Motivation: Modularisierung von großen Softwaresystemen

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1 WBS-Agents

2 WBS-Agenten Motivation: Modularisierung von großen Softwaresystemen Systeme aus Modulen mit klar definierten Schnittstellen und Aufgaben Erleichterung der Wartung und Erweiterbarkeit der Systeme (auch zur Laufzeit) Systeme robuster, nebenläufig, skalieren besser, können vorhandene Ressourcen (Rechnerkapazitäten, Softwarepakete) besser nutzen Bessere Wiederverwendbarkeit von Software Bessere Kooperation und Integration verschiedener Projekte,

3 WBS-Agenten WBS-Agenten als konzeptionelles Framework (Agenten-)System = Gruppe von (beliebig vielen) Agenten, die durch Kommunikationskanäle miteinander verknüpft sind Agent = Modul mit klar definierten Aufgaben, internen Abläufen und Kommunikationsschnittstellen Systemverhalten emergiert aus dem Verhalten und der Kooperation der Agenten Systemdesign = Entwurf von Modularisierung, Kapselung, Agentenverhalten, Kommunikations- und Kooperationsvorgängen, etc. WBS-Agents als technisches Hilfsmittel Sammlung von Softwarebibliotheken und Konzepte zur Entwicklung von modularen und verteilten Systemen Unterstützt bei Entwurf und Entwicklung einzelner Agenten und deren Zusammenfügen zu einem verteilten (Agenten-)System Verfügbar für verschiedene Betriebssysteme und Programmiersprache (Solaris, Irix, Linux, Windows; C++, Java, Scheme, CLIPS,...)

4 Universität Bielefeld Kooperation Agentensysteme: Einedurch praktischekommunikation Einführung Jeder Agent hat einen eindeutigen Namen Jeder Agent kennt Kommunikation jeden anderen Jeder Agent kann mit jedem direkt kommunizieren über Socket-Verbindung Agenten schicken sich und empfangen Jeder Agent kennt jeden anderen mit Namen Zwischen je zwei Agenten gibt es einen eigenen Kommunikationskanal Agenten schicken, empfangen und verarbeiten Messages (Nachrichten-Objekte) Messages (Nachrichten-Objekte) Technische Sicht

5 Messages Jede Message repräsentiert einen kommunikativen Akt aus Aktion (Performative) und Inhalt (Content) Unterscheiden sich in der Art ihres Inhalts (z.b. Text, Matrix, Liste von Farben, etc.) Jede Message ist eine eigene Klasse, d.h. ein Datentyp, der einem Agenten durch den run-time linker bekannt gemacht wird Standardtypen vorhanden: StringMessage, TextMessage,... Die Aktion ergibt sich aus der Verwendung durch den Agenten (ask, tell, reply, subscribe): Agent1: StringMessage m ( foo ); m.tell(agent2); oder interface->tell(m, Agent2);

6 Messages Wie werden Messages übertragen? Als Strings in einem bestimmten Format (angelehnt an KQML-Protokoll) tell :sender Max-Control :receiver unknown :language wbs-string :content MAXCTRL EXECUTE /homes/skopp/ develop/projects/maxpack/share/utterances/acttest.us Die Message und der Agentenkommunikationslayer kapseln die En-/Dekodierung zur Übertragung aller Informationen; innerhalb eines Agenten wird nur mit Message-Objekten gearbeitet! Klassenkomponenten der Messages: BO_String Performative; // ask, tell, reply, subscribe BO_String MessageID; // :reply-with BO_String ReplyMessageID; // :in-reply-to BO_String ID; // ID's des Messagetyps BO_String mainid; // ID des Messagetyps BO_String sender; // :sender BO_String from; // :from BO_String language; // :language BO_String ontology; // :ontology BO_String receiver; // :receiver

7 Innenaufbau eines Agenten Innenaufbau eines Agenten Agenten welt Sicht Agent 2 Sicht Agent 2 Wahrnehmen Wahrnehmen Schlussfolgern Schlussfolgern Handeln Handeln e Sicht nische Sicht ent 1 n unikation InactiveAgent : rein nachichtengetrieben InactiveAgent : rein nachichtengetrieben ActiveAgent : manuelle Nachrichtenverarbeitung ActiveAgent : aus Main-Loop manuelle Nachrichtenverarbeitung aus Main-Loop ActiveThreadAgent : Nebenläufige Nachrichtenverarbeitung ActiveThreadAgent : undnebenläu- fige Nachrichtenverarbeitung und Main-Loop Main-Loop 8/13 8/13

8 Tec Anatomie Agent 1 eines Agenten Kommunikation

9 Universität Bielefeld Agentensysteme: Eine praktische Einführung Organisation der Kommunikation Kommunikation Wer kriegt welche Nachricht und wann und überhaupt?! Verteiler Behälter von Kommunikationspartner Oft informationsbezogene Verteiler, z.b. World-Data Selbstständiges Erstellen der eigenen Verteiler Selbstständiges (SubscribeMessage) oder erzwungenes Eintragen auf anderen Verteilern Ein Agent bekommt mit, wenn sich ein anderer Agent auf einem seiner Verteiler einträgt 10/13

10 Universität Bielefeld Agentensysteme: Eine praktische Einführung Kommunikation und Kooperation Kommunikation und Kooperation Auf welchem Verteiler muss ich mich eintragen, um die nötigen Informationen zu bekommen?! Dienste Beschreibt eine bestimmte Funktion bzw. Dienstleistung im Agentensystem, z.b. Aktuelle Informationen über die Blockwelt Gekennzeichnet durch einen (systemweit!) eindeutigen Namen, z.b. World-Data-Service Ein Agent kann Dienst(e)... anbieten ( Ich biete... )! ProvideMessage nachfragen ( Ich brauche... )! RequireMessage Dienste sind i.d.r. an Verteiler geknüpft: Ich biete aktuelle Informationen über die Welt auf meinem Verteiler World-Data! ProvideMessage ( World-Data-Service (World-Data) ) 11/13

11 Realisation Ein WBS-Agent wird beschrieben durch eine C++- Klasse, die von der Basis-Klasse WBSAgent abgeleitet wird. Es wird pro Prozess ein Agent gestartet (Ausnahme Agency, kommt später) Jeder Agent besitzt ein Interface, das ihn an die Kommunikationsstruktur des System anschließt. Message-Objekte sind ebenfalls C++-Klassen, abgeleitet von der Basis-Klasse Message Einbringen eigener Funktionalität durch das Überladen bestimmter Funktionen Funktionen werden durch bestimmte Events aufgerufen

12 Schnittstellenfunktionen Konstruktor Destruktor virtual void AgentMainLoop (); virtual void AgentConfig (const BO_String &slot, const BO_String &value); virtual void AgentInit (); virtual void AgentReset (); virtual void AgentConnectionHandler (const BO_String &agentname); virtual void AgentDisconnectionHandler (const BO_String &agentname); virtual void AgentTellMessageHandler (Message *msg); virtual void AgentAskMessageHandler (Message *msg); virtual void AgentReplyMessageHandler (Message *msg); virtual void AgentProvideHandler (Message *msg); virtual void AgentRequestHandler (Message *msg); virtual void AgentSubscribeHandler (Message *msg); virtual void AgentUnsubscribeHandler (Message *msg); virtual void godown (); (siehe:.../projects/agentclasses/src/wbsagent.hh )

13 Verarbeiten von Messages Versenden XyzMessage (Argumente).tell ("Empfängername"); Empfangen (Beispiel: Tell-Message) void Agentenname::AgentTellMessageHandler(Message *msg) { if (msg!= 0) { switch (msg->getid().is_in("abc XYZ")) { case 1: // ABC { AbcMessage *m = (AbcMessage*) msg; [...] break; } case 2: // XYZ { XyzMessage *m = (XyzMessage*) msg; [...] break; } default: cerr << "ERROR!!! - Unknown Message-Type: " << msg->getid () << endl; break; } }}

14 Wie baue ich mir einen Agenten? Ableiten von geeigneter Basisklasse & Überladen geeigneter Funktionen C++-Basisklassen für spezielle Agenten: InactiveWBSAgent ActiveThreadAgent ActiveX11Agent ActiveTclTkAgent ActiveTclAgent ActiveQtAgent ActiveQt2Agent ActiveQt3Agent CLIPSAgent Java-Basisklassen zu finden im CVS-Projekt jwbsagent Für ActiveThreadAgent, ActiveQt2Agent und ActiveQt3Agent gibt es Schablonen unter.../develop/share/ templates

15 Ein System aus WBS-Agenten Universität Bielefeld Agentensysteme: Eine praktische Einführung Start des Systems durch zentralen Agenten CA_Maintainor_gcc3 Jeder Agent verbindet sich immer als erstes mit dem Maintainor (Dessen Verbindungsdaten Ein System werden aus dem WBS-Agenten Agenten übergeben oder er wird sie auslesen aus $HOMES/.maintainsockdata) Start durch Maintainor -Agenten (/vol/wbs/bin/ca_maintainor) Zentrale Konfigurierbarkeit durch zwei Dateien: Zentrale Konfiguration des Agentensystems durch zwei Dateien: agents.config # SLOT Value DEFAULTPATH /vol/wbs/share/lehre/ws0001/agentensem/agenten/bin/ Technische Sicht # SLOT Agentname Agentfile Hostname Display FlagString Options # BEGIN_SLOTLIST AGENT Monitor AgentstateMonitor_sol defaults.config Viewer Viewer bootes - - WorldServer WorldServer lynx - - # SLOT Value Agent1 TestAgent FieldSize 20 Agent2 TestAgent WorldSize 100 Agent3 TestAgent VisDistance 6 # END_SLOTLIST World-KB /vol/wbs/share/lehre/ws0001/agentensem/ commonbin/welt.dat cody-system /vol/wbs/share/lehre/ws0001/agentensem/ agenten/bin/ 4/13

16 Max_agents.config # Agents run in a own shell, the window being minimized per default.by defining 'XTERM ON', each agents will be started in a separate xterm. 'DEFAULTPATH' defines the directory that is sought for the agent executables. 'OWNPATH' can be set to an alternative directory (which dir is actually chosen is defined by the flags). # '-' for hostname or display causes DEFAULTHOST and DEFAULTDISPLAY will be chosen, both of which are originally set to localhost and local display. # Flags: # '*' shell window remains open after the agent went down # '#' shell window pops up (per default started minimized as icon) # '.' starts the executable out of OWNPATH # '+' will restart the agent automatically once it died # '%' the agent will be started with no agent system parameters # '/' signals the end of the string of flags # Options: will be passed on to the agent at start-up # SLOT Value DEFAULTPATH /vol/wbs/bin/ OWNPATH $WBS_DEVELOPER_ROOT/share/scripts/ XTERM ON PARALLEL ON # SLOT Agentname Agentfile Hostname Display FlagString Options # BEGIN_SLOTLIST AGENT Monitor CA_QtAgentMonitor_gcc3 - - /+ Max startmax.moni - - -#%. play -o agentname:%n -o host:%h -o port:%p Max-Control AC_FigureCtrl_gcc Max Max-TTS TTS_Agent_gcc Max # END_SLOTLIST

17 General purpose -Agenten Universität Bielefeld Agentensysteme: Eine praktische Einführung Kontrolle und Statusanzeige über Monitor-Agent: Technische Sich CA_Maintainor_gcc3 CA_QtAgentMonitor_gcc3 CA_AgentstateMonitor_gcc3Universität Bielefeld Zeigen aktuellen Zustand des Agentensystems an, erlauben Starten/Beenden von Agenten Agentensysteme: Eine praktische Einführung Kommunikation Technische Sicht CA_AgentCommVisualizer_gcc3 Visualisiert Kommunikation im Agentensystem als Feder-Masse-Graph Jeder Agent kennt jeden anderen mit Namen Zwischen je zwei Agenten gibt es einen eigenen Kommunikationskanal Agenten schicken, empfangen und verarbeiten Messages (Nachrichten-Objekte)

18 Universität Bielefeld Agentensysteme: Einepraktische Einführung Startvorgang WBS-Agenten Startvorgang eines Agenten Maintainor Agent-2 agents.config startet connect Konstruktor LifeSignal-Message default.config ConfigMessage AgentConfig AgentInit ConnectMessage to Agent-2 AgentReset AgentMainLoop Agent-1 connect AgentConnectionHandler IntroMessage AgentConnectionHandler 4/9

19 Das Kennenlernen... Technische Sicht Startvorgang mit Services Maintainor startet Konstruktor connect LifeSignal-Message AgentConfig ConfigMessage AgentInit Agent-2 anlegen AgentReset ConnectMessage to Agent-2 AgentMainLoop Verteiler Agent-1 Verteiler AgentConnectionHandler connect IntroMessage AgentConnectionHandler RequireMessage eintragen eintragen AgentRequireHandler AgentProvideHandler ProvideMessage AgentRequireHandler AgentProvideHandler wird implizit eingetragen AgentSubscribeHandler SubscribeMessage AgentSubscribeHandler wird implizit eingetragen AgentTellMessageHandler initiale Messages AgentTellMessageHandler 12/13

20 Aufgabe Baue minimales Agentensystem aus zwei Agenten Sancho und Pancho Sancho bietet den Dienst Takt-Service an. Er inkrementiert dazu die ganze Zeit einen Zähler um einen frei konfigurierbaren Wert. Bei Überschreiten einer 1.000er-Grenze verschickt er eine StringMessage mit Inhalt Ping. Pancho kennt die Zählstrategie von Sancho nicht, soll aber bei jedem Takt den neun Zählerstand ausgeben! bei Empfang eines Ping erfragt er den Zählerstand von Sancho und gibt ihn dann aus. Sancho soll auf Nachfrage mit Zählerstand antworten. Technisches Vorgehen Kopiert das Template $HOME/develop/share/templates/Agent in euer Projektverzeichnis, einmal als Sancho und einmal als Pancho Benennt die Dateien und Klassen um, ändert das common.make Füllt die Methoden für das benötigte Agentenverhalten Compiliert und installiert mit make install Editiert die beiden Konfigurationsdateien agents.config und defaults.config in eurem $HOME/develop/share/configs Start mit go.wbs_agents