一种移动数据同步算法
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第 20 卷 第 12 期 2010 年 12 月
计算机技术与发展
CO M PU TER TECHN OLO GY AN D DEV ELO PM ENT
V ol. 20 N o. 12 Dec. 2010
一种移动数据同步算法
王若莹1, 李 梁2, 张润洲1, 王 健3
( 1 西安通信学院, 陕西 西安 710106; 2 西安邮电学院, 陕西 西安 710121; 3 西安交通大学, 陕西 西安 710049)
对于每个消息 U Ri- DOWN( M , t dc) { t dc = currentT ime( ) ; / / currentT ime( ) 表 示系统 的当前时间
sendToM SS( U Ri- DOWN ) ; } Mwk.baidu.comSSA 对 于接 收到 的 每个 消息, 除发 给 M HA 以
} 对于每个准备发给 LA 的 消息 URj- UP( M , tuc) {
tuc = T ; sendT oLA( U Rj- UP) ; } LA 中 有 一 个 la2mhU RQ 队 列, 用 于 暂 时 缓 存 MS S 发 给 MH 的消息。LA 对 于接收 到的 每个 U RiDOWN 消 息, 都 把它 暂时 缓存 在队 列 la2mhURQ 中; 对于接收到的 U Rj- UP 消 息, 根据 URj- U P 中 的 t uc, 依次判断 la2mhU RQ 中的每 个 U Rk- DOWN ( M , t dc) 消息, 如 果 tuc > = t dc, 代 表 U Rk- DOWN 一 定 被 MHA 接收 到 了, 这 时 可以 清除 la2mhURQ 中 的 该消 息, 否则, 如 果 tuc< t dc, 代 表 MH 没 有 接收 到 U RkDOWN, 需要 重新发 送 URk- DOWN 给 MHA。然 后, 把接收到的消 息 U Rj- U P 向上发 给 MS S 处理。其算 法描述为: 对于每个接收到的 U Ri- DOWN ( M , tdc) { la2mhURQ. put( U Ri- DOWN ) ; / / save( ) , 缓存起 来
如图 2 所示, M AM DM 模型是对 经典基 础网络模 型的扩展。为了方便数据访问的管理和提高系统的可 伸缩性, 模型中 各个 部分 的数 据 相关 操作 都由 Agent 来管理。M SS 上 有两类 Agent: MS SA 和 LA i ( i = 1, 2, , n) 。每一个 LA 都与无线 网络中的 一个 MH 相 对应, 它是 MH 在 固 定有 线网 络中 的 代理, 它们 之间 是一一对应的关系, 它作为无线网络环境中 MH i 在固 定有线网络中的代理, 负责 MH i 断接期间与固定网络 交互的一切事务, 比如缓存 MS SA 发给 MH i 的数据信 息, 直到 MH i 再 次连接 到网 络中时, 发 送给 MH i ; 缓
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计算机技术与发展
第 20 卷
受所处网络环境影响, 经常与服务器断接[ 3] 。 在无线网 络 环境 中, 网 络 通信 质 量差[ 4] , M SS 发
给 M H 的 消息 很 有 可 能会 在 传 输过 程 中 丢失[ 5] , 此 外, MH 因环境、节省 电源、节约 无线 网络 通信 成本等 原因会频繁处于 断接状 态[ 6] , 这也会 导致 MH 接收不 到 M SS 发来的消息, 如果采用 MH 每接收到一个消息 就发送应答消息给 M SS 这种 在固 定网络 中常 用的方 法是不可行的, 因为:
2 算法描述
为了 便 于 理 解, 把 模 型 中 的 消 息 定 义 为 两 类: U R- DOW N 和 UR- UP。U R- DOW N 表示 模型 自上 而 下发 送 的 消 息, 每 一 个 U R- DOWN 可 以 表示 为: U Ri- DOWN = { [ M, tdc] | M 表示消息的主体, tdc 表 示消息的下载时间戳} ; UR- U P 表示 模型自上 而下发 送的消息, 每 一个 UR- UP 可 以 表 示 为: U Ri- UP = { [ M , tuc] | M 表示消息的主体, tuc 表示消息的上载时 间戳} 。
第 12 期
王若莹等: 一种移动数据同步算法
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外, 还发给 M HA 在固 定网 络中的 代理 LA, 用 于暂时 缓存消息。其算法描述为:
对于每个接收到的消息 U Ri- DOWN ( M , tdc) { sendT oLA( U Ri- DOWN ) ; sendT oMHA( U Ri- DOWN ) ; } MHA 对于接收到的每个消息, 首先根据消息中的 tdc 修改当地数据库 版本 信息, 再 执行 消息的 主体; 对 于每个准备向 上发 送给 LA 的 消息, 首先 赋值 消息中 tuc 为当前数据 库版本 信息 T , 再 发给 LA。其 算法描 述为: 对于每个接收到的消息 U Ri- DOWN ( M , tdc) { T = tdc; 执行 M ;
1) 在通信质量较差的无线网络环境 中, 应答消息 丢失的概率同样也比较大[ 7] 。
2) 在通信质量不稳定的 无线网络 环境中, MH 发 送应答消息给 M SS 消耗的时间不定, 无 法规定一个时 间限制以判定消息是否丢失。
3) 在昂贵的无线网络环 境中, MH 每接 收到一个 消息后都发给 M SS 一 个应答 消息 将占用 过多 的无线 网络资源, 是一笔不小的费用, 而移动环境下设计的目 标之一是节约成本[ 8] , 该方法违背了这个设计目标。
摘 要: 由于无线网络的带宽窄、不可靠和频繁断接等限制, 传统的基于应答消息的数据同步算法不再适用。提出一种基
于时间戳的多次传输算法来解决这个问题。它缓存移动基站发给移动客户机的消息, 对比版本信息时间戳识别移动客户
机丢失的消息, 并重新发送这些消息。通过建立数学模型与已有的经典移动数据同步算法作比较, 证明其更能有效地降
M T LT 算 法由 S erverA, M SSA, MHA 和 LA 四个 Agent 相互协 调 工作 完 成。ServerA 对 于 接收 到 的每 个消息, 首先给消息中的 tdc 赋值系 统的当 先时间, 然 后再发给 M SS。current Time( ) 表示 ServerA 的当前系 统 时 间, 在 整 个 系 统 中, 所 有 时 间 戳 信 息 都 是 由 S erverA 生成的, 在分布 式系统 中, 不 同机器 的系 统时 间不是严格相同的, 而如果 时间戳 生成的 基准 本来就 不同, 时间戳之间 的比较 就变得 毫无 意义了。 其算法 描述为:
0引言
目前移动计算系统大都基于图 1 所示的移动计算 环境的经典基础网络模型[ 1] 。
模型由三类节点组成[ 2] : 1) 固定主机( Fixed Host ) : 每个 FH 维护一个本地 数据库, 位于高速固定网络中。 2) 移动基站( M obile Support Stat ion, 简称 M SS ) : MSS 也位于高 速固 定网 络中, 并具 有 无线 联网 能 力, 它用于支持一个无线网络单元( Cell) , 该单元内的移动 客户机如果想和固定有线网络通信, 必须经过 M SS 的 中转。M SS 是无 线网 络实 现与 固定 有 线网 络通 信的
3. Xi an Jiaotong U niv ersity, Xi an 710049, China)
Abstract: Because of wireless net work s f eat ures such as narrow net w ork w idt h, bad netw ork reliabilit y, and f requent disconnection, t he t radit ional dat a synchronizat ion algorit hm w hich depends on t he responding message isn t suit able any more. Represent a new mult it ransport algorit hm based on t he latest t imest amp t o resolve t his problem. It caches t he messages t hat mobile support stat ion sends t o mo bile host s, verif y w hich messages are lost by comparing t he messages t imest amp, and t hen resend t he lost messages to t he mobile host. D uring set up mat hematical models and comparing w it h t hese classic mobile data synchronizat ion algorit hms, it is proved t hat it can reduce t he dat a access mishit rat io, keep t he dat a consist ency bet ter, and the mobile host doesn t need t o send a response t o t he mobile support st at ion w hich is more suit able for the inst able wireless net w ork environm ent. Key words:mobile com put ing; mobile dat a management; dat a synchronization
接口[ 2] 。
收稿日期: 2010- 04- 12; 修回日期: 2010- 07- 24 作者简 介: 王若莹 ( 1978- ) , 女, 陕西 西安人, 讲 师, 硕士, 研究方向 为智能设计理论。
图 1 移动计算环境的经典基础网络模型 3) 移动客户机( Mobile Host, 简称 MH) : M H 的处 理能力与存储能力 相对于 服务器 来说非 常有 限, 而且
由于以上三个原 因, 传 统的消 息应 答机制 不适合 在本模型无线网络环境下 使用, 需 要一 个新的 算法来 解决这个问题。
存 MH i 发给固定网络的数据信息, 在 MH i 断接期间, 固定网络 与 LA i 进 行数据 交互, 通过 这种 方式, 可以 在无 线 网 络 不 稳 定, MH i 频 繁 断 接 的 情 况 下, 实 现 M H i 与固定网络中 Server 的高质量数据通信。
低数据访问出错率, 保持数据的一致性, 且移动客户机在接收到消息后无需发送应答消息, 更适合在通信不稳定的无线网
络环境下使用。
关键词: 移动计算; 移动数据管理; 数据同步
中图分类号: T P391. 72
文献标识码: A
文章编号: 1673- 629X( 2010) 12- 0137- 04
A Mobile Data Synchronization Algorithm
WA N G R uo ying1, L I L iang2, ZHA N G Run zhou1, WA N G Jian3
( 1. Xi an Communications I nstitute, Xi an 710106, China; 2. Xi an Institute of Post and T elecommunications, Xi an 710121, China;
图 2 MA MDM 体系结构
1 体系结构
文中提出 了 一种 MT LT ( M ult i- Transport Based Last T imestamp, 基于时 间戳的 多次 传输) 算法 来解决 这个问题, 它暂时缓存 M SS 发 给 M H 的消息, 通过对 比 MH 版本信息时间戳 识别 MH 丢失了哪 些消息, 重 新发 送这些 消息给 MH, 同 时清除 缓存中 MH 已经接 收到了的消息, 通过这种方式, M H 接收 到消息后无需 发送应答消息, 并 能够识别 出哪些 消息 MH 是 已经收 到了的, 哪 些消 息是 M H 丢失 没有 收 到的, 适合 在通 信不稳定的无线网络环境下使用。为更好地使用该算 法, 需要对经典基础网络模型做一个扩展, 称新的体系 结构为 MAM DM ( Mobile Agent based M obile Dat a Man agement and Syn chron ization M odel, 基于移动 代理的移 动数据管理与同步模型) 。
计算机技术与发展
CO M PU TER TECHN OLO GY AN D DEV ELO PM ENT
V ol. 20 N o. 12 Dec. 2010
一种移动数据同步算法
王若莹1, 李 梁2, 张润洲1, 王 健3
( 1 西安通信学院, 陕西 西安 710106; 2 西安邮电学院, 陕西 西安 710121; 3 西安交通大学, 陕西 西安 710049)
对于每个消息 U Ri- DOWN( M , t dc) { t dc = currentT ime( ) ; / / currentT ime( ) 表 示系统 的当前时间
sendToM SS( U Ri- DOWN ) ; } Mwk.baidu.comSSA 对 于接 收到 的 每个 消息, 除发 给 M HA 以
} 对于每个准备发给 LA 的 消息 URj- UP( M , tuc) {
tuc = T ; sendT oLA( U Rj- UP) ; } LA 中 有 一 个 la2mhU RQ 队 列, 用 于 暂 时 缓 存 MS S 发 给 MH 的消息。LA 对 于接收 到的 每个 U RiDOWN 消 息, 都 把它 暂时 缓存 在队 列 la2mhURQ 中; 对于接收到的 U Rj- UP 消 息, 根据 URj- U P 中 的 t uc, 依次判断 la2mhU RQ 中的每 个 U Rk- DOWN ( M , t dc) 消息, 如 果 tuc > = t dc, 代 表 U Rk- DOWN 一 定 被 MHA 接收 到 了, 这 时 可以 清除 la2mhURQ 中 的 该消 息, 否则, 如 果 tuc< t dc, 代 表 MH 没 有 接收 到 U RkDOWN, 需要 重新发 送 URk- DOWN 给 MHA。然 后, 把接收到的消 息 U Rj- U P 向上发 给 MS S 处理。其算 法描述为: 对于每个接收到的 U Ri- DOWN ( M , tdc) { la2mhURQ. put( U Ri- DOWN ) ; / / save( ) , 缓存起 来
如图 2 所示, M AM DM 模型是对 经典基 础网络模 型的扩展。为了方便数据访问的管理和提高系统的可 伸缩性, 模型中 各个 部分 的数 据 相关 操作 都由 Agent 来管理。M SS 上 有两类 Agent: MS SA 和 LA i ( i = 1, 2, , n) 。每一个 LA 都与无线 网络中的 一个 MH 相 对应, 它是 MH 在 固 定有 线网 络中 的 代理, 它们 之间 是一一对应的关系, 它作为无线网络环境中 MH i 在固 定有线网络中的代理, 负责 MH i 断接期间与固定网络 交互的一切事务, 比如缓存 MS SA 发给 MH i 的数据信 息, 直到 MH i 再 次连接 到网 络中时, 发 送给 MH i ; 缓
! 138 !
计算机技术与发展
第 20 卷
受所处网络环境影响, 经常与服务器断接[ 3] 。 在无线网 络 环境 中, 网 络 通信 质 量差[ 4] , M SS 发
给 M H 的 消息 很 有 可 能会 在 传 输过 程 中 丢失[ 5] , 此 外, MH 因环境、节省 电源、节约 无线 网络 通信 成本等 原因会频繁处于 断接状 态[ 6] , 这也会 导致 MH 接收不 到 M SS 发来的消息, 如果采用 MH 每接收到一个消息 就发送应答消息给 M SS 这种 在固 定网络 中常 用的方 法是不可行的, 因为:
2 算法描述
为了 便 于 理 解, 把 模 型 中 的 消 息 定 义 为 两 类: U R- DOW N 和 UR- UP。U R- DOW N 表示 模型 自上 而 下发 送 的 消 息, 每 一 个 U R- DOWN 可 以 表示 为: U Ri- DOWN = { [ M, tdc] | M 表示消息的主体, tdc 表 示消息的下载时间戳} ; UR- U P 表示 模型自上 而下发 送的消息, 每 一个 UR- UP 可 以 表 示 为: U Ri- UP = { [ M , tuc] | M 表示消息的主体, tuc 表示消息的上载时 间戳} 。
第 12 期
王若莹等: 一种移动数据同步算法
! 139 !
外, 还发给 M HA 在固 定网 络中的 代理 LA, 用 于暂时 缓存消息。其算法描述为:
对于每个接收到的消息 U Ri- DOWN ( M , tdc) { sendT oLA( U Ri- DOWN ) ; sendT oMHA( U Ri- DOWN ) ; } MHA 对于接收到的每个消息, 首先根据消息中的 tdc 修改当地数据库 版本 信息, 再 执行 消息的 主体; 对 于每个准备向 上发 送给 LA 的 消息, 首先 赋值 消息中 tuc 为当前数据 库版本 信息 T , 再 发给 LA。其 算法描 述为: 对于每个接收到的消息 U Ri- DOWN ( M , tdc) { T = tdc; 执行 M ;
1) 在通信质量较差的无线网络环境 中, 应答消息 丢失的概率同样也比较大[ 7] 。
2) 在通信质量不稳定的 无线网络 环境中, MH 发 送应答消息给 M SS 消耗的时间不定, 无 法规定一个时 间限制以判定消息是否丢失。
3) 在昂贵的无线网络环 境中, MH 每接 收到一个 消息后都发给 M SS 一 个应答 消息 将占用 过多 的无线 网络资源, 是一笔不小的费用, 而移动环境下设计的目 标之一是节约成本[ 8] , 该方法违背了这个设计目标。
摘 要: 由于无线网络的带宽窄、不可靠和频繁断接等限制, 传统的基于应答消息的数据同步算法不再适用。提出一种基
于时间戳的多次传输算法来解决这个问题。它缓存移动基站发给移动客户机的消息, 对比版本信息时间戳识别移动客户
机丢失的消息, 并重新发送这些消息。通过建立数学模型与已有的经典移动数据同步算法作比较, 证明其更能有效地降
M T LT 算 法由 S erverA, M SSA, MHA 和 LA 四个 Agent 相互协 调 工作 完 成。ServerA 对 于 接收 到 的每 个消息, 首先给消息中的 tdc 赋值系 统的当 先时间, 然 后再发给 M SS。current Time( ) 表示 ServerA 的当前系 统 时 间, 在 整 个 系 统 中, 所 有 时 间 戳 信 息 都 是 由 S erverA 生成的, 在分布 式系统 中, 不 同机器 的系 统时 间不是严格相同的, 而如果 时间戳 生成的 基准 本来就 不同, 时间戳之间 的比较 就变得 毫无 意义了。 其算法 描述为:
0引言
目前移动计算系统大都基于图 1 所示的移动计算 环境的经典基础网络模型[ 1] 。
模型由三类节点组成[ 2] : 1) 固定主机( Fixed Host ) : 每个 FH 维护一个本地 数据库, 位于高速固定网络中。 2) 移动基站( M obile Support Stat ion, 简称 M SS ) : MSS 也位于高 速固 定网 络中, 并具 有 无线 联网 能 力, 它用于支持一个无线网络单元( Cell) , 该单元内的移动 客户机如果想和固定有线网络通信, 必须经过 M SS 的 中转。M SS 是无 线网 络实 现与 固定 有 线网 络通 信的
3. Xi an Jiaotong U niv ersity, Xi an 710049, China)
Abstract: Because of wireless net work s f eat ures such as narrow net w ork w idt h, bad netw ork reliabilit y, and f requent disconnection, t he t radit ional dat a synchronizat ion algorit hm w hich depends on t he responding message isn t suit able any more. Represent a new mult it ransport algorit hm based on t he latest t imest amp t o resolve t his problem. It caches t he messages t hat mobile support stat ion sends t o mo bile host s, verif y w hich messages are lost by comparing t he messages t imest amp, and t hen resend t he lost messages to t he mobile host. D uring set up mat hematical models and comparing w it h t hese classic mobile data synchronizat ion algorit hms, it is proved t hat it can reduce t he dat a access mishit rat io, keep t he dat a consist ency bet ter, and the mobile host doesn t need t o send a response t o t he mobile support st at ion w hich is more suit able for the inst able wireless net w ork environm ent. Key words:mobile com put ing; mobile dat a management; dat a synchronization
接口[ 2] 。
收稿日期: 2010- 04- 12; 修回日期: 2010- 07- 24 作者简 介: 王若莹 ( 1978- ) , 女, 陕西 西安人, 讲 师, 硕士, 研究方向 为智能设计理论。
图 1 移动计算环境的经典基础网络模型 3) 移动客户机( Mobile Host, 简称 MH) : M H 的处 理能力与存储能力 相对于 服务器 来说非 常有 限, 而且
由于以上三个原 因, 传 统的消 息应 答机制 不适合 在本模型无线网络环境下 使用, 需 要一 个新的 算法来 解决这个问题。
存 MH i 发给固定网络的数据信息, 在 MH i 断接期间, 固定网络 与 LA i 进 行数据 交互, 通过 这种 方式, 可以 在无 线 网 络 不 稳 定, MH i 频 繁 断 接 的 情 况 下, 实 现 M H i 与固定网络中 Server 的高质量数据通信。
低数据访问出错率, 保持数据的一致性, 且移动客户机在接收到消息后无需发送应答消息, 更适合在通信不稳定的无线网
络环境下使用。
关键词: 移动计算; 移动数据管理; 数据同步
中图分类号: T P391. 72
文献标识码: A
文章编号: 1673- 629X( 2010) 12- 0137- 04
A Mobile Data Synchronization Algorithm
WA N G R uo ying1, L I L iang2, ZHA N G Run zhou1, WA N G Jian3
( 1. Xi an Communications I nstitute, Xi an 710106, China; 2. Xi an Institute of Post and T elecommunications, Xi an 710121, China;
图 2 MA MDM 体系结构
1 体系结构
文中提出 了 一种 MT LT ( M ult i- Transport Based Last T imestamp, 基于时 间戳的 多次 传输) 算法 来解决 这个问题, 它暂时缓存 M SS 发 给 M H 的消息, 通过对 比 MH 版本信息时间戳 识别 MH 丢失了哪 些消息, 重 新发 送这些 消息给 MH, 同 时清除 缓存中 MH 已经接 收到了的消息, 通过这种方式, M H 接收 到消息后无需 发送应答消息, 并 能够识别 出哪些 消息 MH 是 已经收 到了的, 哪 些消 息是 M H 丢失 没有 收 到的, 适合 在通 信不稳定的无线网络环境下使用。为更好地使用该算 法, 需要对经典基础网络模型做一个扩展, 称新的体系 结构为 MAM DM ( Mobile Agent based M obile Dat a Man agement and Syn chron ization M odel, 基于移动 代理的移 动数据管理与同步模型) 。