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AgentFS：AI代理的文件系统

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随着越来越多的开发者构建AI代理和自主系统，通常是在沙盒环境中，一个挑战尤为突出：如何有效地管理代理状态，同时保持信任和可审计性？AI代理的不可预测性使这尤其具有挑战性，因此你真的希望了解每一个决策、每一个创建的文件以及每一次状态变化。虽然你可以限制代理可以做的事情（在许多情况下需要这样做），但通常是一个好的策略让代理做它需要做的事情，只要你可以捕获它的状态，审计状态，并对其进行迭代。

一个SQLite数据库本身只是一个文件，非常适合捕获代理状态。但在与代理开发人员交谈后，我们发现人们更倾向于以更高层次的抽象来使用SQLite。这就是为什么我们构建了AgentFS SDK，一个代理文件系统抽象。AgentFS为代理提供了一个统一的接口，以便在一个SQLite数据库中管理所有状态，使其可以通过SQL查询，跨环境可移植，并且完全可审计。而不是拼凑数据库、日志系统和文件存储，你可以得到一个地方：用于工件的类POSIX文件系统，用于代理状态的键值存储，以及自动工具调用跟踪以实现完整的可观测性。

有了AgentFS，你可以通过复制一个文件来快照代理的整个运行时，使用SQL查询调试复杂的行为，并重现精确的执行状态进行测试。这是处理代理沙箱中数据挑战所缺少的关键部分。

1、问题：管理不可预测的AI系统

从根本上说，像AI代理这样的自主系统本质上是不可预测的。它们的决策过程涉及复杂的推理链和与环境的交互，可能导致意想不到的结果。虽然你可以对它们的行为施加限制，但你真正需要的是当它们偏离预期路径时对其操作的可见性。

这种对代理操作的可见性对于开发和调试之外的原因至关重要，以了解代理为何做出特定决策。例如，你需要可观测性来：

  • 法规合规：满足AI驱动流程的审计要求
  • 责任：在代理做出昂贵错误时拥有明确的记录
  • 持续改进：分析过去的行为以改进未来的表现
  • 可再现性：重新创建精确的条件进行测试和验证

然而，许多传统方法不足，因为它们涉及拼凑多个工具：用于状态存储的数据库、用于审计跟踪的日志系统、传统的本地文件系统用于工件，以及用于历史版本控制的工具。状态的碎片化不仅增加了复杂性，还留下了可观测性的空白。此外，本地文件系统本身也可能存在问题：有时某些沙盒环境没有本地文件系统，即使有，大规模地操作持久卷也不是什么有趣的事情。

2、代理文件系统抽象

为了解决代理可观测性的问题，我们谈到的开发人员一致指出：他们想要一个专门为代理设计的文件系统抽象。以下需求不断出现：

  • 可查询性：快速找到特定的状态转换或决策点
  • 版本控制：了解状态随时间的变化
  • 可移植性：无缝地在不同环境中移动状态
  • 持久性：确保状态在崩溃和重启后仍然存在

有趣的是，开发人员不断提到SQLite似乎非常适合这个代理文件系统，但不清楚如何有效地利用它来满足代理的具体需求。因此，我们构建了AgentFS，一个建立在Turso（一个兼容SQLite的数据库）之上的SDK，为AI代理提供全面的文件系统抽象。

3、架构：SQLite作为基础

AgentFS SDK为代理提供了三个基本接口：

  • 文件系统：用于文件和目录的类POSIX虚拟文件系统
  • 键值：用于代理状态和上下文的键值存储
  • 工具调用：用于调试和分析的审计跟踪工具。

AgentFS的核心是一个基于SQLite数据库实现的代理专用文件系统。代理所做的每一件事——它创建的每个文件、存储的每个状态、调用的每个工具——都存储在一个单一的SQLite数据库文件中，如图1所示。

图1：AgentFS架构图

这种设计选择带来了几个优势：

  • 单个文件的简单性：整个代理运行时——文件、状态、历史——都存储在一个SQLite文件中。你可以将其在机器之间移动，将其提交到版本控制中，或者部署到任何地方。
  • 内置的可审计性：每次文件操作、工具调用和状态更改都会被记录在SQLite中。使用SQL查询你的代理的完整历史记录，以调试问题、分析行为或满足合规要求。
  • 瞬时可再现性：通过复制SQLite数据库文件，在任何时刻快照代理的状态。以后可以恢复它以重现精确的执行状态，测试假设情景，或回滚错误。
  • SQL驱动的分析：由于一切都在SQLite中，你可以使用标准SQL查询来分析代理行为，提取指标或构建自定义的可观测性工具。

AgentFS SDK由两部分组成：状态捕获和状态管理。状态捕获提供了代理用来与系统交互的SDK接口。状态管理实现了代理文件系统规范，该规范定义了一个用于代理文件系统的SQLite模式，使用Turso数据库。

3.1 捕获代理状态

当代理执行操作时，我们需要捕获它们以便以后分析。例如，你可能想要捕获：

  • 决策树和推理路径 - 每个动作背后的逻辑
  • 中间计算 - 为未来决策提供信息的结果
  • 外部API响应 - 从其他系统检索的数据
  • 用户交互 - 命令、反馈和修正
  • 错误状态和恢复尝试 - 出现了什么问题以及代理如何应对
  • 文件操作 - 每次读取、写入和修改
  • 配置更改 - 代理设置随时间的变化

你使用AgentFS SDK进行状态捕获。你进行的综合状态捕获越多，对代理行为的深入洞察就越深，使得调试和改进更加系统化。AgentFS项目还包括一个高度实验性的沙盒，旨在自动捕获状态，面向代理基础设施构建者。

3.2 存储代理状态

SQLite文件中的存储布局由代理文件系统规范定义。该模式包含多个表，为文件、键值对和工具调用审计提供高效的存储。

文件系统存储使用两个主要的SQLite表来进行文件组织：inode表和dentry表。dentry（目录项）表负责存储文件和目录路径。它基本上跟踪所有内容的名称及其在文件夹结构中的位置。为了更快的查找，该表被单独保留。然而，inode表是实际文件内容和元数据（如大小、权限和时间戳）存储的关键。每个文件都有一个inode，其中包含其数据和属性。简而言之，dentries管理名称和组织，而inodes处理实际内容和文件信息，类似于操作系统内核所做的。

另外两个接口，键值和工具调用审计日志，是直接的。键值存储由一个SQLite表组成，将每个键映射到其JSON序列化的值。工具调用审计日志表示为一个单向追加表。换句话说，与文件系统和键值存储表不同，工具调用表的行不会被修改；只有新行被插入。这确保了在代理做出意外行为时的可审计性。

4、AgentFS SDK

AgentFS SDK通过熟悉的API提供了对所有代理文件系统功能的程序访问。

如果你使用TypeScript或JavaScript，可以在你的项目中安装SDK：

npm install agentfs-sdk

对于Rust项目，请运行：

cargo add agentfs-sdk

SDK提供了不同类型的州的接口。例如，你会在代理代码中使用TypeScript SDK如下：

import { AgentFS } from 'agentfs-sdk';

const agent = await AgentFS.open('./agent.db');

// 键值操作
await agent.kv.set('user:preferences', { theme: 'dark' });
const prefs = await agent.kv.get('user:preferences');

// 文件系统操作
await agent.fs.writeFile('/output/report.pdf', pdfBuffer);
const files = await agent.fs.readdir('/output');

// 工具调用跟踪
await agent.tools.record(
  'web_search',
  Date.now() / 1000,
  Date.now() / 1000 + 1.5,
  { query: 'AI' },
  { results: [...] }
);

换句话说，你首先使用AgentFS.open方法使用Turso打开一个SQLite数据库文件，然后从AgentFS对象中使用不同的接口，包括文件系统、键值和工具调用。

5、示例：研究助理代理

为了展示AgentFS的实际应用，我们构建了一个研究助理代理，它可以回答关于数据库研究的问题。该代理搜索顶级数据库会议（VLDB和SIGMOD）的论文，以提供有根据的研究答案。

该研究助理是使用Mastra AI代理框架构建的，遵循一个简单的流程：

  1. 搜索相关论文 - 查询Semantic Scholar的API以找到匹配研究问题的论文
  2. 下载并提取内容 - 获取相关论文的PDF并提取其文本
  3. 持久化到文件系统 - 将论文内容存储在AgentFS中以便于检索和缓存
  4. 生成针对性摘要 - 分析存储的论文并合成针对原始研究问题的答案

这个例子展示了AgentFS如何处理现实世界的代理任务：管理下载的文件，缓存处理后的内容，并在多次操作中维护状态。文件系统抽象使得存储和检索研究论文变得简单，而不必担心底层存储实现。

你可以在Github上找到示例的完整源代码。

6、结束语

代理文件系统抽象解决了AI代理开发中的一个根本性挑战：在不可预测的自主系统中管理状态。通过在SQLite之上构建，而不是分散的文件和临时解决方案，你得到了：

  • 所有内容在一个SQLite文件中
  • 快照和版本控制免费
  • 使用SQL查询进行调试和分析
  • 易于再现用于测试和开发

代理文件系统的强大之处在于其简单性——所有内容都在一个地方，可以用SQL查询，作为一个文件可移植。将代理状态视为文件系统，但将其实施为数据库。这为你提供了文件的简单性和结构化数据的力量。当你的代理需要在运行之间维护复杂状态、与其他代理协调，或者当你需要调试生产中发生的问题时，这特别有用。

原文链接：The Missing Abstraction for AI Agents: The Agent Filesystem

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