[发明专利]一种面向物联网重编程的存储优化方法

说明书

一种面向物联网重编程的存储优化方法，首先将在计算机端根据新旧镜像以函数为单位生成差异代码；随后，计算机通过串口将包含差异代码与重编程操作的增量脚本后发往汇聚节点；汇聚节点收到增量脚本之后，以无线多跳方式将增量脚本发往待升级节点；在待升级节点收到包含差异代码的增量脚本后，将增量脚本下载到RAM中与旧函数代码组合后，生成新函数；如果新函数的尺寸超过了旧函数的尺寸，则需要在调整其所在函数页中相关函数的位置，以便放入尺寸增大后的新函数；重新计算当前函数页的整体替换权重值之后，判断是否需要缓存当前函数页；如果需要，则将函数页整体放入缓存区。本发明降低能耗的同时提高缓存的使用率和命中率。

技术领域

本发明涉及一种基于分页机制的重编程存储优化方法，它能够有效地降低对高功耗存储单元的读写操作数量，从而缓解工业实践中现有重编程方法普遍存在着的传输和重组开销过高的问题。

背景技术

随着传感技术和无线通信技术的快速发展，无线传感器网络(wireless sensornetwork)受到广泛的关注，物联网也飞速发展发展，越来越多的物联网应用示范项目已经在多个领域取得了成功。这些物联网系统与传统传感器网络类似，往往都是为解决某一领域的特定问题或者满足特定区域的具体需求而构建的。在构建的过程中，各个网络由于采用了不同的硬件设备、软件模块甚至编程方法，形成了众多异构的物联网。但是网络之间相对独立，缺乏有效的协同，因而越来越多的研究者认为：物联网应该是以连接和协调众多异构计算网络为目的的全局性网络。物联网的未来发展趋势是整合网络中的各种节点设备资源，由使用者根据自己的需求动态地组合复用设备，因此需要各种节点设备具备无线重编程的能力，以动态地调整自身功能。

未来在大多数物联网应用场景中，将允许使用者根据自己的需求复用当前已部署的物联网节点设备，从而要求节点设备具备对本地软件程序无线重编程的能力。然而，现有重编程方法普遍存在着传输和重组开销过高的问题。物联网基础设施中包含大量电池供电的节点设备，无线重编程的能量开销主要来自于节点间发送和接收代码时产生 的传输开销，以及节点上读写存储单元时产生的重组开销，频繁地使用重编程升级节点设备上的软件程序，会影响节点的使用寿命。

增量式重编程方法能有效减少传输开销，它是通过传输新旧代码的差异代码完成软件升级。然而，这类增量式重编程方法需要在节点本地存储单元中重建新程序镜像。如果根据不同使用者的需求在几个程序镜像中反复切换，则可以预先将差异代码保存在大容量存储单元中，避免重复数据的传输，这时重编程开销将主要取决于在节点本地对新镜像的代码重组开销。重编程的能量开销主要来源于无线传输代码的代码传输开销和节点本地存储单元执行读写操作的重做开销。节点MUC内部易失性RAM的读写能量开销要远小于对非易失性存储单元flash。因此，我们降低重编程重组开销时，主要目的在于尽可能减少对flash的读写操作，将操作尽可能转变为关于RAM的读写操作。为此可以将频繁更新的代码段以函数(function)为单位缓存到低功耗RAM中并执行，以有效减少对flash的读写操作。

然而，由于重编程方法普遍存在着的传输和重组开销过高并且物联网应用需求改变具有随机性，节点软件程序可能发生剧烈变化，在软件连续升级初期，缓存命中率较低。

发明内容

为了克服已有重编程方法传输和重组开销过高、物联网应用需求改变具有随机性、节点软件程序可能发生剧烈变化、在软件连续升级初期缓存命中率较低的不足，本发明提供了一种面向物联网重编程的存储优化方法，改善重编程方法普遍存在着的传输和重组开销过高的问题。并且有效缓解由于物联网应用需求改变具有随机性，节点软件 程序可能发生剧烈变化，在软件连续升级初期，动态特征信息不足导致的命中率下降问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种面向物联网重编程的存储优化方法，根据使用者编写的新程序镜像自动执行重编程任务，过程如下：

首先将在计算机端根据新旧镜像以函数为单位生成差异代码；