An optimal application partitioning and computational offloading framework for mobile cloud computing

Abstract

Mobil uygulamaların kullanımı her geçen gün artmakta ve bu uygulamalar mobil cihazlarda daha fazla işlevsellik sunmaktadır. Bununla birlikte, bu cihazlar, bellek ve işlemci kapasitesi açısından sunucu bilgisayarlardan daha düşükler. Ayrıca, mobil cihazların enerji kaynaklarının hızla tükenmesi hala önemli bir sorundur. Mobil cihazların performans ve enerji eksiklikleri yerel sunucular veya bulut bilişim teknolojileri kullanılarak iyileştirilebilir. Bu tezde, mobil uygulamaların performansını ve verimliliğini artırmak için bir kod taşıma çerçevesi önerilmektedir. Bu çerçeve kod taşımayı kesintisiz bir şekilde ele almakta ve kontrol mekanizmasının çerçeve yazılıma verilmesi yoluyla dağıtım şeffaflığı sağlamaktadır. Özellikle, bir uygulamanın hesaplama yoğunluklu bileşenleri uzak bir sunucuda çalıştırılmaktadır. Uzak sunuculara uygulama bileşenlerinin farklı kombinasyonlarını göndermek mümkündür. Gerçekten, bazı bileşenlerin kombinasyonlarının sunucuya taşınması kazançlı iken diğerleri için kazançlı olmamaktadır. Deneysel sonuçlar, bileşenlerin optimum kombinasyonun uzak sunuculara taşınmasının işlem süresini kısaltığını ve mobil cihazların enerji tüketimini azalttığını göstermektedir. Bu nedenle, taşınacak bileşenlere karar vermek için bir çağrım çizge modeli önerilmiştir. Taşıma kararları çizgedeki en iyi bölümleme bulunarak yapılmaktadır. Çizge modeli kapsamlı deneyler ile doğrulanmıştır.

The use of mobile applications is increasing every day and they offer more functionality on mobile devices. However, these devices are inferior to server computers in terms of memory and processor capacity. Furthermore, rapid depletion of mobile devices' energy resources is still a major problem. Performance and energy shortcomings of mobile devices can be improved by using surrogate or cloud computing technologies. In this thesis, an offloading framework is proposed to improve the performance and efficiency of mobile applications. The framework seamlessly handles offloading and provides distribution transparency via the Inversion of Control mechanism. In particular, computation intensive components of an application are run on a remote server. It is possible to migrate different combinations of components to remote servers. Indeed, offloading some combinations of components are productive and others are counterproductive. Experimental results show that offloading the optimal combination of components to remote servers reduces the execution time and energy consumption of mobile devices. Hence, a call graph model is proposed to decide on the components to be offloaded. Offloading decisions are made by finding the best partitioning in the graph. The graph model has been validated by extensive experiments.