Nghiên cứu công nghệ tác tử di động và xây dựng ứng dụng phân tán cập nhật phần mềm

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG TRỊNH HỒNG NAM NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TÁC TỬ DI ĐỘNG VÀ XÂY DỰNG ỨNG DỤNG PHÂN TÁN CẬP NHẬT PHẦN MỀM LUẬN VĂN THẠC SĨ: KHOA HỌC MÁY TÍNH THÁI NGUN, NĂM 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG TRỊNH HỒNG NAM NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TÁC TỬ DI ĐỘNG VÀ XÂY DỰNG ỨNG DỤNG PHÂN TÁN CẬP NHẬT PHẦN MỀM Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60 48 0101 LUẬN VĂN THẠC SĨ: KHOA HỌC MÁY TÍNH HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS PHẠM THẾ QUẾ THÁI NGUYÊN, NĂM 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~i~ LỜI CAM ĐOAN NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TÁC TỬ DI ĐỘNG VÀ XÂY DỰNG ỨNG DỤNG PHÂN TÁN CẬP NHẬT PHẦN MỀM Tôi xin cam đoan luận văn “Nghiên cứu công nghệ tác tử di động xây dựng ứng dụng phân tán cập nhật phần mềm” sản phẩm riêng cá nhân, khơng chép lại ngƣời khác Trong tồn nội dung luận văn, điều đƣợc trình bày cá nhân đƣợc tổng hợp, nghiên cứu từ nhiều nguồn tài liệu Tất tài liệu tham khảo có xuất xứ trích dẫn rõ ràng Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm chịu hình thức kỷ luật theo quy định cho lời cam đoan Thái Nguyên, ngày 20 tháng 08 năm 2015 Học viên Trịnh Hồng Nam Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~ ii ~ LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy TS Phạm Thế Quế, ngƣời tận tình hƣớng dẫn, bảo giúp đỡ tơi suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo trƣờng Đại học Công nghệ Thông tin Truyền thông - Đại học Thái Nguyên giảng dạy cung cấp cho kiến thức bổ ích thời gian học cao học, giúp tơi có tảng tri thức để phục vụ nghiên cứu khoa học sau Tôi xin cảm ơn Lãnh đạo đồng nghiệp đơn vị tạo điều kiện giúp đỡ suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn đến gia đình bạn bè, ngƣời quan tâm, động viên khuyến khích tơi q trình học tập Thái Nguyên, ngày 20 tháng 08 năm 2015 Trịnh Hồng Nam Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~ iii ~ MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC .iii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ix MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ TÁC TỬ DI ĐỘNG VÀ ỨNG DỤNG PHÂN TÁN CẬP NHẬT PHẦN MỀM 1.1 Giới thiệu tác tử di động 1.1.1 Giới thiệu 1.1.2 Sự tiến hóa từ mơ hình ứng dụng phân tán .6 1.1.3 Khái niệm tác tử di động 1.1.4 Các đặc tính tác tử di động .9 1.1.5 Phân loại tác tử di động .10 1.2 Nguyên lý hoạt động tác tử di động 11 1.2.1 Các phƣơng pháp thực thi mã nguồn môi trƣờng mạng 11 1.2.2 Vòng đời tác tử di động 12 1.3 Các lợi ích tác tử di động 14 1.3.1 Giảm tải mạng .14 1.3.2 Khắc phục trễ mạng 14 1.3.3 Thi hành không đồng tự trị 14 1.3.4 Thích ứng nhanh 15 1.3.5 Khắc phục tình trạng khơng đồng .15 1.3.6 Mạnh mẽ có khả chế ngự lỗi cao 15 1.4 Các ứng dụng tác tử di động 15 1.4.1 Tìm kiếm, thu thập thơng tin nhiều nơi .15 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~ iv ~ 1.4.2 Theo dõi thông tin .16 1.4.3 Giám sát phổ biến thông tin 16 1.4.4 Phân tải 16 1.4.5 Tự động đàm phán 17 1.4.6 Thƣơng mại điện tử 17 1.4.7 Giải trí 17 1.4.8 Tự động cập nhật phần mềm .17 1.5 Ứng dụng phân tán cập nhật phần mềm 18 CHƢƠNG MỘT SỐ THUẬT TOÁN TRÊN TÁC TỬ DI ĐỘNG GẮN VỚI ỨNG DỤNG PHÂN TÁN CẬP NHẬT PHẦN MỀM 20 2.1 Phân tích hệ thống tác tử di động 20 2.1.1 Tác tử di động môi trƣờng thi hành .20 2.1.1.1 Thành phần tác tử di động 20 2.1.1.2 Môi trƣờng thi hành 22 2.1.2 Các thao tác tác tử di động 23 2.1.2.1 Tạo hủy tác tử di dộng 23 2.1.2.2 Di chuyển tác tử di động 25 2.1.3 Trao đổi, liên lạc tác tử di động 26 2.1.4 Một số hệ thống tác tử di động 27 2.1.4.1 Aglets 27 2.1.4.2 Voyager 28 2.1.4.3 Mole 30 2.1.4.4 ZEUS 31 2.2 Một số thuật toán tác tử di động 33 2.2.1 Thuật toán tạo giao nhiệm vụ cho tác tử di động 33 2.2.1.1 Mơ tả thuật tốn 33 2.2.1.2 Sơ đồ khối .34 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~v~ 2.2.1.3 Giả mã .35 2.2.2 Thuật toán kiểm tra phiên phần mềm 35 2.2.2.1 Mơ tả thuật tốn 35 2.2.2.2 Sơ đồ khối .36 2.2.2.3 Giả mã .37 2.2.3 Thuật toán thi hành nhiệm vụ tải phần mềm .37 2.2.3.1 Mô tả thuật toán 37 2.2.3.2 Sơ đồ khối .39 2.2.3.3 Giả mã .40 2.2.4 Thuật toán thi hành nhiệm vụ cập nhật phần mềm 40 2.2.4.1 Mơ tả thuật tốn 41 2.2.4.2 Sơ đồ khối .42 2.2.4.3 Giả mã .43 2.2.5 Thuật toán tác tử trao đổi thông điệp với máy chủ 43 2.2.5.1 Mơ tả thuật tốn 43 2.2.5.2 Sơ đồ khối .45 2.2.5.3 Giả mã .46 2.2.6 Thuật toán gửi tác tử di động 46 2.2.6.1 Mơ tả thuật tốn 46 2.2.6.2 Sơ đồ khối .47 2.2.6.3 Giả mã .48 2.2.7 Thuật toán nhận tác tử di động 48 2.2.7.1 Mơ tả thuật tốn 48 2.2.7.2 Sơ đồ khối .49 2.2.7.3 Giả mã .49 2.2.8 Thuật toán liên lạc tác tử di động 50 2.2.8.1 Mô tả thuật toán 50 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~ vi ~ 2.2.8.2 Sơ đồ khối .51 2.2.8.3 Giả mã .52 2.2.9 Thuật toán hủy tác tử di động 52 2.2.9.1 Mơ tả thuật tốn 52 2.2.9.2 Sơ đồ khối .53 2.2.9.3 Giả mã .54 CHƢƠNG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG ỨNG DỤNG PHÂN TÁN CẬP NHẬT PHẦN MỀM 55 3.1 Mô tả yêu cầu 55 3.1.1 Yêu cầu chức 55 3.1.2 Yêu cầu phi chức 55 3.2 Phân tích chi tiết .56 3.2.1 Phân tích nghiệp vụ ứng dụng 56 3.2.1.1 Nghiệp vụ quản lý phần mềm 56 3.2.1.2 Nghiệp vụ quản lý khách hàng 56 3.2.1.3 Nghiệp vụ quản lý tác tử di động 57 3.2.1.4 Nghiệp vụ cập nhật phần mềm 57 3.2.2 Phân tích mơ hình quan hệ thực thể 57 3.2.2.1 Mơ hình thực thể - liên kết 57 3.2.2.2 Mô tả thực thể 58 3.2.3 Phân tích vấn đề bảo mật 59 3.3 Thiết kế 60 3.3.1 Kiến trúc hệ thống .60 3.3.1.1 Kiến trúc logic 60 3.3.1.2 Kiến trúc kỹ thuật 61 3.3.2 Thiết kế chức 62 3.3.2.1 Mô tả tổng quan tình sử dụng 62 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~ vii ~ 3.3.2.2 Thiết kế chi tiết tình sử dụng 63 3.3.3 Thiết kế sở liệu 66 3.3.3.1 Thiết kế chung 66 3.3.3.2 Danh sách bảng 66 3.3.3.3 Quan hệ bảng 67 3.3.3.4 Mô tả bảng 67 3.5 Kết đạt đƣợc 69 3.5.1 Mã nguồn số module phần mềm 69 3.5.2 Một số hình ảnh giao diện phần mềm 71 3.5.3 Đánh giá, so sánh với phƣơng pháp khác 74 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO .76 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~ viii ~ DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN AGENT – Tác tử MOBILE AGENT – Tác tử di động CSDL – Cơ sở liệu SERVER – Máy chủ KQML – Ngôn ngữ hƣớng thông điệp Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~64~  Sửa thơng tin phần mềm: tình ngƣời quản trị sửa thông tin phần mềm quản lý  Xóa phần mềm: tình ngƣời quản trị xóa bỏ phần mềm khơng quản lý  Cập nhật phiên phần mềm: tình ngƣời quản trị cập nhật file cài đặt mới, thông tin phiên phần mềm − Tình sử dụng “Quản lý thơng tin khách hàng”: «uses» Thêm khách hàng Người quản trị Hình 3.6 Tình sử dụng “Quản lý thơng tin khách hàng” Đây tình ngƣời quản trị thêm khách hàng sử dụng phần mềm, cho phép cập nhật thông tin quản lý khách hàng thêm − Tình sử dụng “Quản lý tác tử di động”: Khởi tạo tác tử di «uses» Đưa yêu cầu cập nhật phần mềm cho tác tử di động động Người quản trị «uses» Hủy tác tử di động Hình 3.7 Tình sử dụng “Quản lý tác tử di động” Tình cụ thể nhƣ sau:  Khởi tạo tác tử di động: tình mà ngƣời quản trị tạo tác tử để chuẩn bị thực nhiệm vụ cập nhật phần mềm Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~65~  Hủy tác tử di động: tình mà ngƣời quản trị hủy, kết thúc vòng đời tác tử di động  Đƣa yêu cầu cập nhật phần mềm cho tác tử: tình mà ngƣời quản trị yêu cầu số tác tử thực việc cập nhật phần mềm theo số tiêu chí − Tình sử dụng “Cập nhật phần mềm”: Di chuyển «uses» Cập nhật phần mềm Tác tử di động Tạo tác tử khác «uses» «uses» Cập nhật thơng tin khách hàng Tự hủy tác tử Hình 3.8 Tình sử dụng “Cập nhật phần mềm” Tình cụ thể nhƣ sau:  Cập nhật phần mềm: tình mà tác tử di động thực nhiệm vụ cập nhật phần mềm máy tính khách hàng  Cập nhật thơng tin khách hàng: tình mà tác tử lấy thông tin khách hàng máy tính họ cập nhật máy chủ  Di chuyển: tình mà tác tử tự động di chuyển máy tính khách hàng  Tự hủy tác tử: tình mà tác tử tự hủy hoàn thành nhiệm vụ Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~66~ 3.3.3 Thiết kế sở liệu 3.3.3.1 Thiết kế chung Cơ sở liệu ứng dụng đƣợc chia thành phần chính: - Dữ liệu phần mềm - Dữ liệu khách hàng quản lý tập trung - Dữ liệu tác tử di động - Dữ liệu phần mềm, khách hàng quản lý phân tán 3.3.3.2 Danh sách bảng − Bảng phan_mem: Lƣu trữ thông tin phần mềm, phiên file cài đặt − − Bảng khach_hang: Lƣu trữ thông tin khách hàng Bảng khach_hang_phan_mem: Lƣu trữ thông tin phiên phần mềm đƣợc cài đặt cho khách hàng, thông tin khác nhƣ lần cuối cài đặt, tên máy, địa ip, tình trạng tại… − Bảng tac_tu_di_dong: Lƣu trữ thông tin tác tử di động hoạt động máy chủ máy tính khách hàng Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~67~ 3.3.3.3 Quan hệ bảng Hình 3.9 Quan hệ bảng sở liệu 3.3.3.4 Mô tả bảng - Bảng phan_mem: Thuộc tính phan_mem_id ten_phan_mem ma_phan_mem phien_ban link_file Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN ~68~ - Bảng khach_hang: Thuộc tính khach_hang_id ten_khach_hang dia_chi - Bảng khach_hang_phan_mem: Thuộc tính khach_hang_phan_mem_id khach_hang_id phan_mem_id phien_ban_hien_tai may_tinh_cai_dat ip_may_cai_dat tinh_trang Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN ~69~ - Bảng tac_tu_di_dong: Thuộc tính tac_tu_di_dong_id dinh_danh_tac_tu tinh_trang khach_hang_id nhiem_vu 3.5 Kết đạt đƣợc Kết sau lập trình theo thiết kế, ứng dụng phân tán cập nhật phần mềm đƣợc cài đặt sử dụng thử nghiệm Phân hệ quản lý ngƣời quản trị đƣợc cài đặt máy chủ có địa tên miền riêng Các tác tử di động đƣợc thực thi, vận hành máy tính trạm có kết nối internet khơng Q trình thử nghiệm ứng dụng vận hành tốt, đáp ứng yêu cầu đặt 3.5.1 Mã nguồn số module phần mềm Module quản lý danh sách sản phẩm phần mềm: Tên khách hàng Tên máy cài đặt Phiên tại IP máy cài đặt Cập nhật lần cuối Tình trạng Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~70~ Module kiểm tra phiên phần mềm: url2request = url + getCurrentVersion(); WebRequest request = WebRequest.Create(url2request); WebResponse response = request.GetResponse(); Stream dataStream = response.GetResponseStream(); StreamReader reader = new StreamReader(dataStream); string responseFromServer = reader.ReadToEnd(); if (responseFromServer.Equals("1")) { updatesoftware(); } timer1.Interval = 30000; timer1.Start(); Module thực tải phần mềm: string remoteUri = serverName+softwareName; string fileName = getCurrentSoftware(); if (File.Exists(fileName)) File.Delete(fileName); WebClient myWebClient = new WebClient(); myWebClient.DownloadFile(remoteUri, fileName); 3.5.2 Một số hình ảnh giao diện phần mềm − Giao diện trang web quản lý danh sách phần mềm: Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~72~ Hình 3.10 Giao diện trang web quản lý danh sách phần mềm − Hình ảnh giao diện cập nhật phiên cho phần mềm: Hình 3.11 Hình ảnh giao diện cập nhật phiên phần mềm − Hình ảnh tác tử di động máy tính khách hàng phát có phiên phần mềm: Hình 3.12 Hình ảnh tác tử di động tìm thấy phiên phần mềm − Hình ảnh tác tử di động thơng báo download phiên phần mềm: Hình 3.13 Hình ảnh tác tử di động thơng báo download phần mềm Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~73~ − Hình ảnh tác tử di động thơng báo cập nhật phần mềm: Hình 3.14 Hình ảnh tác tử di động thơng báo cập nhật phần mềm − Hình ảnh tác tử di động thơng báo cập nhật thành cơng phần mềm: Hình 3.15 Hình ảnh tác tử di động thơng báo cập nhật thành cơng − Hình ảnh máy chủ thông báo tác tử di động hoạt động máy tính khách hàng tìm thấy phiên mới: HÌnh 3.16 Hình ảnh máy chủ thơng báo tác tử tìm thấy phiên phần mềm − Hình ảnh máy chủ thơng báo tác tử di động hoạt động máy tính khách hàng download phần mềm: Hình 3.17 Hình ảnh máy chủ thơng báo tác tử di động download phần mềm Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~74~ − Hình ảnh máy chủ thơng báo tác tử di động hoạt động máy tính khách hàng thực nhiệm vụ cập nhật phần mềm: Hình 3.18 Hình ảnh máy chủ thơng báo tác tử di động cập nhật − Hình ảnh máy chủ thông báo tác tử di động thực thành cơng nhiệm vụ: Hình 3.19 Hình ảnh máy chủ thông báo tác tử di động cập nhật thành công phiên phần mềm 3.5.3 Đánh giá, so sánh với phƣơng pháp khác Kết luận văn xây dựng đƣợc phần mềm đáp ứng đƣợc yêu cầu toán phân tán cập nhật phần mềm Phần mềm tự động nhận biết đƣợc có phiên nhà cung cấp, tự động tải thực cài đặt đồng thời đồng tình trạng cài đặt, cập nhật phần mềm lên máy chủ để ngƣời quản trị hệ thống nhận biết, quản lý So sánh với phƣơng pháp cập nhật truyền thống khác: −Sản phẩm luận văn cập nhật phần phần mềm −Sản phẩm luận văn có khả mang phần mềm di chuyển mạng nội thực cập nhật máy khơng đƣợc nối mạng internet Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~75~ KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN Kết thực luận văn tìm hiểu đƣợc vấn đề tác tử, tác tử di động, đặc điểm thành phần tác tử, phối hợp tác tử hệ đa tác tử để xử lý vấn đề thực tế Tác tử với ƣu điểm vƣợt trội khả tự trị, tự chủ hành động mà không cần có can thiệp trực tiếp ngƣời Dựa vào kết nghiên cứu lý thuyết, đề tài xây dựng đƣợc ứng dụng phân tán cập nhật phần mềm với giao diện thân thiện, dễ sử dụng, chức đáp ứng đƣợc yêu cầu Tuy nhiên, lực thời gian làm luận văn có hạn nên sản phẩm cịn số hạn chế nhƣ chức cập nhật phần mềm chậm, chƣa phát huy hết khả tác tử, tính di động chƣa thật cao Hƣớng phát triển đề tài khắc phục hạn chế chƣa đạt đƣợc, từ xây dựng ứng dụng hồn chỉnh để thƣơng mại hóa Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ~76~ TÀI LIỆU THAM KHẢO A Fuggetta, G Vigna, (1998), “Understanding Code Mobility”, IEEE Transactions on Software Engineering, 24(5),342-361 D B Lange, M Oshima (1998), Programming and Deploying Java Mobile Agents with Aglets, Addison-Wesley, USA Fabio Bellifemine, Giovanni Caire, Dominic Greenwood, (2007), Developing Multi-Agent Systems with JADE, John Wiley and Sons Ltd Gerhard Weiss, (1999), “ Multiagent Systems: A Modern Approach to Distributed Artificial Intelligence”, The MIT Press N R Jennings, K Sycara, M Wooldridge (1998), A Roadmap of Agent Research and Development, Journal of Autonomous Agents and Multi-Agent Systems, pp 275-306 http://en.wikipedia.org/wiki/Client-server http://en.wikipedia.org/wiki/Software_agent http://en.wikipedia.org/wiki/Java_Agent_Development_Framework Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ... ĐOAN NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TÁC TỬ DI ĐỘNG VÀ XÂY DỰNG ỨNG DỤNG PHÂN TÁN CẬP NHẬT PHẦN MỀM Tôi xin cam đoan luận văn ? ?Nghiên cứu công nghệ tác tử di động xây dựng ứng dụng phân tán cập nhật phần mềm? ??... Nghiên cứu lý thuyết: − Nghiên cứu tác tử di động − Nguyên cứu yêu cầu xây dựng ứng dụng phân tán cập nhật phần mềm Nghiên cứu thực nghiệm: − Thực xây dựng ứng dụng phân tán cập nhật phần mềm −... TRÊN TÁC TỬ DI ĐỘNG GẮN VỚI ỨNG DỤNG PHÂN TÁN CẬP NHẬT PHẦN MỀM 2.1 Phân tích hệ thống tác tử di động 2.1.1 Tác tử di động môi trƣờng thi hành 2.1.1.1 Thành phần tác tử di động Tác tử di động