Extended Software Aging and Rejuvenation Model for Android Operating System Considering Different Aging Levels and Rejuvenation Procedure Types

Abstract

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.

Метод омолодження програмного забезпечення для операційної системи Android з використанням комплексної моделі його старіння на підставі ланцюга Маркова

“…У роботах [15,16,19] наведено аналітичні моделі старіння та омолодження для ОС Android на підставі ланцюгів Маркова з неперервним часом розподілу, які враховують різні чинники старіння.…”

“…У моделі старіння та омолодження для ОС Android [19] запропоновано врахувати додаткові рівні старіння, які дали б змогу оптимізувати планування омолодження з точки зору UX та надійності ПЗ. Ця модель описує систему, що може перебувати в таких станах:…”

“…Такий підхід, на відміну від "холодного" омолодження, може бути менш ефективним, але він дає змогу зберегти систему в працездатному стані без виконання перезавантаження. Оскільки ці техніки мають різний рівень ефективності з точки зору омолодження, тому в межах моделі [19] "тепла" техніка може бути застосована на етапі "Aging" для повернення у стан "Young", а "холодне" омолодження може бути застосовано як у стані "Aging", так і в стані "Old". Також, враховуючи вплив техніки виконання омолодження на працездатність системи, у моделі із врахуванням активності використання мобільного пристрою передбачено умову, що під час "холодного" омолодження користувач не може використовувати пристрій, тоді як під час "теплого" омолодження може відбуватись перехід зі стану "Sleep" у стан "Active" і навпаки.…”

“…Матеріали та методи дослідження. В основі методу омолодження, який пропонуємо в цій роботі, знаходиться комплексна модель старіння та омолодження на підставі ланцюгів Маркова з неперервним часом розподілу, яка враховує різні рівні старіння [19], активність використання мобільного пристрою користувачем [15], а також стан заряду батареї [16]. Модель описує систему, яка може перебувати в таких станах: Оскільки процес старіння та омолодження поданий моделлю на підставі ланцюга Маркова [11], то ймовірність перебування системи в i-му стані P i (t) можна отримати з результату обчислення системи рівнянь Колмогорова-Чепмена:…”