PDF de programación - Un servicio de movilidad de agentes de software para JADE basado en OSGi

Un servicio de movilidad de agentes 
de software para JADE basado en OSGi

Tesis de Grado de Ingeniería en Informática

Orientación en Sistemas Distribuidos

Tesista
Matías I. San Martín

Director
Prof. Ing. Osvaldo Clúa

Facultad de Ingeniería
Universidad de Buenos Aires
Año 2012

San Martín, Matías Ignacio

“Lo haremos... no porque sea 

fácil, sino porque es difícil”

J. F. Kennedy
(Presidente de los Estados Unidos de
América, respecto del proceso que
finalmente llevaría al hombre a la Luna)

I

San Martín, Matías Ignacio

Resumen

El paradigma de agentes móviles de software define entidades (los agentes)
capaces de moverse entre distintos lugares de una red, de forma autónoma y en
busca del cumplimiento de sus objetivos particulares. El hecho de contar con estos
agentes, capaces de acercarse a los recursos que deben utilizar y de desplazarse a
otro sitio cuando así lo requieran, ofrece grandes ventajas frente a paradigmas más
tradicionales como pueden ser aquellos basados en arquitecturas del tipo cliente-
servidor; siendo particularmente destacables: el ahorro en la transmisión de datos y
la prevención de latencias.

Para permitir la ejecución de los agentes de software y ofrecer un conjunto de
servicios básicos, es necesario una plataforma de ejecución. JADE (Java Agent
DEvelopment Framework) ofrece dicha plataforma y, además, un conjunto de
herramientas que posibilitan el desarrollo de los agentes que se ejecutarán en ella.
Entre todas las tecnologías de este tipo, JADE resalta por su trayectoria, comunidad
creciente y por el hecho de estar liberada bajo una licencia de código abierto
(LGPL).

A pesar de contar con años de desarrollo y uso en su haber, JADE es un
proyecto todavía en evolución y con posibilidad de mejoras. En particular, en el
presente trabajo se propone una nueva versión de un componente de la plataforma
(servicio de movilidad); nueva versión que tiene como objetivo permitir la movilidad
de los agentes de forma más eficiente y robusta, apuntando a prevenir
incoherencias en la definición de los mismos y la transmisión innecesaria de datos.

Para lograr el objetivo descripto, la solución se valió de otra tecnología con
madurez y en crecimiento, OSGi, que se enfoca en facilitar la definición de las
aplicaciones en forma de componentes reutilizables y dinámicos. Las bondades de
esta permitirán llegar a una solución simple y robusta, que cumpla con los objetivos
establecidos.

En los primeros capítulos de este trabajo se desarrolla una introducción a los
conceptos y tecnologías que dan marco al desarrollo del mismo. Empezando por el
paradigma de los agentes móviles de software (capítulo 1), para luego seguir con
JADE (capítulo 2) y completar con OSGi (capítulo 3). Luego, se hace un análisis de
las limitaciones encontradas en JADE y que busca compensar la solución propuesta
en esta obra (capítulo 4). Con esto se da introducción al análisis del contexto,
tecnologías y restricciones tenidas en cuenta en el desarrollo de la solución (capítulo
5) y, finalmente, se presenta el prototipo implementado con objeto de verificar la
propuesta (capítulo 6 y 7). Este es comparado con la funcionalidad ofrecida por
JADE en un conjunto de pruebas cuyos resultados son presentados en el capítulo 8.
Se da cierre a esta tesis con una recapitulación en forma de conclusiones de lo

II

San Martín, Matías Ignacio

presentado, y una descripción de contenidos complementarios al presente;
conformados por el inventario de trabajos relacionados, la descripción de una
alternativa a la solución expuesta, y la propuesta de ideas para la evolución de lo
aquí ofrecido (capítulo 9).

III

San Martín, Matías Ignacio

Abstract

The mobile software agents paradigm defines entities (agents) capable of moving
autonomously among places in a network and following their own agenda. Having
these agents, who are able to go closer to the resources necessary to accomplish
their goals and of moving elsewhere when needed, offers great advantages over
more traditional paradigms such as those based on client-server architectures. In
particular, it can be mentioned the savings in data transmission and latency
avoidance.

To allow the execution of software agents and to offer them a set of basic
services, an execution platform is needed. JADE (Java Agent Development
Framework) provides such a platform and, also, a framework for developing the
agents that can be executed by it. JADE stands out from others because of its
history, growing community and the fact of being released under an open source
license (LGPL).

Despite having many years of development and use to its credit, JADE is still an
in-progress project and has many features that can be developed or improved. In this
work, a new version of an existing component (agent mobility service) is proposed,
aiming for a more efficient and robust functionality, trying to avoid inconsistencies in
the agent's definitions and preventing unnecessary data transmission.

To achieve the described objective, another mature and growing technology was
used, OSGi, which focuses on facilitating the componentization of software modules
and applications. The benefits provided by this technology will make it possible to
build a simple and robust solution that meets the objectives set.

At the beginning of this work some concepts and technologies are introduced to
give some context. First, the mobile software agents paradigm is described (in
chapter 1), following with JADE (chapter 2) and the introduction is completed with
OSGi (chapter 3). After that, (in chapter 4) the limitations found in JADE are
described (focusing in the ones concerned by this work). This will serve as
introduction for the study of the context, technologies and restrictions taken into
account when developing the solution (chapter 5), to finally lead to the presentation
of the prototype implemented to test the proposal (chapters 6 and 7). This prototype
is later compared against the service offered by default in JADE through a set of
tests cases from which the results are detailed in chapter 8. Finally this thesis is
ended with some conclusions about the information presented and a complementary
description of related work, an alternative solution to the one given, and some ideas
for further work that can be made (chapter 9).

IV

San Martín, Matías Ignacio

Agradecimientos

A mis padres por haber invertido en mi educación y por su apoyo a lo largo de

toda mi vida.

A Silvina por su infinito amor y paciencia.
A mi tutor, Osvaldo Clúa, por haber sabido guiarme en el desarrollo de este

proyecto.

A todos los que durante este tiempo me brindaron su apoyo y compañía, y me

motivaron a seguir y cumplir mis objetivos.

V

San Martín, Matías Ignacio

Índice de Contenido

Resumen --------------------------------------------------------------------------------------------------------------II
Abstract --------------------------------------------------------------------------------------------------------------IV
Agradecimientos ----------------------------------------------------------------------------------------------------V
Índice de Ilustraciones --------------------------------------------------------------------------------------------X
Índice de Tablas ---------------------------------------------------------------------------------------------------XI
Capítulo 1: Introducción a los agentes móviles de software --------------------------------------------1
1.1 -Definición de agentes -----------------------------------------------------------------------------------1
1.1.1 -Agente de software -------------------------------------------------------------------------------1
1.1.2 -Agente móvil ----------------------------------------------------------------------------------------2
1.2 -Características de los agentes móviles de software --------------------------------------------3
1.2.1 -Ventajas “heredadas” de los agentes de software ----------------------------------------3
1.2.2 -Ventajas asociadas a la movilidad ------------------------------------------------------------4
1.2.3 -Dificultades asociadas a los agentes móviles ---------------------------------------------5
1.3 -Aspectos técnicos asociados con la tecnología de agentes móviles de software ------5
1.3.1 -Aspectos técnicos propios del agente -------------------------------------------------------5
1.3.2 -Aspectos técnicos propios de la plataforma de ejecución ------------------------------6
1.3.3 -Aspectos técnicos propios de la ejecución del agente ----------------------------------6
Requerimiento de única ejecución (exactly-once) --------------------------------------------6
Detección de casos de excepción -----------------------------------------------------------------7
1.3.4 -Aspectos técnicos de la comunicación ------------------------------------------------------8
Problemas por ser distribuidos ---------------------------------------------------------------------8
Problemas por movilidad -----------------------------------------------------------------------------9
1.3.5 -Aspectos técnicos relacionados con la seguridad ----------------------------------------9
Capítulo 2: Plataforma JADE para el desarrollo de agentes móviles de software ---------------11
2.1 -Antecedente histórico ----------------------------------------------------------------------------------11
2.2 -Características de JADE ------------------------------------------------------------------------------12
2.2.1 -Componentes -------------------------------------------------------------------------------------12
2.2.2 -Arquitectura ----------------------------------------------------------------------------------------12
2.2.3 -Protocolo de comunicaci