動(dòng)態(tài)環(huán)境下移動(dòng)云計(jì)算的計(jì)算切分方法研究與應(yīng)用

羅林

摘要：現(xiàn)階段我國(guó)的科學(xué)技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展，在移動(dòng)云計(jì)算的技術(shù)發(fā)展應(yīng)用也比較迅速。近些年的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)以及云計(jì)算機(jī)的發(fā)展，人們對(duì)計(jì)算機(jī)的利用效率的提高更加重視，通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)環(huán)境下的移動(dòng)云計(jì)算切分方法的研究，就能為實(shí)際的應(yīng)用提供理論依據(jù)，進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平。希望能通過(guò)此次研究分析，能有助于云計(jì)算技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)環(huán)境；云計(jì)算；切分方法

0.引言

移動(dòng)應(yīng)用程序以及移動(dòng)設(shè)備在不斷的發(fā)展中逐漸發(fā)揮著獨(dú)有的功效，促進(jìn)了社會(huì)的各領(lǐng)域發(fā)展，通過(guò)對(duì)移動(dòng)云計(jì)算的技術(shù)加強(qiáng)研究，就能促應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。云計(jì)算以其自身強(qiáng)大的計(jì)算能力以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，能為客戶(hù)提供很大的方便。對(duì)移動(dòng)云計(jì)算機(jī)的計(jì)算切分法的研究，在當(dāng)前就顯得比較重要，這也是促進(jìn)移動(dòng)云計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的重要舉措。

1.移動(dòng)云計(jì)算的發(fā)展情況及服務(wù)面臨的問(wèn)題分析

1.1移動(dòng)云計(jì)算的發(fā)展情況分析

研究人員發(fā)現(xiàn)“如果使用云計(jì)算能夠使設(shè)備的硬件限制得到相當(dāng)大的改變”。而采用的重要方法是在云平臺(tái)上構(gòu)建移動(dòng)應(yīng)用程序能夠執(zhí)行的虛擬環(huán)境，那么在虛擬設(shè)備上就能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)應(yīng)用程序的執(zhí)行。將為應(yīng)用程序歸結(jié)分為五類(lèi)。第一類(lèi)，密集型任務(wù)增強(qiáng)。即手機(jī)本身仍然執(zhí)行非密集型任務(wù)。第二類(lèi)，執(zhí)行背景增強(qiáng)。它只需遷移到云服務(wù)器上進(jìn)行執(zhí)行，不需要即刻執(zhí)行。第三類(lèi)，主線(xiàn)增強(qiáng)。用戶(hù)能夠獨(dú)立挑選一個(gè)增強(qiáng)方式運(yùn)行該應(yīng)用程序。雖然改變了執(zhí)行方法，卻仍能保留運(yùn)行計(jì)劃。第四類(lèi)，硬件增強(qiáng)。把比較低級(jí)別的系統(tǒng)軟件，智能手機(jī)通過(guò)虛擬克隆來(lái)執(zhí)行環(huán)境運(yùn)行。比如能夠增強(qiáng)執(zhí)行效率。如修改對(duì)垃圾收集。最后一類(lèi)則是多重增強(qiáng)。加快執(zhí)行速度多依賴(lài)于使用多個(gè)克隆的設(shè)備。

1.2移動(dòng)云計(jì)算服務(wù)的主要問(wèn)題分析

1.2.1移動(dòng)設(shè)備自身的約束

移動(dòng)設(shè)備因其本身的便捷移動(dòng)的特點(diǎn)，也讓其本身的計(jì)算資源、存儲(chǔ)容量、電池儲(chǔ)電能力、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信能力有一定的瓶頸，與日常使用的臺(tái)式機(jī)或者筆記本相比，都有明顯地不足。在同等的價(jià)格之中，移動(dòng)設(shè)備與PC相比，一般的CPU處理能力與內(nèi)存大小都要低3-8倍，存儲(chǔ)容量更是低10-100倍，網(wǎng)絡(luò)帶寬低5-10倍，由此可以看出，其弱勢(shì)還是相當(dāng)明顯地。雖然隨著科技水平的發(fā)展，移動(dòng)設(shè)備各個(gè)方面能力都會(huì)有持續(xù)地改善，但其還是將會(huì)長(zhǎng)期存在著與固定設(shè)備的差異。所以云計(jì)算在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)中，移動(dòng)設(shè)備的自身的約束是主要面臨的問(wèn)題。

1.2.2無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量

傳統(tǒng)的云計(jì)算服務(wù)給固定網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供服務(wù)，而移動(dòng)云計(jì)算的對(duì)象是移動(dòng)終端設(shè)備，其移動(dòng)性造成的網(wǎng)絡(luò)帶寬傳輸速率的變化與網(wǎng)絡(luò)連接中斷頻繁而導(dǎo)致與服務(wù)獲取過(guò)程中斷失效或錯(cuò)誤，對(duì)于云計(jì)算服務(wù)的要求更高，要求其有較好的冗余容錯(cuò)機(jī)制，恢復(fù)機(jī)制與斷點(diǎn)服務(wù)續(xù)傳能力。如何綜合地考慮網(wǎng)絡(luò)連接質(zhì)量與云計(jì)算服務(wù)器的資源的可用性，是一個(gè)重要的問(wèn)題。

1.2.3應(yīng)用功能節(jié)點(diǎn)切分問(wèn)題

在移動(dòng)云計(jì)算的環(huán)境下，應(yīng)用根據(jù)其自身可用資源與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的變化等影響因素進(jìn)行功能計(jì)算節(jié)點(diǎn)切分，把計(jì)算復(fù)雜的任務(wù)交給具有強(qiáng)大處理能力的后臺(tái)云計(jì)算中心處理，并將結(jié)果傳回個(gè)移動(dòng)終端進(jìn)行處理，移動(dòng)設(shè)備本身處理一些比較簡(jiǎn)單的任務(wù)，關(guān)于計(jì)算密集型應(yīng)用、數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用與通信密集型應(yīng)用，如何根據(jù)應(yīng)用程序本身的特點(diǎn)以及其他綜合影響因素，進(jìn)行功能計(jì)算節(jié)點(diǎn)的切分，使得移動(dòng)中單的應(yīng)用程序的性能或者處理問(wèn)題的準(zhǔn)確性提高，或者功耗降低，也是移動(dòng)云計(jì)算面臨的主要挑戰(zhàn)。

2.移動(dòng)云計(jì)算的切分方法應(yīng)用探究

劃分方法中的分割機(jī)制是離線(xiàn)的機(jī)制。機(jī)制目的是找出執(zhí)行應(yīng)用程序代碼的劃分，劃分后哪些部分應(yīng)放在手機(jī)上運(yùn)行，哪部分應(yīng)放在云克隆端中運(yùn)行。任何在虛擬機(jī)VM平臺(tái)的應(yīng)用程序都有可能被分割，通過(guò)分割機(jī)制分割后的應(yīng)用程序運(yùn)行在手機(jī)端或者云端；這個(gè)劃分方法不同于以前的劃分方法，程序員不需做任何程序設(shè)定的改變或者去處理這些應(yīng)用。劃分機(jī)制本身就是一個(gè)分割過(guò)程和選取分割執(zhí)行點(diǎn)的執(zhí)行過(guò)程，就是把這個(gè)應(yīng)用從哪些執(zhí)行點(diǎn)分割開(kāi)來(lái)。這個(gè)被分割的應(yīng)用程序利用一種優(yōu)化設(shè)置與狀態(tài)管理器在設(shè)備和克隆云虛擬機(jī)端遷移它的執(zhí)行狀態(tài)部分。

分割分析器用在約束條件下來(lái)劃分應(yīng)用程序代碼，設(shè)置了遷移狀態(tài)控制器來(lái)識(shí)別代碼中放置“遷移”點(diǎn)和“再次遷移”點(diǎn)的合法選擇。遷移狀態(tài)控制器識(shí)別那些點(diǎn)是遷移點(diǎn)是否合法，哪些點(diǎn)是再次遷移的點(diǎn)是否合法。遷移的點(diǎn)意思就是說(shuō)應(yīng)用應(yīng)用程序在這被分割后，這個(gè)點(diǎn)通知云端去執(zhí)行這段程序代碼。再次遷移的點(diǎn)就是在云端執(zhí)行結(jié)束后再次遷移時(shí)候的點(diǎn)，識(shí)別它們的合法性。原則上講，這些點(diǎn)可以被放置在代碼中的任何位置上，但是簡(jiǎn)便起見(jiàn)，為了易于管理和減少最優(yōu)等問(wèn)題的可用選擇。我們特別地把約束遷移和重新整合點(diǎn)各自分配到方法的入口和出口點(diǎn)。

合法的分割是必須滿(mǎn)足約束條件的，不是所有的分割都是被認(rèn)為是合法的分割。任何合法分割都具有三個(gè)屬性，必須按照遷移控制器組件的要求來(lái)分割。下面我們解釋如何使用分割分析器來(lái)獲得表示這些性質(zhì)的約束條件。性質(zhì)1：如果訪(fǎng)問(wèn)一臺(tái)機(jī)器的指定特征函數(shù)，必須放在這個(gè)機(jī)器上執(zhí)行。意思就是說(shuō)一個(gè)程序使用一個(gè)本地資源，例如：在移動(dòng)設(shè)備上使用GPS或麥克風(fēng)等手機(jī)資源，那么這個(gè)程序必須放在移動(dòng)設(shè)備上執(zhí)行，不可以放到克隆云端去執(zhí)行。這主要考慮的是本地方法函數(shù)，還有一個(gè)是程序的主方法函數(shù)，程序的主方法函數(shù)也不會(huì)放到云端去執(zhí)行。對(duì)于給出的這些方法函數(shù)，分別給這些方法標(biāo)記了一個(gè)注釋M——用于移動(dòng)設(shè)備。

3.結(jié)語(yǔ)

總而言之，加強(qiáng)對(duì)移動(dòng)云計(jì)算技術(shù)的升級(jí)應(yīng)用，注重計(jì)算切分法的科學(xué)應(yīng)用，就能有助于提高云計(jì)算的應(yīng)用能力，為我國(guó)的各領(lǐng)域發(fā)展提供技術(shù)支持。希望能通過(guò)此次研究分析，能為實(shí)際技術(shù)發(fā)展提供有益思路。