【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于多智能體協同控制領域，更為具體地講，涉及一種多智能體集群數據分布式同步方法。
技術介紹
1、隨著技術的發展，智能體日常生活中的作用日益凸顯，可以降低成本和提高工作效率，并且更重要的是可以幫助人們完成危險系數較高的任務，從而降低對人類生命的影響。為了進一步地提高容錯性與提高智能體自主協調能力，現有智能體都采取智能體集群的工作方式。現有智能體集群主要可以分成集中式控制結構和分布式控制結構。集中式控制結構是由一個主控單元集中處理其他智能體所提供的數據，然后分配給其他智能體。集中式控制結構簡單，但是計算復雜度大，反應速度慢，并且系統抗干擾能力弱，整個系統的工作狀態好壞都取決于主控單元。而在分布式控制結構中，智能體之間對等，互相信息交互，可以自主處理實時數據。因此，對于分布式控制結構的智能體集群來說，要想讓每個智能體都要實現全局化最優解，集群的分布式通信就顯得十分重要。
2、面對實時變化的工作環境，智能體集群之間的通信需要滿足數據傳輸過程中的高可靠性，實時性和安全性。除此之外，智能體分布式通信系統需要支持可擴展性與可維護性，以便于系統后續的擴容和維護，因此提出一種滿足上述需求的多智能體集群數據分布式同步方法具有重要意義。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種多智能體集群數據分布式同步方法，實現多智能體集群高效的通信和信息交互，能夠實現實時信息共享，有效進行任務協調與決策。
2、實現本專利技術目的的技術方案為：
3、一種多智能體集群數
4、確定智能體分片結構；
5、利用gossip/swim協議實現實現集群中的狀態更新和節點故障檢測，確定集群中活躍智能體列表；
6、根據網絡狀態確定網絡傳輸的最大報文長度，并采取tcp/udp協議進行智能體之間的數據通信；
7、利用增量同步操作進行智能體集群中的數據信息更新；
8、利用集群結構和數據標簽機制實現按域同步。
9、進一步地，所述智能體分片結構包括數據路由、元數據存儲區和分片及備份存儲區，所述數據路由提供對外訪問，接收外部請求并將其傳輸到元數據存儲區，所述元數據存儲區含有所有分片節點的信息和分片功能的配置信息，所述分片及備份存儲區是數據存儲位置，并且每份數據都含有備份數據。
10、進一步地，利用gossip/swim協議實現集群中的狀態更新和節點故障檢測具體包括：
11、多智能體集群中的每一個智能體周期性地隨機向其他智能體發送消息，咨詢其他智能體的狀態，同時回應其他智能體對它的詢問，同時，發送信息的節點從其他節點獲取數據來更新自己的本地數據；
12、在詢問過程中，多智能體集群利用swim協議，單個智能體不僅向其他智能體發送心跳消息，而且將接收到的心跳消息再次廣播到其余所有智能體，通過這種方式，集群中的每一個智能體感知到集群中其他智能體的狀態變化與故障情況。
13、進一步地，確定集群中活躍智能體列表具體包括：集群中的智能體隨機選取集群中其余某一個智能體n1發送信息，假如在一定時間內能夠收到消息則代表該智能體存活，反之若在一定時間內沒有收到消息，則此時將會尋找多智能體集群中其余還存活的智能體，讓其對n1智能體發送信息，如果依然沒有收到消息，則將會把該智能體標記為死亡狀態，并利用gossip協議廣播該智能體狀態更新信息，將其移除活躍智能體列表。
14、進一步地，根據網絡狀態確定網絡傳輸的最大報文長度具體包括：根據網絡通信狀態確定不需要分片的最大報文長度，若需要傳輸的數據大于最大報文長度，則根據該長度進行分片，并對分片進行標記。
15、進一步地，采取tcp/udp協議進行智能體之間的數據通信具體包括：
16、首先設置確認機制，在雙方通信的時候，在接收方收到消息之后，向發送方返回確認消息，表達數據接收成功，若是并未返回確認消息，則代表消息并未發收成功，則進行重傳；
17、然后設置超時重傳與錯誤重傳機制，超時重傳表示在發送方發送數據之后，經過設定時間后并未收到確認信息，錯誤重傳表示當接收方發現接收到的消息錯誤或者存在丟包的情況，接收方需要向發送方發送一個請求重傳的消息，重新獲取正確消息；
18、最后利用樂觀鎖機制，在通信信息中添加時間戳來記錄通信數據的最新更新時間，并且通過時間戳來確定當前操作數據的正確性，若集群中某一個智能體同時收到多個來自集群中同一個智能體所發送的更新信息，則將按照時間戳選取出最新的信息進行更新；若集群中某一個智能體同時收到來自集群中多個其余智能體所發送的更新信息，則根據時間戳選取每個智能體所發送的最新消息，然后將每個智能體的最新消息進行合并得到最后的更新信息。
19、進一步地，利用增量同步操作進行智能體集群中的數據信息更新具體包括：首先執行全局同步，讓集群中所有智能體的所有數據達到一致，之后對增量變化進行跟蹤，利用通信數據中的時間戳機制判斷集群中數據是否發生變化，然后定位變化數據并將其傳輸到集群中剩余智能體中，最后目標智能體收到增量數據之后，將其合并到現有數據中。
20、進一步地，利用集群結構和數據標簽機制實現按域同步具體包括：針對多智能體集群應用場景設置集群結構，將多智能體集群分為集群大簇頭、集群小簇頭和集群組成員，集群大簇頭用來統籌管理集群，集群小簇頭用來管理組內節點；設置好集群結構后，為所需同步數據設置數據標簽，數據標簽分為全局同步標簽、組件同步標簽、組內同步標簽，全局同步標簽表示數據在集群中所有多智能體中進行數據同步，組件同步標簽表示數據在集群大簇頭與所有集群小簇頭之間進行數據同步，組內同步標簽表示數據會在集群小簇頭和它所在組的所有節點之間進行數據同步。
21、進一步地，還包括：將智能體在集群傳輸中進行的操作都記錄在日志當中，將日志數據進行持久化操作和備份操作。
22、進一步地，還包括：使用容器技術和云服務將智能體控制軟件容器化，并通過云服務進行部署和管理，集群初始化時，集群中所有智能體的系統時間保持同步，并且依據此時間來生成初始數據的初始時間戳。
23、與現有技術相比，本專利技術的有益效果為：本專利技術采取分片(sharding)結構提高了系統的讀寫能力和并發性能，本專利技術采取gossip/swim協議協議進行智能體之間的數據通信，實現集群中的數據同步和節點故障檢測；本專利技術采取tcp/udp協議進行智能體之間的數據通信，降低智能體之間的通信開銷，可以更加滿足集群通信的實時性與低延遲；本專利技術對數據進行預處理和后處理操作，實現通信數據的一致性和準確性；本專利技術利用多智能體集群結構和數據標簽機制實現多智能體集群按域同步，滿足智能體集群之間數據傳輸過程中的高可靠性，實時性和安全性，并支持可擴展性與可維護性，以便于系統后續的擴容和維護。
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1.一種多智能體集群數據分布式同步方法，其特征在于，包括步驟：
2.根據權利要求1所述的一種多智能體集群數據分布式同步方法，其特征在于，所述智能體分片結構包括數據路由、元數據存儲區和分片及備份存儲區，所述數據路由提供對外訪問，接收外部請求并將其傳輸到元數據存儲區，所述元數據存儲區含有所有分片節點的信息和分片功能的配置信息，所述分片及備份存儲區是數據存儲位置，并且每份數據都含有備份數據。
3.根據權利要求1所述的一種多智能體集群數據分布式同步方法，其特征在于，利用Gossip/SWIM協議實現集群中的狀態更新和節點故障檢測具體包括：
4.根據權利要求3所述的一種多智能體集群數據分布式同步方法，其特征在于，確定集群中活躍智能體列表具體包括：集群中的智能體隨機選取集群中其余某一個智能體N1發送信息，假如在一定時間內能夠收到消息則代表該智能體存活，反之若在一定時間內沒有收到消息，則此時將會尋找多智能體集群中其余還存活的智能體，讓其對N1智能體發送信息，如果依然沒有收到消息，則將會把該智能體標記為死亡狀態，并利用gossip協議廣播該智能體狀態更新信息，
5.根據權利要求1所述的一種多智能體集群數據分布式同步方法，其特征在于，根據網絡狀態確定網絡傳輸的最大報文長度具體包括：根據網絡通信狀態確定不需要分片的最大報文長度，若需要傳輸的數據大于最大報文長度，則根據該長度進行分片，并對分片進行標記。
6.根據權利要求1所述的一種多智能體集群數據分布式同步方法，其特征在于，采取TCP/UDP協議進行智能體之間的數據通信具體包括：
7.根據權利要求1所述的一種多智能體集群數據分布式同步方法，其特征在于，利用增量同步操作進行智能體集群中的數據信息更新具體包括：首先執行全局同步，讓集群中所有智能體的所有數據達到一致，之后對增量變化進行跟蹤，利用通信數據中的時間戳機制判斷集群中數據是否發生變化，然后定位變化數據并將其傳輸到集群中剩余智能體中，最后目標智能體收到增量數據之后，將其合并到現有數據中。
8.根據權利要求1所述的一種多智能體集群數據分布式同步方法，其特征在于，利用集群結構和數據標簽機制實現按域同步具體包括：針對多智能體集群應用場景設置集群結構，將多智能體集群分為集群大簇頭、集群小簇頭和集群組成員，集群大簇頭用來統籌管理集群，集群小簇頭用來管理組內節點；設置好集群結構后，為所需同步數據設置數據標簽，數據標簽分為全局同步標簽、組件同步標簽、組內同步標簽，全局同步標簽表示數據在集群中所有多智能體中進行數據同步，組件同步標簽表示數據在集群大簇頭與所有集群小簇頭之間進行數據同步，組內同步標簽表示數據會在集群小簇頭和它所在組的所有節點之間進行數據同步。
9.根據權利要求1所述的一種多智能體集群數據分布式同步方法，其特征在于，還包括：將智能體在集群傳輸中進行的操作都記錄在日志當中，將日志數據進行持久化操作和備份操作。
10.根據權利要求1所述的一種多智能體集群數據分布式同步方法，其特征在于，還包括：使用容器技術和云服務將智能體控制軟件容器化，并通過云服務進行部署和管理，集群初始化時，集群中所有智能體的系統時間保持同步，并且依據此時間來生成初始數據的初始時間戳。
...【技術特征摘要】
1.一種多智能體集群數據分布式同步方法，其特征在于，包括步驟：
2.根據權利要求1所述的一種多智能體集群數據分布式同步方法，其特征在于，所述智能體分片結構包括數據路由、元數據存儲區和分片及備份存儲區，所述數據路由提供對外訪問，接收外部請求并將其傳輸到元數據存儲區，所述元數據存儲區含有所有分片節點的信息和分片功能的配置信息，所述分片及備份存儲區是數據存儲位置，并且每份數據都含有備份數據。
3.根據權利要求1所述的一種多智能體集群數據分布式同步方法，其特征在于，利用gossip/swim協議實現集群中的狀態更新和節點故障檢測具體包括：
4.根據權利要求3所述的一種多智能體集群數據分布式同步方法，其特征在于，確定集群中活躍智能體列表具體包括：集群中的智能體隨機選取集群中其余某一個智能體n1發送信息，假如在一定時間內能夠收到消息則代表該智能體存活，反之若在一定時間內沒有收到消息，則此時將會尋找多智能體集群中其余還存活的智能體，讓其對n1智能體發送信息，如果依然沒有收到消息，則將會把該智能體標記為死亡狀態，并利用gossip協議廣播該智能體狀態更新信息，將其移除活躍智能體列表。
5.根據權利要求1所述的一種多智能體集群數據分布式同步方法，其特征在于，根據網絡狀態確定網絡傳輸的最大報文長度具體包括：根據網絡通信狀態確定不需要分片的最大報文長度，若需要傳輸的數據大于最大報文長度，則根據該長度進行分片，并對分片進行標記。
6.根據權利要求1所述的一種多智能體集群數據分布式同步方法，其特征在于，采取tcp/udp協議進行智能體之間的數據通信...
【專利技術屬性】
技術研發人員：余益衡，郭宇豪，謝雋然，賴書年，侯博文，尚鵬輝，
申請(專利權)人：杭州智元研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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