A complex model based on Continuous-Time Markov Chains is proposed, which combines an extended aging and rejuvenation model taking into account different aging levels and a model of mobile device usage activity. A graph of states and transitions is constructed, which describes the proposed model without taking into account mobile device usage activity, and taking it into account. A system of Kolmogorov – Chapman differential equations is written on the basis of the states graph. A set of test simulations for conducting experimental calculations of the model and analysis of results is described. A system of differential equations for each simulation is calculated using the 4th order Runge-Kutta method. The analysis of simulations with recovery after aging-related failure and without recovery allowed to formulate the main objectives of the rejuvenation procedure in the proposed model to improve the user experience. Analysis of different rejuvenation planning strategies indicates that the most effective approach is to perform rejuvenation in the “Aging” state, when the device is already aging, but it is not yet a state with a high probability of aging-related failure. Analysis of simulations with warm and cold rejuvenation shows that this factor affects the results of the model calculation, and the application of one or another approach depends on the aging conditions and the mobile device usage activity. The developed model based on the Markov chain can be used to predict the optimal time of the rejuvenation procedure. In addition, the model considers both cold and warm rejuvenation. Further studies which take into account the real data and aging conditions are needed for proposed aging and rejuvenation model.

No abstract

Проведено огляд та аналіз літературних джерел, в яких досліджено явища старіння програмного забезпечення. Процес старіння охарактеризовано як погіршення продуктивності і збільшення кількості відмов, що має негативний вплив на показники надійності програмного забезпечення. Встановлено, що помилки програмного забезпечення та їх накопичення протягом виконання програми є причиною виникнення старіння програмного забезпечення. Визначено основні поняття та характеристики, що стосуються явища старіння, зокрема ефекти, чинники та метрики старіння, час до виснаження ресурсів, час до відмови старіння та робоче навантаження. Розглянуто класифікацію чинників старіння програмного забезпечення. Встановлено, що чинники можуть бути загальні для всіх систем і спеціальні для конкретних систем, зокрема мобільних. Здійснено порівняльний аналіз основних методів та підходів до моделювання процесу старіння програмного забезпечення. З'ясовано, що розроблення гібридних підходів та моделей, які включають переваги аналітичних моделей та моделей на основі вимірювань, є перспективним напрямом у вивченні проблеми старіння ПЗ. Показано, що мобільні операційні системи та додатки є особливо чутливими до ефектів старіння, оскільки вони працюють тривалий час без перезавантаження та часто мають обмежені ресурси, такі як пам'ять. Обґрунтовано актуальність урахування впливу цього явища для забезпечення надійності сучасних мобільних і вбудованих систем.

No abstract

The more complex the software system, the greater the number of possible combinations of defects that can cause errors, resulting in software defects that are difficult to isolate and expensive to correct in the development stage. An essential feature of such defects is a gradual deterioration in software performance finishing with software failure—software aging. Mobile devices are particularly vulnerable to software aging. Thus, there is a constant need for methods and tools to eliminate the effects of aging in mobile systems based on modeling the aging process, including the study of metrics and aging factors and the development of more reliable and adequate aging and rejuvenation models. This paper summarizes the previously developed Android software aging and rejuvenation models and presents a comprehensive model of aging and rejuvenation for the Android operating system. The comprehensive model is based on continuous-time Markov Chains and considers different aging levels, mobile device activity, and battery status. The aging and rejuvenation model can be used to assess the software quality, allows obtaining expressions for indicators of software rejuvenation efficiency, and can be used to design and select parameters of the software rejuvenation method considering battery saving.