【分布式计算】四、代码迁移 Code Migration

为什么要迁移代码

代码迁移的原始形式：进程迁移
 整个进程从一台机器迁移到另一台机器。
 这似乎是一项成本高昂且复杂的任务，但如果迁移从重负载机器转移到轻负载机器，则可以提高整体系统性能

案例31
有一个客户端-服务器系统，其中服务器管理一个巨大的数据库。如果客户端应用程序需要执行涉及大量数据的许多数据库操作，那么最好将客户端应用程序的一部分发送到服务器，并通过网络仅发送结果。 否则，网络可能会被从服务器到客户端的数据传输淹没。在这种情况下，代码迁移是基于这样一种假设，即处理靠近这些数据所在位置的数据通常是有意义的

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案例2
Web搜索：以从一个站点移动到另一个站点的小型移动程序的形式实现搜索查询。通过制作这样一个程序的多个副本，并将每个副本发送到不同的站点，与仅使用单个程序实例相比，我们可能能够实现线性加速。

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案例3
动态配置系统Configure a distributed system dynamically

优点：客户端不需要预装了所有的软件才能与服务器通信。缺点：安全问题

强迁移与弱迁移

对象组件（Object components）

1.代码段(code)：包含实际代码
2.资源段(Resource)：包含对进程所需外部资源的引用，如文件、打印机、设备等。
3.执行段(Executio)：包含进程的当前执行状态，由私有数据、堆栈和程序计数器组成

弱迁移

1.只传输代码段，也许还有一些初始化数据。
2.传输的程序总是从其初始状态开始。

案例：Java小程序。
该模型要求：目标机器可以执行该代码，使代码可移植

强迁移

同时传输代码段和执行段。
一个正在运行的进程可以停止，随后移动到另一台机器，然后在它的断点继续执行。

案例：Dartmouth’s D’Agents project（移动代理mobile agent）

??? ??? ??? ??? ??? ??? ??
该模型要求：

1.记录进程停止点
2.捕获其运行时上下文（runtime context）
3.转移到目标机器
4.恢复所需的上下文并从其停止点继续运行进程

发送器启动与接收器启动(Sender-initiated Vs. Receiver-initiated)

发件者发起的迁移

迁移是在代码当前所在或正在执行的计算机上启动的
强迁移或弱迁移

示例
将程序上载到计算服务器（安全问题？）
通过互联网向Web数据库服务器发送搜索程序以在该服务器上执行查询

接收者发起的迁移

代码迁移的主动操作将由**目标机器(target machine)**来执行。
通常是弱迁移

示例
Java小程序(applets)
从服务器下载代码，以提高客户端性能（安全问题并不重要）

远程克隆（Remote cloning）

实现强迁移模型的简单方法。
克隆产生了原始进程的精确副本（exact copy），但现在在另一台机器上运行。
克隆的进程与原始进程并行（parallel）执行。

案例：在UNIX系统中，远程克隆是通过分叉子进程并让子进程在远程计算机上继续进行的。

从这个意义上说，通过克隆进行迁移是提高分发透明度的一种简单方法。

资源段迁移（Resource segment in migration）

**问题：**资源段不能不进行更改而简单地与其他段一起传输。简单地说，就是资源段不易迁移

示例：无法移动打印机、无法移动本地计算机中的特定TCP端口。 总之，对象使用的本地资源可能在目标站点可用，也可能不可用。

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基于不同的案例的解决方案

资源到机器的绑定（Resource-to-machine bindings）

◦ Fixed：无法迁移资源，例如本地硬件。
◦ Fastened：资源可以迁移，但成本高，例如本地数据库。
◦ Unattached：资源可以很容易地随对象一起移动（例如缓存）

进程到资源绑定（Process-to-resource bindings）

1.按标识符(identifier) 绑定：对象需要资源的特定实例（例如特定数据库）。
2.按值(value) 绑定：对象需要资源的值（例如缓存项集）。
3.按类型(type) 绑定：对象要求只有一种类型的资源可用（例如彩色监视器）

异构系统间迁移

问题：
1.目标系统可能不适合执行迁移的代码
2.对进程/线程/处理器环境context的定义高度依赖于本地硬件、操作系统和runtime system
解决方案：
利用能够在不同系统上实施的抽象机器（虚拟化技术）

案例 虚拟机迁移

冷迁移
热迁移

移动代理Mobile Agent

具有以下特征：自主性\社会能力\学习\移动性，

它使用代码迁移技术。移动代理决定何时何地移动

基本构想：

1.在网络中的主机之间游走是无约束free的。
2.它在一个执行环境中创建，可以将其状态和代码传输到网络中的另一个运行环境，在那里它可以恢复执行
3.“状态”通常是指代理的属性值，这些属性值帮助它确定在目的地恢复执行时要做什么。

Reasons to use mobile agents

1、减少了网络负载：移动代理允许用户打包对话并将其发送(dispatch)到交互在本地进行的目标主机。将计算移动到数据，而不是将数据移动到计算
2、克服了网络延迟：对于关键的实时系统，一些较小的延迟是不可接受的。移动代理提供了一种解决方案，因为它们可以从中央控制器调度到本地并直接执行控制器的决策。
3、封装协议：当协议发展到适应效率或安全性的新要求时，在不同主机中对传出数据进行编码和解释传入数据的协议通常会成为遗留问题。 另一方面，移动代理可以移动到远程主机，以基于专有协议建立“通道”
4、异步且自主地执行(asynchronously and autonomously.)。一些任务需要移动设备和固定网络之间持续开放的连接。任务可以被dispatch到网络中，然后代理变得独立，可以异步和自主地操作。移动设备可以稍后重新连接以收集代理agent。
5、动态地适应。移动代理可以感知其执行环境，并对变化做出自主反应。多个移动代理具有在网络中的主机之间分配自身的独特能力，以保持解决特定问题的最佳配置
6、它们具有鲁棒性和容错性。如果主机正在关闭，则会警告在该计算机上执行的所有代理，并给它们时间在网络中的另一台主机上调度和继续操作

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