16、环境智能系统中容错的应用重映射技术

环境智能系统中容错的应用重映射技术

1 引言

随着技术的进步，设备变得更小、更便宜，使得构建包含大量（可能数百个或更多）微型处理元素的系统成为可能。这些平台虽然表面上与传统分布式系统相似，但带来了额外的独特挑战。由于希望最小化成本，再加上设备数量众多，进行制造时测试会很困难，运行时故障也会很常见。

一个挑战是在出现诸如电池资源耗尽以及不可预测来源（如电气和机械故障）等故障的情况下，有效地利用大量低功耗（且性能相对较低）处理元素的能力。不过，可以将大量资源中的一部分用作冗余或备用设备，将应用从出现故障的设备重新映射到这些设备上。

本文研究了在存在间歇性通信和设备故障以及有限电池资源的情况下，使用代码迁移作为执行此类应用重映射的通用方法。还提出了一种新技术——预复制远程执行（PCRE），它是代码迁移的扩展，能够在能量和通信受限的情况下，为对称应用实现更高效的应用重映射。研究表明，与基线代码迁移策略相比，PCRE 使所研究应用的系统寿命提高了 28.6%，能源效率提高了 9.8%。

1.1 相关工作

代码迁移在移动代理领域已成功应用。移动代理是进程迁移一般概念的演变，可被视为自主实体，能在网络中移动其代码和状态。传统上，进程迁移用于服务器和工作站的分布式系统，主要用于负载分配和容错。与传统的进程迁移实现不同，本文采用的应用重映射技术轻量级得多，考虑了应用的特殊属性。

此前也有人研究过使用远程执行来降低移动系统的功耗，其目标是通过将任务从能量受限的系统（如移动计算机或 PDA）卸载到无能量消耗限制的服务器来降低功耗。但这些研究的系统是在快速、可靠的无线网络中运行的移动计算机和 PDA，与本文关注的超低功耗、不可靠的网络传感器