行動程式碼（Code Mobility）

行動程式碼（Code Mobility）可以非正式的定義為「動態改變程 式碼和其所執行地點之間的關係」。換句話說，程式碼所執行的地 點是可以動態改變的。這樣子的定義聽起來很容易讓人聯想到在分 散式系統中所討論的「行程遷移」（Process Migration）。

在 分 散 式 系 統 的 研 究 課 題 中 ， 所 謂 的 行 程 遷 移 （ Process Migration），也就是執行中行程的遷移行為。這種行為允許作業系 統中的一個行程（Process）從原先執行的機器，遷移到另外一台機 器去，並且若無其事的繼續執行。要實踐這種行為，可以想見需要 處理十分複雜的問題。因為必須將整個的執行環境像是開啟檔案的 所有 handle、環境變數等等的轉移，而且遷移到另一機器之後，必 須能夠正確的繼續執行，就像什麼事都沒有發生過一樣。行程遷移 的目的大抵上多是為了：1.負載平衡（Load Balancing）； 2.遷移到 更適合（或說程式更喜愛的）的軟硬體。

行程在多台機器之間遷移可以讓多台機器之間的負載儘量的平 均，使資源的使用可以更加的均衡，平均的效能也應該可以提高。

至於遷移的策略以及演算的方法，目前已有為數不少的論文在討論 這個問題。

因為軟硬體偏好的遷移行為則有可能發生在像是一個分散式的 系統中，並不是每台機器都裝有某一硬體或軟體，但是這個系統希 望程式在任一台機器開始執行之後，透過行程遷移到提供執行所需 資源（軟體或硬體）的機器之上，讓程式感覺不到這背後的一切，

就像是一開始執行的機器就擁有這些資源一樣。

大多數的行程遷移的機制都希望提供一個透明化的環境，也就 是不希望，也儘量不允許程式設計者接觸、控制到行程遷移的行為。

程式設計者無法知道，也無法分辨執行中的行程是否經歷過遷移。

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物件遷移（Object Migration）與行程遷移相似。這種機制是在不 同的 Data Space 當中搬移 Data Object。它和行程遷移一樣，都是定 位於應用在一些鬆散連結（Loosely-coupled）、小範圍的分散式系統。

一般所謂的行動程式碼系統（Mobile Code Systems）則企圖應用 在大範圍的環境中，它有幾個性質： 其它的目的。像是客製化服務（Service Customization）、程式功能 自動執行（Dynamic Execution of Application Functionality）、自發性

（Autonomy）、容錯能力（Fault Tolerance）以及支援離線運作

（Support for Disconnected Operations）。

行動程式碼的技術可以應用在網際網路上，表示它具有很好的 延展性（Scalability），並不需要特別刻意的設計，便渾然天成。而

「因地制宜」（Location Aware）的性質，則有別於許多分散式系統 的架構。前面談到行程遷移時，有提到大多數行程遷移的機制都希 望提供一個透明化的環境，將程式設計者隔絕於這些行為之外。程

式設計者在設計程式時，並不會去、也不需要去考慮到程式遷移的

1. 客製化服務（Service Customization）：在網路管理研究領域中，有 人提出“Management by Delegation”的概念，也就是指派式的管

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轉。傳統的 Client／Server 式的網路管理架構，網路管理的應用程 式透過網路管理的通訊協定要求網路設備之上的 Agent 提供服 務。在這種架構之下，網路管理應用程式是 Client，而網路設備 上的 Agent 程式則是 Server。Agent 程式提供一組事先定義好的服 務，像是提供各種網路設備的狀態、回報網路設備所發生的特殊 Functionality）：這一點，可以從上述的 Management by Delegation 的例子中明白。

Disconnected Operations）：這兩種性質有些相關。有些行動程式 Disconnected Operation。舉例來說，使用者利用一 Notebook 加上 無線通訊設備連上網路，他需要執行一個程式，必須花費一段為 些系統可稱為 Mobile Code Technologies 。我們可以發現， Code Mobility 的核心意念十分的簡單，也就是「程式碼所執行的地點是可 以 動 態 改 變 的 」。 而 在 這 個 意 念 之 下 ， 分 別 出 現 了 四 種 Design Paradigm， 分 別 是 ： 1.Client ／ Server （ CS ）； 2.Remote Evaluation

（REV）；3.Code On Demand（COD）；4.Mobile Agent（MA）。他們 並且強調所謂的 Design Paradigm 不必然的對映某些特定的 Mobile Code Technologies，而一個 Mobile Code Technology 事實上也不全然 的只能實作特定一 Design Paradigm 。以下僅對本系統所使用的技術

－Mobile Agent 來作介紹。

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一個所謂的 Mobile Agent 擁有知識，也擁有資源，但是卻缺乏了 位置因素，也就是缺乏不可移動的資源，而這些資源只有在一些特 定的地點才有，所以 Mobile Agent 必需具備遷移的能力，移動本身 的程式碼（如何完成工作）以及可移動的資源。Code On Demand 和 Mobile Agent 都可以算是具備實質上的程式碼移動行為，它們之間最 大的差異應該是：在 Code On Demand 的架構之下，程式碼通常只移 動一次，將程式碼送給程式碼的需求者之後，程式碼就不在移動了，

算是定居下來。但是 Mobile Agent 卻是天生漂泊不定的浪子性格，

通常為了達成一項工作，必須遊走數個特定地點。需要特別注意的 是 Mobile Agent 不僅遷移程式碼，更包括了自身的狀態。

一個特定的應用，不見得和某一特定的 Design Paradigm 牢牢地 綁在一起。我們可能可以利用多種 Design Paradigm 都足以完成一個 特定的應用，但各種不同的 Design Paradigm 在優劣上卻可能有高下 之分。如何為自己要解決的問題尋求一個較佳的 Design Paradigm 一 個應用 Mobile Code 技術上的核心課題，這將有賴於設計者對於問題 本質的洞悉以及各技術應用的評估。評估的項目自然因人而異，諸 如：對網路流量所造成的影響 ，執行效率 ，容錯能力 ，擴充性

（Extensibility），延展性（Scalability）等等。

3.2.3 行動代理者的定義

要瞭解什麼是 Mobile Agent，首先得知道 Agent 的定義。Agent 和一般程式有何不同？這問題在學者間已持續辯論了好幾年，基本 上我們可以把它下個較寬鬆的定義為：「由人類指定工作內容與作業 限制，代替人類進行所指定工作的軟體程式」。Agent 依照其環境的 本質可分為三種[Clements ＆ Papaioannou＆Edwards，1997]：

1. 目的導向型（Goal Oriented）：Agents 的行為並非只是單純地對環 境的刺激產生反應而已，尚有其本身的任務與目的。

2. 溝通型（Communicative）：可和其他 Agents 互相溝通的 Agents。

3. 移 動 型 （ Mobile ）： 可 以 從 一 台 主 機 移 動 到 另 一 台 主 機 上 的 Agents。

而 Mobile Agent 其實便是一種具有移動能力的 Agent 物件或程 式。

更詳細一點來說，Mobile Agent 可以如下解釋：

Mobile Agent ＝ Mobile Code ＋ Agent

Agent：

代理者程式，通常能接受使用者的命令，根據命令去執行大量 的工作; 或者其本身具有 Autonomous（自發性），透過程式的人工 智慧（AI）或決策樹在執行時期（Runtime）自行判斷應執行的程序。

Mobile Code：

行動碼是一種能讓執行中的程式由其所處的執行空間中遷移至 另一執行空間中執行（行程遷移技術），一般實際上多運用於產生 能在執行時期遊走於網際網路中的程式。

JAVA Mobile Agent 技術並非 JAVA 的標準套件，而是由一些團 體自行開發的，但是基本上這是一個以遠端方法呼叫 （ Remote Method Invocation，RMI）為基礎的系統，當 RMI 的技術，搭配上物 件串列化的機制，Mobile Agent 的系統就逐漸被展現出來。

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Mobile Agent 當然不可能任意的遊走於何一台主機中，所有要支 援 Mobile Agent 的主機上皆必需先建構出一個 Mobile Agent Runtime Environment（通常是利用執行一個 JAVA Application 來產生），當基 礎的環境建置好了之後，系統中運行的 Agent 即能執各類動作，而 各 Runtime Environment 間利用物件序列化（Serialization）來達成程式 碼實體（Code Instance）的遷移，利用類似 RMI 的機制來形成遠端 參考（Remote Reference）以利實現遠端控制。

在元件化的設計理念之下，DCOM／COBRA／JAVA RMI 等架 構，皆實現了讓一程式的各元件能夠分散在數個系統中運行，讓程 式的各個 元件能在其最適當的主機中執行，而 Mobile Agent System 進一步的擴展此一概念，讓程式中的各元件不再被限制在一固定的 主機之中，換句話說 DCOM／COBRA／RMI 的系統架構是一種靜態 架構，而 Mobile Agent System 則是一種能在執行時期作適時決策或 轉變的動態架構，在此一特性下，系統將更容易實現負載平衡及容 錯等機制。

以下是對 Mobile Agent 更嚴謹的定義：

Mobile Agent 並不侷限於只能在開始執行的系統上動作，最主要 的特性就是它可以經由網路將其本身轉移到另一個不同的系統上去 繼續動作。這種移動的能力使得 Mobile Agent 能夠與目的地系統上 的物件相互溝通，然後在相同的主機上使用這些物件，或是作為網 路上的遠端物件[Lange ＆ Oshima，1998]。

由上述定義可知，Mobile Agent 的運用前提是網路環境，它可以 在四通八達的網路空間中漫游，移動到存放有 Mobile Agent 所需要 之資料的主機上，就近進行處理的工作。工作告一段落之後，Mobile

Agent 帶著其程式碼與已處理過的資料移動到下一台主機上，如此持 續到所有工作完成，回到其原來出發的機器為止。

圖 3-1 大略描述了 Mobile Agent 的行為模式：

圖 3-1 Mobile Agent 的行為模式

3.2.4 行動代理的效益與實務應用上的考量

運用行動代理相對於傳統主從架構有以下優點：

5. 減少網路負載：分散式系統十分倚賴通訊媒介來交換訊息，尤其 是使用到安全協定時，造成龐大的網路流量。Mobile Agent 不需 要與目標機器持續連線，它允許使用者將指令包裝起來送到彼方 的電腦，然後在彼端當場進行交談的動作。Mobile Agent 亦可在 遠端主機上就近處理其上存放的大量資料，不像傳統模式須將大 筆資料經由網路傳輸到本地端方能進行處理，無形中省去了大量 交通量。此外 Mobile Agent 只在移動時才會使用網路傳送資料，

而且傳送的只有運算完成的資料及自己本身的程式，消耗頻寬較 少。

6. 可克服網路延遲問題：在以網路控制大批需要即時反應的系統之 時，例如工廠的眾多機械臂，常會造成網路的遲延。Mobile Agent 為此問題提出了解套的方法，因為它可以從中央主機派送到各機 器上，在各機本端直接執行控制指令。

7. 將通訊協定封裝起來：分散式系統的主機需要對外送的資料加上

7. 將通訊協定封裝起來：分散式系統的主機需要對外送的資料加上