CN101547429A - 一种游牧服务中任务无缝主动迁移的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种游牧服务中任务无缝主动迁移的方法，可以解决游牧任务的无缝主动迁移问题，避免在游牧服务过程中发生数据的迁移失效，保证了数据迁移的稳定和安全，具有重大的实践意义。本发明公开的一种游牧服务中任务无缝主动迁移的方法能够保证移动用户的应用任务在多个具有不同性能的计算设备上或提供不同类型服务的软件环境中自由迁移，不影响或者很少影响用户的使用和操作，即能保证游牧任务迁移时的连续性，体现以人为中心的理念。

Description

一种游牧服务中任务无缝主动迁移的方法

技术领域

本发明涉及计算机应用技术领域，特别是涉及一种游牧服务中任务无缝主动迁移的方法。

背景技术

当前，游牧服务的研究意义源于移动应用背景的诸多现实情况或需求，例如：

1、人们不再局限于坐在桌面电脑前才能使用电脑，他们往往在移动的过程中随时随地地使用周围可用地计算设备和软件资源完成他想要完成的任务。比较典型的例子有移动电子商务、移动网上购物、移动信息检索、移动信息点播等等普适访问应用。

2、集成特定物理环境内各种感知、计算、控制设备，整体为其中的用户提供智能的伺候式服务。比较典型的例子有基于智能空间(如：智能电子交易室、智能居室、智能教室、智能会议室、智能军事指挥室等等)支持的上述应用。

3、随着用户的移动，用户使用计算机的环境和设备发生了变化，但是用户希望其任务(或者说应用)的运行状态和历史纪录并不能丢失，要让一直持续运行。比较典型的例子如上述的各种(如：移动E-learning，移动信息点播、移动信息检索、移动电子交易等等)应用。

目前，大多数服务系统缺乏有效的任务(或者说应用)迁移方法。根据所迁移的内容完整与否，任务的迁移粒度可分为强迁移和弱迁移两种类型，迁移方式可以有随机命令和旅行计划两种。强迁移要求在异构平台之间传输与任务有关的所有内容(属性信息、代码、数据、执行状态等)，到达目标站点后，能够从移动前的挂起断点处恢复后继续往下执行，但由于在游牧环境下收集和恢复执行状态数据困难较大，需要有执行状态的中间表示格式，同时会消耗较大的网络带宽，因此，这种迁移的实现大大增加了系统的负担和复杂性。弱迁移只迁移部分执行属性信息、代码、状态或数据，其速度较强迁移快，但需要额外的调度管理。鉴于此，合适的迁移方法才能事半功倍。

但是，传统的移动代理(Mobile Agent)技术来设计无缝主动迁移方法时，会存在迁移失效等问题。例如：移动代理(Mobile Agent)是一个独立的可执行进程，它能够在自己的控制下在异构网络上的主机之间迁移。在普适计算环境中，由于代理Agent的位置可能经常变动，因此，经常会有这样的问题发生，例如：代理Agent1向站点C上的Agent2迁移并嵌入其中协同完成任务，但在迁移过程中，Agent2则从站点C迁移到了站点D，因而当Agent1到达站点C时，已经无法找到Agent2了。该问题可能使任务的完成不能保持连续性，即无缝性被打破。

目前，还没有开发出一种游牧服务中数据的迁移方法，可以解决游牧任务的无缝主动迁移问题，避免迁移失效，保证了数据迁移的稳定和安全。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种游牧服务中任务无缝主动迁移的方法，可以解决游牧任务的无缝主动迁移问题，避免在游牧服务过程中发生数据的迁移失效，保证了数据迁移的稳定和安全，具有重大的实践意义。

为此，本发明提供了一种游牧服务中任务无缝主动迁移的方法，包括步骤：

1)根据第三逻辑网络节点PA3提供的目标站点地址，第二逻辑网络节点PA2与PA3在移动互联网中建立连接；

2)PA2上的导航代理VA发送传输节点消息到PA3，通知PA3开始迁移任务，将PA2上的导航代理VA和任务代理KA分组传送到PA3；

3)PA3在主动迁移后，发送更新相连链路消息给与PA2相连的第一逻辑网络节点PA1；

4)当第一逻辑网络节点PA1收到更新相连链路消息后，它关联到新链接的链路，并发送链接已更新消息到PA2；

5)当PA2收到所有期望收到的链接已更新消息后，发送激活节点消息至PA3，同时删除PA2上已迁移的VA和KA；

6)当PA3收到激活节点消息后，判断是否主动激活其上的所有调度控制信息；

7)当所有调度控制信息被主动激活后，PA3上的各个任务代理KA获得执行任务指令，开始恢复执行任务；

8)当PA3上的各个任务代理KA均恢复执行后，判断其上的任务是否满足任务迁移的无缝性要求，若不满足，返回步骤1)。

优选地，所述PA2根据提供的目标站点地址以注册寻址方式与PA3在移动互联网中建立连接。

优选地，在所述步骤2)中，所述导航代理VA和任务代理KA经打包后分组传送到PA3。

优选地，由PA2上的所述导航代理VA和任务代理KA打包所形成的数据包内包括有：已经记录保存的KA的结构、KA相互间的关联关系、KA占用的空间大小、KA的类型、驻留在PA2上的与任务迁移有关的VA信息以及调度所有代理Agent的调度控制信息。

优选地，所述第一逻辑网络节点PA1为与第二逻辑网络节点PA2相连接的任意一个逻辑网络节点。

优选地，所述PA1通过双向逻辑链路与PA2相连接。

优选地，所述激活节点消息中包含有所有PA2上尚未发送的调度控制信息的列表。

优选地，所述PA3主动激活其上的所有调度控制信息的条件为：已收到所有的调度控制信息的列表或者已被解锁。

优选地，当PA3上所有的任务都已执行完毕时，满足迁移的无缝性要求。

优选地，在步骤7)和步骤8)之间包括步骤：若第三逻辑网络节点PA3上的导航代理VA接收到其外部的逻辑网络节点所发出的继续迁移的指令，则PA3上的任务代理KA执行停止任务指令，返回步骤1)。

由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种游牧服务中任务无缝主动迁移的方法，可以解决游牧任务的无缝主动迁移问题，避免在游牧服务过程中发生数据的迁移失效，保证了数据迁移的稳定和安全，具有重大的实践意义。

附图说明

图1为本发明提供的一种游牧服务中任务无缝主动迁移的方法的流程图；

图2为本发明支持在不同场景间的游牧任务迁移的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本发明是在本申请人在其已获软件著作权“游牧服务前端应用系统(No.2008SR18568)”基础上的延伸。其核心功能之一是随着用户的移动，保证用户的任务在多个具有不同性能的计算设备(如PC、Laptop、PDA、Mobilephone等)上或提供不同类型服务的软件环境中自由迁移，不影响或者很少影响用户的使用和操作。其功能需求主要体现在任务迁移的连续性上。

图1为本发明提供的一种游牧服务中任务无缝主动迁移的方法的流程图。

在介绍本发明提供的游牧服务中任务无缝主动迁移的方法之前，根据设置在各个逻辑网络节点上的代理的类型，预先作如下定义：

首先，逻辑网络节点上的导航代理Agent(VA)无需完成与具体应用直接相关的事务，它为特定的网络寻址而设计，熟悉目标子网的拓扑结构。导航代理Agent的数据结构分两部分：一部分是导航Agent自身的“功能体”、另一部分是用于装载被移动对象的“邮箱(EB)”，通过“邮箱”可以有效地运送一个或多个任务在子网中迁移。

其次，逻辑网络节点上的任务代理Agent(KA)实现具体的应用功能，它在每个被访问逻辑网络节点上提供对执行代码、数据以及情境信息进行管理等功能，它可以在子网之间跟随导航代理Agent迁移，而无须熟悉它所访问的子网结构。

再次，在迁移时，任务代理Agent先找对应的导航代理Agent并进入其“邮箱”中，随后由导航代理Agent将来访的任务Agent运送到要访问的目标站点(即目标逻辑网络节点)上去。

如图1所示，本发明提供了一种游牧服务中任务无缝主动迁移的方法，该方法可以让第二逻辑网络节点PA2上的任务代理KA无缝迁移到第三逻辑网络节点PA3(即目标站点、目标逻辑网络节点)，使得任务的完成保持连续性，具体包括以下步骤：

步骤S101：根据第三逻辑网络节点PA3提供的目标站点地址，第二逻辑网络节点PA2与第三逻辑网络节点PA3在移动互联网中建立连接；

在本发明中，第二逻辑网络节点PA2利用导航代理VA，根据第三逻辑网络节点PA3提供的目标站点地址以注册寻址方式与第三逻辑网络节点PA3在移动互联网中建立连接，此为本发明任务的迁移旅行计划。

步骤S102：在第二逻辑网络节点PA2与第三逻辑网络节点PA3在移动互联网中建立连接后，第二逻辑网络节点PA2上的导航代理VA发送传输节点(Transfer Node)消息到第三逻辑网络节点PA3，通知第三逻辑网络节点PA3开始迁移任务，将PA2上的导航代理VA和任务代理KA打包后分组传送到第三逻辑网络节点PA3；

在本发明中，由所述导航代理VA和任务代理KA打包所形成的数据包内包括有：已经记录保存的KA的结构、KA相互间的关联关系、KA占用的空间大小、KA的类型、驻留在PA2上的与任务迁移有关的VA信息以及调度所有代理Agent(即导航Agent、执行Agent和数据Agent等)的调度控制信息(Messenger)等。此外，到达目标逻辑网络节点(即第三逻辑网络节点)PA3的调度控制信息Messenger不是立刻处于“执行”工作状态，而是处于“等待”状态存储在第三逻辑网络节点PA3的队列中。

步骤S103：第三逻辑网络节点PA3在主动迁移后，发送更新相连链路消息(Update Linking)给与第二逻辑网络节点PA2相连的第一逻辑网络节点PA1；

所述用户终端TA与第一逻辑网络节点PA1相连接，第一逻辑网络节点PA1通过双向逻辑链路与第二逻辑网络节点PA2相连接。

在本发明中，所述第一逻辑网络节点PA1为与第二逻辑网络节点PA2相连接的任意一个逻辑网络节点。

在本发明中，所述更新相连链路消息包含有：更新相连链路地址信息所需要的信息，例如链路标识符(ID)、链路两端节点的IP地址、端口号Port等信息。

在所有任务的不断地迁移过程中，所有到达目标逻辑节点PA3上的调度控制信息Messenger存储在第三逻辑网络节点PA3中对应的队列中而不被执行，直到整个迁移工作完成为止。

步骤S104：当第一逻辑网络节点PA1收到更新相连链路消息(UpdateLinking消息)后，它关联到新链接的链路，并发送链接已更新消息(LinksUpdated)到第二逻辑网络节点PA2；

步骤S105：当第二逻辑网络节点PA2收到所有期望收到的链接已更新消息(Link Updated消息)后，发送激活节点消息(Active Node)至目标逻辑节点PA3，同时删除PA2上已迁移的导航代理VA和任务代理KA。

在本发明中，所述激活节点消息中包含有步骤S102之后到达的所有调度控制信息Messenger(即所有PA2上尚未发送的调度控制信息)的列表。

步骤S106：当第三逻辑网络节点(目标逻辑网络节点)PA3收到激活节点消息(Active Node消息)后，判断是否主动激活其上的所有调度控制信息；

在该步骤，第三逻辑网络节点PA3将从第二逻辑网络节点PA2接收到的调度控制信息Messenger的列表附在它自身的队列中，根据该列表上的次序，遵循先进先出(FIFO)的原则，确定是否开始主动激活目标逻辑网络节点PA3上的所有Messenger。若主动服务不成功，则进入循环等待状态，直至条件满足或被解锁，所述解锁为解除对PA3的连接锁定。

需要说明的是，所述第三逻辑网络节点PA3主动激活其上的所有调度控制信息的条件为：第三逻辑网络节点PA3已收到所有的调度控制信息的列表或者已被解锁。

步骤S107：当所有调度控制信息Messenger被主动激活后，第三逻辑网络节点PA3上的各个任务代理KA获得执行任务指令(Execute Task)，开始按顺序恢复执行任务。

步骤S108：当第三逻辑网络节点PA3上的各个任务代理KA均恢复执行后，判断其上的任务是否满足任务迁移的无缝性要求，若不满足，返回步骤S101。

在本步骤中，当第三逻辑网络节点PA3上所有的任务都已执行完毕时，满足迁移的无缝性要求。

需要说明的是，在第三逻辑网络节点PA3上的各个任务代理KA的执行过程中，任务代理KA一方面记录保护现场(包括KA的结构、KA相互间的关联关系、KA占用的空间大小、KA的类型以及调度所有Agent(导航Agent、执行Agent和数据Agent等)的Messenger等信息)，另一方面导航代理VA不间断地调用侦听任务指令(Listen Task)监听来自外部的(这里如第一逻辑网络节点PA1)下一次将要迁移的指令(Transfer Signal)。

在任务代理KA执行任务过程中，若第三逻辑网络节点PA3上的导航代理VA没有接收到继续迁移的指令(即Transfer Signal一直为0x0)，则PA3上的任务代理KA将连续地执行任务，直到任务完成为止；若第三逻辑网络节点PA3上的导航代理VA接收到了继续迁移的指令(即Transfer Signal＝0x01)，则PA3上的任务代理KA执行停止任务指令(Stop Task)，无法执行完所有的任务，返回步骤S101开始准备新的迁移，其过程也是“无缝主动”的。

综上所述，本发明提供的一种游牧服务中任务无缝主动迁移的方法解决任务迁移失效问题的策略是：当代理Agent的位置改变时以发送消息的形式通知所有其它的代理Agent；每个代理Agent在迁移前事先查询接收Agent的当前位置，并将迁移关系和迁移事件以消息形式通知接收代理Agent；确定Agent的迁移拓扑关系，按照先进先出FIFO的原则，在每个Agent开始迁移的同时锁定与之对应的有迁移计划的但时间稍晚的接收Agent，迁移结束后，解除接收Agent的锁定。

本发明提供的一种游牧服务中任务无缝主动迁移的方法能够保证移动用户的应用任务在多个具有不同性能的计算设备上或提供不同类型服务的软件环境中自由迁移，不影响或者很少影响用户的使用和操作，即能保证游牧任务迁移时的连续性，体现以人为中心的理念。

为此，在本发明中，可以引入一个信号量(semaphore)来对接收Agent的当前状况进行标识。该信号量为一非负整数，所有通过它迁移到接收Agent的迁移事件都会将其减一，当该整数为零时，所有待迁移的代理Agent将处于等待状态。在该信号量上我们定义两种操作：Wait(等待)和Release(释放)。当一个待迁移Agent调用Wait操作时，它要么得到资源然后将信号量减一，要么一直等下去(指放入阻塞队列)，直到信号量大于等于一时。Release(释放)实际上是在信号量上执行加操作，对应于迁移结束后，解除接收Agent的锁定。

在本发明中，各种消息(如上述更新相连链路消息、激活节点消息等)的通知形式可以根据应用场景的实际需要可采用单播(Unicast)、多播(Multicast)以及广播(Broadcast)等方式。

在进行单播形式的消息通知时，改变位置的代理Agent只将消息发送给网络中的一个代理Agent；而在进行组播形式的消息通知时，改变位置的Agent将消息发送给一组选定的Agent；在进行广播形式的消息通知时，改变位置的Agent将消息发送给网络上的所有Agent。

在本发明中，基于任务的时间迁移先后关系，预先设置有“先查询再锁定发送”的同步通信机制，从而在根本上避免迁移失效现象的发生，而且具备对各种应用模式的适应能力，在避免失效的同时，减少了对目标代理Agent迁移自由的限制，因而更具有通用性。其中，迁移的时间先后关系可反映在迁移旅行计划中。当满足“迁移条件”时，旅行计划才开始启动。“迁移条件”的设定以及是否满足主要考虑以下几个方面的因素：Agent的当前状态是否是迁移等待态、目标地址是否可达、无缝性时延阈值是否满足、迁移过程中的残余依赖现象评价等。

若代理Agent并非处于等待状态，表示该Agent不需要迁移或正在迁移；若迁移的目标地址不可达，表示Agent到达不了接收Agent；无缝性时延阈值的设置是为了保证处于迁移态的Agent遇到目前无法继续迁移时不会继续占用接收Agent，所以若Agent的无缝性时延阈值不能满足时，将放弃迁移；在迁移过程中，可能存在Agent所需的某些信息没有及时地传送到目标站点上，这时处于运行状态的Agent将等待后续的传送，这种残余依赖问题的存在，使得迁移时延可能加长，严重时，会影响移动的无缝性，因此，要尽量预防这种现象的出现，对迁移过程的残余依赖现象的评价是很重要的。

本发明能够保证游牧任务迁移的无缝性。若是集中式的客户端/服务器(C/S)或浏览器/服务器(B/S)模式，则迁移处在Supervisor管理者的监控之下；若是分布式的对等网/点对点模式(P2P/Ad hoc)模式，则迁移处在对等的相互协调与调度情境中。在集中式模式里，网络中的各节点向服务器端进行服务注册并以目录形式存储，当某个节点进行任务迁移时先向服务器端提出所需服务的查询，作为服务器端的主机再在本地进行目录查询并将结果反馈给查询节点；在分布式模式里，不再存在服务器节点，需要任务迁移的节点向网络中的各节点发出查询信息，网络中的各节点侦听到该查询信息后在本地进行查找，查找成功后将信息反馈给查询节点。C/S、B/S模式易于查询和管理，P2P/Ad hoc模式克服了单点失效的缺点，能保证系统的持久性。

本发明在具体实践上，它可以P2P/Ad hoc模式单独使用，也可同后台的游牧计算平台联合起来以P2P/Ad hoc、C/S或B/S模式使用。无论哪种应用方式，均可支持多种移动服务。例如：

1)多媒体任务无缝移动。用户的多媒体任务可以透明地随时随地在不同设备间进行无缝迁移，典型的应用包括：移动学习(E-learning)、移动工作(E-working)、移动商务(E-business)、移动政务(E-Office)、股票交易(E-Exchanging)、智能指挥(E-commanding)等，可以是单用户，也可以是多用户，可以采用C/S、B/S、P2P等网络模式。

2)交互式流媒体访问。用户在任何需要的时候可以以各种可用设备选择访问网上的流媒体数据并与之交互，典型的应用包括：视频点播、网络游戏、视觉安全监控。这是用户与系统之间的交互式应用。

对于本发明，本发明提供的一种游牧服务中任务无缝主动迁移的方法可实现游牧任务在位于住房House、办公室Office、咖啡厅Coffee house、公园Park、运动场Stadium、飞机场Airport等不同场景下(如图2所示)的智能手机、PDA、可携带任意移动的笔记本电脑laptop等设备群之间以B/S、P2P方式无缝主动地迁移。

如图2所示，随着用户从某一个逻辑网络节点PA1(如住房)移动到另一个新的逻辑网络节点PA3(如办公室)，则利用本发明提供的的任务无缝主动迁移方法，可将住房中个人电脑PC上未看完的视频文件、未听完的歌曲文件和未写完的文档文件迁移到办公室中用户随身携带的笔记本或PDA上续前继续看完、听完和写完等等。其中，导航代理VA负责Airport的定位，任务代理KA负责任务挂起现场的管理和断点的准确主动恢复。迁移过程中，由KA针对相关情境信息进行无缝性、主动性服务判定。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种游牧服务中任务无缝主动迁移的方法，其特征在于，包括步骤：

1)根据第三逻辑网络节点PA3提供的目标站点地址，第二逻辑网络节点PA2与PA3在移动互联网中建立连接；

2)PA2上的导航代理VA发送传输节点消息到PA3，通知PA3开始迁移任务，将PA2上的导航代理VA和任务代理KA分组传送到PA3；

3)PA3在主动迁移后，发送更新相连链路消息给与PA2相连的第一逻辑网络节点PA1；

4)当第一逻辑网络节点PA1收到更新相连链路消息后，它关联到新链接的链路，并发送链接已更新消息到PA2；

5)当PA2收到所有期望收到的链接已更新消息后，发送激活节点消息至PA3，同时删除PA2上已迁移的VA和KA；

6)当PA3收到激活节点消息后，判断是否主动激活其上的所有调度控制信息；

7)当所有调度控制信息被主动激活后，PA3上的各个任务代理KA获得执行任务指令，开始恢复执行任务；

8)当PA3上的各个任务代理KA均恢复执行后，判断其上的任务是否满足任务迁移的无缝性要求，若不满足，返回步骤1)。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述PA2根据提供的目标站点地址以注册寻址方式与PA3在移动互联网中建立连接。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤2)中，所述导航代理VA和任务代理KA经打包后分组传送到PA3。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，由PA2上的所述导航代理VA和任务代理KA打包所形成的数据包内包括有：已经记录保存的KA的结构、KA相互间的关联关系、KA占用的空间大小、KA的类型、驻留在PA2上的与任务迁移有关的VA信息以及调度所有代理Agent的调度控制信息。

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一逻辑网络节点PA1为与第二逻辑网络节点PA2相连接的任意一个逻辑网络节点。

6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述PA1通过双向逻辑链路与PA2相连接。

7、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激活节点消息中包含有所有PA2上尚未发送的调度控制信息的列表。

8、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述PA3主动激活其上的所有调度控制信息的条件为：已收到所有的调度控制信息的列表或者已被解锁。

9、如权利要求1所述的方法，其特征在于，当PA3上所有的任务都已执行完毕时，满足迁移的无缝性要求。

10、如权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤7)和步骤8)之间包括步骤：若第三逻辑网络节点PA3上的导航代理VA接收到其外部的逻辑网络节点所发出的继续迁移的指令，则PA3上的任务代理KA执行停止任务指令，返回步骤1)。

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