CN105530313A - 一种基于OSGi普适云环境下的上下文感知的服务迁移方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于OSGi普适云环境下的上下文感知的服务迁移方法，包括：基础设施层提供云资源，用于搭建OSGi普适云环境；上下文感知层对云环境进行感知，包括感知环境中分布的OSGi云框架信息和框架中运行的服务的情况；迁移决策层根据上下文信息使用遗传算法提供决策方案；迁移层根据决策方案对服务进行迁移。本发明的基于OSGi普适云环境的上下文感知的服务迁移方法，将OSGi模块化、上下文感知与遗传算法相结合，OSGi模块化简化服务的组成结构，提供标准化的迁移粒度；通过上下文感知提高迁移决策的适应性和可靠性；遗传算法制定决策实现多目标需求下决策方案的最优化，以实现通过迁移获得最好的系统性能。

Description

一种基于OSGi普适云环境下的上下文感知的服务迁移方法

技术领域

本发明涉及普适云计算领域，具体涉及到一种基于OSGi普适云环境下的上下文感知的服务迁移方法

背景技术

随着智能移动设备的日益普及，移动设备上应用程序越来趋向复杂化，应用程序对计算能力，存储能力的需求和移动设备受限的计算存储能力，有限电量之间的不匹配越来越显著。普适云计算技术的出现使得利用云计算来增强移动设备成为可能。

普适云计算增强移动设备的主要方式是计算和应用迁移，即将移动设备端复杂的计算或应用迁移到后端有强大计算能力和存储能力的云设施中，处理完成后将结果返回给移动设备端。通过迁移可以有效的提高应用程序的性能，延长电池供电的移动设备工作时间，解决移动设备资源受限的弊端。

普适云中计算和应用迁移已成为一大研究热点，但目前的迁移方法和技术都有一定的局限性或不完善，有些迁移方法只适用于某种类型的应用，有些无法适应环境的动态变化，有些需要对应用程序进行修改。

发明内容

为解决现有技术中的缺点和不足，本发明提出了一种基于OSGi普适云环境下的上下文感知的服务迁移方法，根据目前普适云计算的特点，将OSGi模块化编程，云环境上下文感知和遗传算法结合，以OSGi模块化编程为支撑，建立简洁规范的普适云服务迁移环境；以上下文感知为支撑，提高服务迁移对环境的适应性；以遗传算法为支撑，以获取更优化的迁移方案。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于OSGi普适云环境下的上下文感知的服务迁移方法，包括：基础设施层、上下文感知层、迁移决策层和迁移层；

基础设施层提供云资源，用于搭建OSGi普适云环境；

上下文感知层对云环境进行感知，包括感知环境中分布的OSGi云框架信息和框架中运行的服务的情况；

迁移决策层根据上下文信息使用遗传算法提供决策方案；

迁移层根据决策方案对服务进行迁移。

可选地，所述基础设施层搭建OSGi普适云环境的步骤，包括：

使用CloudStack将台式机或PC机构建为云基础设施，在其中部署基于OSGi开发的普适云框架，在移动设备上(以Android手机为例)同样部署OSGi框架，两者构成基于OSGi的普适云环境。

可选地，所述上下文感知层对云环境和服务信息进行感知的步骤，包括：

通过OSGi的服务注册机制动态获取普适云环境中所存在的框架，以及框架中运行的所有服务。对框架和服务进行定义：框架的属性包含了IP，内存大小，CPU计算能力大小，当前剩余可用资源量，其中运行的服务及其数量，这些属性通过虚拟机系统调用获得；服务的属性包含了服务状态，服务被请求数量，所需内存和CPU资源的大小，通过线程跟踪和对象标记技术获得。通过OSGi的服务管理机制获取框架和服务之间的映射关系。

通过深度置信网对框架资源使用信息时间序列进行训练，预测接下来框架的负载信息。

可选地，所述迁移决策层制定迁移方案的步骤，包括：

通过上下文信息判断是否进行迁移，迁移触发条件有框架故障，框架可用资源紧张，服务响应时间超时，或者移动端运行复杂任务等，根据不同迁移条件确定待迁移的服务，使用遗传算法，结合获取到的上下文信息，求解迁移方案。

可选地，所述迁移层进行服务迁移的步骤，包括：

云端PC或者台式机之间通过D-OSGi进行通信，实现服务迁移；云端PC或者台式机和移动设备之间通过R-OSGi通信协议进行服务迁移；移动设备之间通过R-OSGi进行服务迁移。

本发明的有益效果是：

(1)基于OSGi开发构建普适云环境，应用统一以服务的形式组成，简化迁移执行的过程，提高迁移效率；

(2)基于上下文信息制定迁移方案，提高迁移的适应性和准确性，最大化迁移收益；

(3)使用遗传算法作为迁移决策算法，获取多目标约束下最优迁移方案。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于OSGi普适云环境下的上下文感知的服务迁移方法总体框架图；

图2为本发明中普适云环境上下文感知框架图；

图3为本发明中基于遗传算法的服务迁移决策流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明基于OSGi普适云环境下的上下文感知的服务迁移方法，包括：基础设施层、上下文感知层、迁移决策层和迁移层。基础设施层提供云资源，用于搭建OSGi普适云环境；上下文感知层对云环境进行感知，包括感知环境中分布的OSGi云框架信息和框架中运行的服务的情况；迁移决策层根据上下文信息使用遗传算法提供决策方案；迁移层根据决策方案对服务进行迁移。

所述基础设施层搭建OSGi普适云环境的步骤，包括：用CloudStack将台式机或PC机构建为云基础设施，在其中部署基于OSGi开发的普适云框架，在移动设备上同样部署OSGi框架，两者构成基于OSGi的普适云环境。

所述上下文感知层感知环境上下文信息的步骤，包括：通过OSGi的服务注册机制动态获取普适云环境中所存在的框架，以及框架中运行的所有服务；对框架和服务进行定义：框架的属性包含了IP，内存大小，CPU计算能力大小，当前剩余可用资源量，其中运行的服务及其数量；服务的属性包含了服务状态，服务被请求数量，所需内存和CPU资源的大小；通过OSGi的服务管理机制获取框架和服务之间的映射关系；通过深度置信网对框架资源信息时间序列进行训练，预测接下来框架的负载信息。

所述决策层制定服务迁移方案的步骤，包括：通过上下文信息判断是否进行迁移，迁移触发条件有框架故障，框架可用资源紧张，服务响应时间超时，或者移动端运行复杂任务，根据不同迁移条件确定待迁移的服务，使用遗传算法，结合获取到的上下文信息，求解迁移方案。

所述迁移层进行服务迁移的步骤，包括：云端PC或者台式机之间通过D-OSGi进行通信，实现服务迁移；云端PC或者台式机和移动设备之间通过R-OSGi通信协议进行服务迁移；移动设备之间通过R-OSGi进行服务迁移。

下面结合图1、图2以及图3，对基于OSGi普适云环境下的上下文感知的服务迁移方法的流程进行详细说明。

如图2所示，上下文感知层感知的内容包含两个部分，普适云环境中云框架以及服务的感知和对资源信息(框架资源信息和服务资源需求)的感知。

框架以及服务的感知实现对普适云环境的整体监测，发现其中存在的OSGi云框架和运行的所有服务，这一感知通过OSGi服务管理机制来实现。

框架总体资源和可用资源的信息感知使用虚拟机(java虚拟机和androiddalvik虚拟机)提供的系统调用来获取框架的内存，CPU等信息，服务资源需求监测采用JVMTI技术监测服务中所有Bundle消耗的内存、CPU消耗等，最终这些信息汇总到资源统计模块。在框架资源信息的基础上，使用深度置信网对云框架的负载进行预测。所有信息作为整个普适云环境的上下文，为接下来迁移决策提供依据和基础。

如图3所示，决策层在迁移条件满足时触发迁移决策，为待迁移的服务选择迁移目的框架。根据当前普适云环境中的框架信息，确定决策方案空间，对其进行编码，而后设定问题约束和求解目标，使用遗传算法通过选择、交叉、变异操作不断迭代，最终求解出最优化的迁移方案。

在迁移层根据待迁移服务和迁移决策得出的迁移方案，具体的迁移执行分为三种情况：云端PC或者台式机之间通过D-OSGi进行通信，实现服务迁移；云端PC或者台式机和移动设备之间通过R-OSGi通信协议进行服务迁移，同时还需要进行文件格式的转换(Android虚拟机和Java虚拟机运行不同格式的文件)；移动设备之间通过R-OSGi进行服务迁移。

本发明的基于OSGi普适云环境下上下文感知的服务迁移方法，根据目前普适云计算的特点，将OSGi模块化编程与云环境上下文感知结合，以OSGi模块化编程为支撑，建立简洁规范的普适云服务迁移环境；以上下文感知为支撑，提高服务迁移对环境的适应性；以遗传算法啊为支撑，以获取更优化的迁移方案。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于OSGi普适云环境下的上下文感知的服务迁移方法，其特征在于，包括：基础设施层、上下文感知层、迁移决策层和迁移层；

基础设施层提供云资源，用于搭建OSGi普适云环境；

上下文感知层对云环境进行感知，包括感知环境中分布的OSGi云框架信息和框架中运行的服务的情况；

迁移决策层根据上下文信息使用遗传算法提供决策方案；

迁移层根据决策方案对服务进行迁移。

2.如权利要求1所述的基于OSGi普适云环境下的上下文感知的服务迁移方法，其特征在于，所述基础设施层搭建OSGi普适云环境的步骤，包括：

使用CloudStack将台式机或PC机构建为云基础设施，在其中部署基于OSGi开发的普适云框架，在移动设备上同样部署OSGi框架，两者构成基于OSGi的普适云环境。

3.如权利要求1所述的基于OSGi普适云环境下的上下文感知的服务迁移方法，其特征在于，所述上下文感知层感知环境上下文信息的步骤，包括：

通过OSGi的服务注册机制动态获取普适云环境中所存在的框架，以及框架中运行的所有服务；

对框架和服务进行定义：框架的属性包含了IP，内存大小，CPU计算能力大小，当前剩余可用资源量，其中运行的服务及其数量；服务的属性包含了服务状态，服务被请求数量，所需内存和CPU资源的大小；

通过OSGi的服务管理机制获取框架和服务之间的映射关系；

通过深度置信网对框架资源信息时间序列进行训练，预测接下来框架的负载信息。

4.如权利要求1所述的基于OSGi普适云环境下的上下文感知的服务迁移方法，其特征在于，所述决策层制定服务迁移方案的步骤，包括：

通过上下文信息判断是否进行迁移，迁移触发条件有框架故障，框架可用资源紧张，服务响应时间超时，或者移动端运行复杂任务，根据不同迁移条件确定待迁移的服务，使用遗传算法，结合获取到的上下文信息，求解迁移方案。

5.如权利要求1所述的基于OSGi普适云环境下的上下文感知的服务迁移方法，其特征在于，所述迁移层进行服务迁移的步骤，包括：

云端PC或者台式机之间通过D-OSGi进行通信，实现服务迁移；云端PC或者台式机和移动设备之间通过R-OSGi通信协议进行服务迁移；移动设备之间通过R-OSGi进行服务迁移。