移动计算环境下基于性能和故障感知的数据复制关键技术研究

移动计算环境的复杂性、网络条件多样性，便携设备有限的资源、弱连接性、安全漏洞，使得数据的可用性、可靠性和安全性等问题日益突出。其中移动数据的可用性以及如何提高数据访问的有效性对各种应用的影响至关重要，数据复制技术为解决此类问题提供了可能的解决方案。本项目针对移动计算环境下数据的容错性和可生存性问题，依据系统性能和故障模式，结合用户移动模式和数据访问频度，提出不同移动计算网络组织结构下自适应动态透明数据复制技术，在数据可用性、可靠性、安全性、数据访问效率等方面达到较好性能指标，节约无线带宽、能源等资源，增强数据的容错、容侵、容灾等能力。主要研究内容包括：系统性能感知与评估技术、系统故障检测与建模技术、基于系统性能和故障模型的自适应数据副本放置与动态重置策略、数据复制管理多目标优化模型。本课题的研究将为用户在移动计算环境下高效、可靠、安全地使用数据提供强有力的技术支持和保障。

依据系统性能和故障模式，结合用户移动模式和数据访问频度，提出不同移动计算网络组织结构下自适应动态透明数据复制技术。主要研究成果包括：.(1)移动计算系统性能感知与评估技术：采用Linux操作系统Shell脚本编程技术，由单机性能指标获取模块感知获取移动计算机CPU、内存、能量、网卡等性能指标参数；采用模糊综合评价方法对感知获取的性能指标进行量化，使其统一到相同的度量标准；依据量化的性能指标值，采用AHP(Analytical Hierarchy Process)层次分析算法对移动节点进行性能及健康状态评估，从而为数据复制目标节点的选取以及副本的重配置提供依据。.(2)移动计算系统故障检测与建模技术：建立移动计算系统m-MSS-m框架模型，一个m-MSS-m结构网络作为一个簇，多个簇构成一个ad hoc网络。基于心跳策略及PUSH与PULL机制，研究设计混合式故障检测技术检测移动自组网中节点故障。簇内采用集中式故障诊断技术，由簇中心节点MSS(Mobile Support Station）检测簇内成员节点MHs（Mobile Hosts）的故障。簇间采用分布式故障诊断技术，由簇中心节点完成相互间故障信息的交换，采用互测比较和概率诊断的方法进行故障结点的检测。.(3)移动计算环境下数据复制技术研究：在基于m-MSS-m结构的移动计算环境下，基于用户模式和任务时间选择在性能较好的、稳定的MSS上存储复制关键数据项，以提高数据可信性，如可用性和可靠性；根据数据访问频率建立副本代价模型，选取副本价值高的副本进行复制，结合性能和数据访问请求次数采用最小化传输时间算法选取复制节点，能够兼顾节点性能、访问模式、链路性能合理地选择副本存储节点,最后选取具有最小访问开销的n条路径实现n节点的并行数据复制。在多移动支持站环境下，综合考虑节点的移动和访问特征，按照响应时间、通信开销、节点访问频率等多准则为指导原则，按不同的方式指导副本的分布，优化副本放置方案。在无移动支持站的移动计算环境下，通过改进的加权分簇算法WCA对移动计算网络进行分簇管理，采用基于分组的数据副本管理和重配置策略，减少数据访问的平均查询路径长度、提高查询成功率。并基于系统性能和故障率预测网络分割发生的时间及位置，设计提出分割意识的数据复制策略,提高数据副本生存能力和可用性。