons Ltd,... balancing on distributed web servers using mobile agents Journal of Parallel and Distributed Computing, 996-1005 8 G Chen, J Lu, J Huang, and Z Wu (2010) Saaas – the mobile agent based service for cloud computing in internet environment, In Proc Sixth Int Natural Computation (ICNC) Conf, volume 6, 2935-2939 9 L Cherkasova, (2000) Flex: load balancing and management strategy for scalable web hosting service,... Towards scalable agent based web service systems, Proc, 4th Int New Trens Information Science and Service Science (NISS) Conf, 210-213 14 Omicini, A., Zambonelli, F (2000), Coordination infrastructure for agent- based internet application, IEEE 9th International Workshops on Enabling Technologies, Infrastructure for Collaborative Enterprises, 251-269 15 Kiet T Tran (2013) Introduction to Web Service with... Service with Java, 1st edition 16 M Wooldridge (2009), An Introduction to Multiagent Systems, John Wiley & Sons, England 11 17 Quang-Dung Vu, Ba-Binh Pham, Dinh-Hieu Vo, Viet-Ha Nguyen (2011), Performance evaluation of scalable mobile agents based web service systems, The 13th International Conference on Information Integration and Web- based Applications & Services, Ho Chi Minh, Viet Nam 18 Z Zhu, J.-Y Wang,... Symposium on Computers and Communications 10 M Conti, E Gregori, and F Panzieri (1999) Load distribution among replicated web servers: a qos-based approach, In Proceedings of the Second ACM Workshop on Internet Server Performance 11 E Denti and A Omicini (2000), A coordination infrastructure for agent- based internet applications, IEEE 9th International Workshops on Enabling Technologies: Infrastructure for... Conference on Information Integration and Web- based Applications & Services, Ho Chi Minh, Viet Nam 18 Z Zhu, J.-Y Wang, Z Yang, and F Lei (2005), Internet information retrieval system based on mobile agent, Proc Int Machine Learning and Cybernetics Conf, volume 1, pages 62-66