[发明专利]一种基于带宽自适应代码迁移的移动设备节能方法

说明书

技术领域

本发明属于移动计算领域，具体涉及一种基于带宽自适应代码迁移的移动设备节能方法。

背景技术

移动设备因其轻巧便携、使用方便等优点，逐渐成为用户量最大的计算平台。随着移动用户的需求不断增长，移动设备的性能不断提升，电池容量已经成为移动设备进一步发展的瓶颈问题。近年来，基于程序分割的代码迁移技术逐渐应用于移动计算领域，成为缓解移动设备资源有限问题的一种有效方法。根据程序分割方案将应用程序的一部分代码迁移到服务器端运行，可以缩短应用程序的运行时间，降低移动设备的能量消耗。

面向对象应用程序的复杂性和多样性为实现程序分割带来了挑战。国内外学者在这一领域进行了较为广泛的研究并提出了相应的方案。Eduardo等人提出的MAUI系统是基于微软通用语言运行库CLR的代码迁移系统，需要程序员事先对程序源代码中可在远端服务器执行的对象添加“Remotable”标识；Roelof等人提出的Cuckoo系统通过扩展Android编译系统，为程序员提供了一种便捷的编程模型，可以辅助程序员完成一部分工作（例如远程方法调用的实现），但仍需程序员手动实现；Shumao等人则是借助中间件实现移动设备上的程序分割和迁移。这些方案依赖于程序员或中间件工具，限制了其应用领域。

于是Sinha等研究者进一步提出了自动程序分割方案，这种方法无需借助额外工具，不依赖于程序员，可以透明地实现程序自动分割，适用于移动平台。近年来，面向对象程序的自动分割方案大都通过对程序进行纯静态分析或纯动态分析构造程序对象关系图，并基于对象关系图（Object Relation Graph，ORG）实现程序分割。Spiegel等人和Dahm提出的Doorastha系统均采用纯静态程序分析方法构造对象关系图，不能够准确反映程序的运行态信息，因而无法获取最优的程序分割结果。而Messer等人和Bialek等人则采用纯动态程序分析方法构造对象关系图，相比纯静态分析，纯动态程序分析能够获取更为精确的程序运行时信息，但得到的对象关系图庞大复杂，导致程序分割开销过大，不适用于资源有限的移动平台。Wang Lei等人通过构造两层对象关系图，提出了适用于不同目标模型的程序分割方案和基于Java的分布式系统框架，但并未对程序分割方法进行具体研究，没有考虑移动环境中带宽的变化。

程序分割的关键是如何选择程序的最优分割方案，尽可能实现移动设备能耗最小和数据传输开销最小。由于数据传输开销与网络带宽直接相关，不同的带宽会对应不同的最优分割方案。以往的程序分割通常假设带宽固定不变，如Diaconescu等人即根据静态带宽计算网络传输开销以决策程序分割，并未考虑网络环境因素（如带宽）的变化。由于移动网络环境中带宽变化频繁，传统的静态程序分割技术通常会保守地根据较低带宽决策分割方案。然而这种分割方案在带宽较高情况下无法充分利用带宽资源，造成网络资源浪费。Byung-Gon等人通过分析移动设备和网络环境的异构和动态变化特性，提出了动态程序分割，但频繁的程序分割任务势必为移动设备带来较大的额外开销负担。

发明内容

针对移动设备能量资源有限问题，为了有效节省移动设备的能量消耗，并克服静态程序分割不适用于带宽变化的移动环境和动态程序分割额外开销较大的问题，本发明提出一种基于带宽自适应代码迁移的移动设备节能方法。

本发明的一种基于带宽自适应代码迁移的移动设备节能方法，具体过程如下：

步骤1，构造加权对象关系图，具体是：首先，对应用程序进行静态程序分析，根据应用程序的方法调用关系，获取应用程序中的对象和对象间的调用关系，构造应用程序初始的对象关系图(Initial Object Relation Graph，IORG)，对象关系图的节点和边分别对应应用程序对象和对象间的调用关系；然后，通过动态程序分析获得对象关系图中各节点对象的运行时间以及对象间的调用关系（每条边）的通信数据量，得到加权对象关系图。