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AI Agents · Lektion

Entwurfsmuster für ständig aktive Agenten

Hintergrundprozesse, Daemon-Agenten und Verwaltung persistenter Verbindungen.

Entwurfsmuster für ständig aktive Agenten ist eine kostenlose AI Agents-Lektion auf CoddyKit. Dies ist Lektion 1 von 4. Du kannst die komplette Lektion unten kostenlos lesen – dann übst du sie direkt im Browser mit einem integrierten Code-Editor und einem KI-Tutor rund um die Uhr. Sie ist Teil des AI Agents-Lernpfads, und dein Fortschritt wird über Web und CoddyKit-App synchronisiert. Der AI Agents-Kurs umfasst insgesamt 4 Lektionen.

Was ist ein dauerhaft aktiver Agent?

Ein dauerhaft aktiver Agent läuft kontinuierlich als Hintergrunddienst, wartet auf Ereignisse und reagiert proaktiv. Im Gegensatz zu Request-Response-Agenten bleibt er zwischen Interaktionen aktiv und hält seinen Zustand über längere Zeit aufrecht.

Daemon-Prozess-Muster

Ein Daemon-Prozess läuft im Hintergrund und ist unabhängig von jeder Terminalsitzung. Verwenden Sie Daemon-Threads von Python oder eine Prozessüberwachung, damit der Agent auch nach dem Schließen des Terminals weiterläuft.

import threading
import time
import signal
import sys

shutdown_flag = threading.Event()

def agent_main_loop():
    print('Agent daemon started')
    while not shutdown_flag.is_set():
        try:
            # Agent work: check for events, process tasks
            perform_agent_cycle()
            shutdown_flag.wait(timeout=60)  # Sleep 60s, wakes on shutdown
        except Exception as e:
            print(f'Agent loop error: {e}')
            shutdown_flag.wait(timeout=5)  # Brief pause on error
    print('Agent daemon stopped')

def perform_agent_cycle():
    print(f'Agent cycle at {time.strftime("%H:%M:%S")}')
    # Check emails, process queue, run scheduled tasks

def handle_signal(signum, frame):
    print(f'Signal {signum} received, shutting down...')
    shutdown_flag.set()

# Register signal handlers for graceful shutdown
signal.signal(signal.SIGTERM, handle_signal)
signal.signal(signal.SIGINT, handle_signal)

# Start as daemon thread
thread = threading.Thread(target=agent_main_loop, daemon=True)
thread.start()
print('Agent running in background')

Watchdog: Automatischer Neustart nach Absturz

Ein Watchdog überwacht den Agent-Prozess und startet ihn neu, wenn er abstürzt. Das ist für den Produktivbetrieb unerlässlich: Agenten stoßen unweigerlich auf unerwartete Fehler und müssen sich automatisch davon erholen.

import subprocess
import time
import logging

logger = logging.getLogger('watchdog')

class AgentWatchdog:
    def __init__(self, agent_script: str, max_restarts: int = 10, restart_delay: float = 5.0):
        self.agent_script = agent_script
        self.max_restarts = max_restarts
        self.restart_delay = restart_delay
        self.restart_count = 0
        self.process = None
    
    def start(self):
        self.process = subprocess.Popen(
            ['python', self.agent_script],
            stdout=subprocess.PIPE,
            stderr=subprocess.STDOUT
        )
        logger.info(f'Agent started (PID: {self.process.pid})')
    
    def run_forever(self):
        self.start()
        while True:
            return_code = self.process.wait()
            logger.warning(f'Agent exited with code {return_code}')
            
            if self.restart_count >= self.max_restarts:
                logger.error(f'Max restarts ({self.max_restarts}) reached. Stopping watchdog.')
                break
            
            self.restart_count += 1
            logger.info(f'Restarting agent (attempt {self.restart_count})...')
            time.sleep(self.restart_delay * self.restart_count)  # Backoff
            self.start()

print('AgentWatchdog defined')

Persistente WebSocket-Verbindung

Für die Zustellung von Ereignissen in Echtzeit sollten Sie eine persistente WebSocket-Verbindung aufrechterhalten. Stellen Sie die Verbindung automatisch wieder her, wenn sie abbricht – das ist die zentrale Herausforderung bei dauerhaft aktiven Agenten.

import asyncio
import websockets
import json

async def persistent_websocket_connection(uri: str, on_message):
    backoff = 1
    max_backoff = 60
    
    while True:  # Reconnect forever
        try:
            print(f'Connecting to {uri}')
            async with websockets.connect(uri, ping_interval=30, ping_timeout=10) as ws:
                print('WebSocket connected')
                backoff = 1  # Reset backoff on successful connection
                
                async for raw_message in ws:
                    try:
                        message = json.loads(raw_message)
                        await on_message(message)
                    except json.JSONDecodeError:
                        print(f'Invalid JSON message: {raw_message[:100]}')
        
        except websockets.exceptions.ConnectionClosed as e:
            print(f'WebSocket closed: {e}. Reconnecting in {backoff}s')
        except Exception as e:
            print(f'WebSocket error: {e}. Reconnecting in {backoff}s')
        
        await asyncio.sleep(backoff)
        backoff = min(backoff * 2, max_backoff)  # Exponential backoff

async def handle_ws_message(message: dict):
    print(f'Received: {message}')

print('Persistent WebSocket connection function defined')

Heartbeat-Prüfungen

Ein Heartbeat bestätigt, dass der Agent aktiv ist und Aufgaben verarbeitet. Senden Sie alle N Sekunden ein Heartbeat-Signal. Wenn die Heartbeats ausbleiben, weiß der Watchdog, dass der Agent feststeckt oder beendet wurde.

import threading
import time
from datetime import datetime

class HeartbeatMonitor:
    def __init__(self, max_silence_seconds: int = 300):
        self.last_heartbeat = datetime.utcnow()
        self.max_silence = max_silence_seconds
        self.lock = threading.Lock()
    
    def beat(self):
        with self.lock:
            self.last_heartbeat = datetime.utcnow()
    
    def is_alive(self) -> bool:
        with self.lock:
            silence = (datetime.utcnow() - self.last_heartbeat).total_seconds()
            return silence < self.max_silence
    
    def silence_seconds(self) -> float:
        with self.lock:
            return (datetime.utcnow() - self.last_heartbeat).total_seconds()

monitor = HeartbeatMonitor(max_silence_seconds=60)

def agent_with_heartbeat():
    while not shutdown_flag.is_set():
        # Send heartbeat at start of each cycle
        monitor.beat()
        
        # Do agent work
        perform_agent_cycle()
        time.sleep(30)

# External watchdog checks the monitor
def watchdog_check():
    while True:
        if not monitor.is_alive():
            print(f'ALERT: Agent silent for {monitor.silence_seconds():.0f}s')
            # Restart agent here
        time.sleep(30)

print('Heartbeat monitor defined')

Kontrolliertes Herunterfahren

Beim kontrollierten Herunterfahren werden laufende Aufgaben abgeschlossen, bevor der Prozess beendet wird. Der Agent empfängt ein Stoppsignal, verhindert den Start neuer Aufgaben, beendet die aktuellen Aufgaben, speichert seinen Zustand und wird ordnungsgemäß beendet.

import signal
import threading
from contextlib import contextmanager

class GracefulShutdown:
    def __init__(self, timeout: float = 30.0):
        self.should_stop = threading.Event()
        self.active_tasks = 0
        self.lock = threading.Lock()
        self.timeout = timeout
        signal.signal(signal.SIGTERM, self._handle_signal)
        signal.signal(signal.SIGINT, self._handle_signal)
    
    def _handle_signal(self, signum, frame):
        print(f'Shutdown signal received. Waiting for {self.active_tasks} active tasks...')
        self.should_stop.set()
    
    @contextmanager
    def task(self):
        if self.should_stop.is_set():
            raise RuntimeError('Shutdown in progress, not accepting new tasks')
        with self.lock:
            self.active_tasks += 1
        try:
            yield
        finally:
            with self.lock:
                self.active_tasks -= 1
    
    def wait_for_all_tasks(self):
        self.should_stop.wait()
        deadline = time.time() + self.timeout
        while self.active_tasks > 0 and time.time() < deadline:
            time.sleep(0.1)
        if self.active_tasks > 0:
            print(f'WARNING: Forced shutdown with {self.active_tasks} tasks still active')

shutdown = GracefulShutdown(timeout=30)
print('Graceful shutdown manager created')

Trennen und Wiederverbinden behandeln

Dauerhaft aktive Agenten benötigen Strategien für den Umgang mit Dienstunterbrechungen: Puffern Sie Ereignisse während des Ausfalls, spielen Sie verpasste Ereignisse nach der Wiederverbindung erneut ab und verhindern Sie, dass Ereignisse verloren gehen, die während der Trennung eingegangen sind.

import asyncio
import redis
from datetime import datetime

r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, decode_responses=True)

class DisconnectHandler:
    def __init__(self, buffer_key: str = 'agent:offline_buffer'):
        self.buffer_key = buffer_key
        self.connected = True
    
    def on_disconnect(self):
        self.connected = False
        print(f'Disconnected at {datetime.utcnow()}')
    
    def on_reconnect(self):
        self.connected = True
        print(f'Reconnected at {datetime.utcnow()}')
        self.replay_buffered_events()
    
    def handle_event(self, event: dict):
        if not self.connected:
            # Buffer events for later replay
            import json
            r.lpush(self.buffer_key, json.dumps(event))
            print(f'Event buffered (offline): {event["type"]}')
            return
        self.process_event(event)
    
    def replay_buffered_events(self):
        import json
        replayed = 0
        while True:
            raw = r.rpop(self.buffer_key)
            if not raw:
                break
            event = json.loads(raw)
            self.process_event(event)
            replayed += 1
        if replayed:
            print(f'Replayed {replayed} buffered events')
    
    def process_event(self, event: dict):
        print(f'Processing event: {event["type"]}')

handler = DisconnectHandler()
print('Disconnect handler created')

Prozessüberwachung mit systemd

Verwenden Sie für Linux-Deployments im Produktivbetrieb systemd, um den Agent-Prozess zu verwalten. systemd übernimmt den automatischen Neustart, die Protokollierung in journald und den Start des Agenten beim Systemstart.

# /etc/systemd/system/my-agent.service
SERVICE_FILE = '''
[Unit]
Description=My AI Agent Service
After=network.target

[Service]
Type=simple
User=ubuntu
WorkingDirectory=/home/ubuntu/agent
ExecStart=/home/ubuntu/venv/bin/python agent.py
Restart=always
RestartSec=10
StandardOutput=journal
StandardError=journal

# Environment variables
EnvironmentFile=/home/ubuntu/agent/.env

# Resource limits
MemoryLimit=1G
CPUQuota=50%

[Install]
WantedBy=multi-user.target
'''

# Deploy commands:
# sudo cp my-agent.service /etc/systemd/system/
# sudo systemctl daemon-reload
# sudo systemctl enable my-agent
# sudo systemctl start my-agent
# sudo systemctl status my-agent
# sudo journalctl -u my-agent -f  # Follow logs

print('Systemd service configuration defined')
print('Enables: auto-start on boot, auto-restart on crash, centralized logging')

Persistenz des Zustands bei Neustarts

Ein dauerhaft aktiver Agent muss seinen Zustand speichern, damit er nach einem Neustart dort fortsetzen kann, wo er aufgehört hat. Speichern Sie Checkpoint-Daten regelmäßig sowie nach wichtigen Zustandsänderungen auf dem Datenträger oder in Redis.

import json
import os
from datetime import datetime

CHECKPOINT_FILE = '/tmp/agent_checkpoint.json'

def save_checkpoint(state: dict):
    state['last_saved'] = datetime.utcnow().isoformat()
    with open(CHECKPOINT_FILE, 'w') as f:
        json.dump(state, f, indent=2)
    print(f'Checkpoint saved at {state["last_saved"]}')

def load_checkpoint() -> dict:
    if not os.path.exists(CHECKPOINT_FILE):
        print('No checkpoint found, starting fresh')
        return {}
    with open(CHECKPOINT_FILE) as f:
        state = json.load(f)
    print(f'Checkpoint loaded from {state.get("last_saved", "unknown")}')
    return state

# Agent startup
agent_state = load_checkpoint()
last_processed_id = agent_state.get('last_processed_email_id', 0)
print(f'Resuming from email ID: {last_processed_id}')

# After processing each email
agent_state['last_processed_email_id'] = last_processed_id + 1
if agent_state['last_processed_email_id'] % 10 == 0:  # Checkpoint every 10 items
    save_checkpoint(agent_state)

Dauerhaft aktive Agenten überwachen

Verfolgen Sie wichtige Kennzahlen dauerhaft aktiver Agenten: Betriebszeit, pro Stunde verarbeitete Ereignisse, Fehlerrate, Speichernutzung und Zeitpunkt der letzten Aktivität. Stellen Sie diese über einen Health-Endpunkt bereit oder übertragen Sie sie an einen Monitoring-Dienst.

from fastapi import FastAPI
from datetime import datetime
import psutil
import os

app = FastAPI()
start_time = datetime.utcnow()
events_processed = 0
last_event_time = None

@app.get('/health')
def health_check():
    process = psutil.Process(os.getpid())
    uptime_seconds = (datetime.utcnow() - start_time).total_seconds()
    
    last_active = None
    if last_event_time:
        last_active = (datetime.utcnow() - last_event_time).total_seconds()
    
    return {
        'status': 'ok',
        'uptime_seconds': round(uptime_seconds),
        'events_processed': events_processed,
        'memory_mb': round(process.memory_info().rss / 1024 / 1024, 1),
        'cpu_percent': process.cpu_percent(interval=1),
        'last_event_seconds_ago': round(last_active) if last_active else None,
        'timestamp': datetime.utcnow().isoformat()
    }

Circuit Breaker für externe Abhängigkeiten

Ein dauerhaft aktiver Agent interagiert mit externen Diensten, die ausfallen können. Ein Circuit Breaker verhindert für einen bestimmten Zeitraum weitere Aufrufe eines fehlerhaften Dienstes und beugt so Kaskadenausfällen vor.

import time
from enum import Enum

class CircuitState(Enum):
    CLOSED = 'closed'      # Normal operation
    OPEN = 'open'          # Service down, not calling
    HALF_OPEN = 'half_open'  # Testing if service recovered

class CircuitBreaker:
    def __init__(self, failure_threshold=5, recovery_timeout=60):
        self.state = CircuitState.CLOSED
        self.failure_count = 0
        self.threshold = failure_threshold
        self.recovery_timeout = recovery_timeout
        self.last_failure_time = None
    
    def call(self, fn, *args):
        if self.state == CircuitState.OPEN:
            if time.time() - self.last_failure_time > self.recovery_timeout:
                self.state = CircuitState.HALF_OPEN
            else:
                raise RuntimeError('Circuit open: service unavailable')
        
        try:
            result = fn(*args)
            if self.state == CircuitState.HALF_OPEN:
                self.state = CircuitState.CLOSED
                self.failure_count = 0
                print('Circuit closed: service recovered')
            return result
        except Exception as e:
            self.failure_count += 1
            self.last_failure_time = time.time()
            if self.failure_count >= self.threshold:
                self.state = CircuitState.OPEN
                print(f'Circuit opened after {self.failure_count} failures')
            raise

circuit = CircuitBreaker(failure_threshold=3, recovery_timeout=30)
print('Circuit breaker created')

Wissenscheck: Dauerhaft aktive Agenten

Testen Sie Ihr Verständnis von Entwurfsmustern für dauerhaft aktive Agenten.

Zusammenfassung der Entwurfsmuster für dauerhaft aktive Agenten

Zuverlässige, dauerhaft aktive Agenten kombinieren Daemon-Prozesse mit Signalverarbeitung für ein sauberes Herunterfahren, Watchdogs für den automatischen Neustart nach Abstürzen, persistente WebSocket-Verbindungen mit Wiederverbindung und exponentiellem Backoff, Heartbeat-Prüfungen zum Erkennen feststeckender Prozesse, kontrolliertes Herunterfahren zum Abschließen laufender Aufgaben und das Speichern von Zustands-Checkpoints zur Fortsetzung nach einem Neustart. Verwenden Sie systemd oder supervisord für die Prozessverwaltung im Produktivbetrieb.

Häufig gestellte Fragen

Ist die Lektion „Entwurfsmuster für ständig aktive Agenten“ kostenlos?

Ja — der vollständige Text von „Entwurfsmuster für ständig aktive Agenten“ ist hier im Web kostenlos zu lesen. Um sie interaktiv zu üben (integrierter Code-Editor und 24/7 KI-Tutor) und den Rest des AI Agents-Kurses freizuschalten, upgrade auf CoddyKit PRO. Der AI Agents-Kurs umfasst insgesamt 4 Lektionen.

Was lerne ich in „Entwurfsmuster für ständig aktive Agenten“?

Hintergrundprozesse, Daemon-Agenten und Verwaltung persistenter Verbindungen. Du übst AI Agents mit praktischem Code, den du direkt im Browser ausführst, und ein 24/7 KI-Tutor beantwortet deine Fragen während du die Lektion bearbeitest.

Brauche ich Erfahrung, um AI Agents zu starten?

Keine Vorkenntnisse erforderlich. AI Agents auf CoddyKit ist für Anfänger bis fortgeschrittene Lernende strukturiert, sodass du hier starten oder von Anfang an beginnen und in deinem eigenen Tempo voranschreiten kannst. Dies ist Lektion 1 von 4.

Wie lange dauert die Lektion „Entwurfsmuster für ständig aktive Agenten“?

Die meisten CoddyKit-Lektionen dauern etwa 5–10 Minuten. Jede ist kompakt und interaktiv, sodass du stetig Fortschritte machst und genau dort weitermachst, wo du aufgehört hast – im Web und in der App.

Kann ich in dieser AI Agents-Lektion Code schreiben und ausführen?

Ja. Jede AI Agents-Lektion enthält einen integrierten Code-Editor, sodass du echten Code direkt in deinem Browser schreibst und ausführst und sofort KI-Feedback erhältst — ohne lokale Einrichtung erforderlich.

Alle Lektionen in diesem Kurs

  1. Entwurfsmuster für ständig aktive Agenten
  2. Proaktive Benachrichtigungs- und Alarmsysteme
  3. Kontextpersistenz über Sitzungen hinweg
  4. Einen Agenten für tägliche Briefings erstellen
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