МЕТОД ЛОКАЛЬНОГО ВІДНОВЛЕННЯ ПРОЦЕСІВ ІНФОРМАЦІЙНОЇ СИСТЕМИ НА МОБІЛЬНІЙ ПЛАТФОРМІ

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.30837/0135-1710.2026.189.072

Ключові слова:

інформаційна система на мобільній платформі, процес, ідемпотентність, детерміноване відтворення стану, живучість

Анотація

Предметом дослідження в статті є локальні порушення внутрішнього стану окремих процесів інформаційної системи на мобільній платформі, які унеможливлюють коректне продовження виконання без спеціального відновлювального впливу. Мета роботи – розроблення методу локального відновлення процесів інформаційної системи на мобільній платформі, який у разі локального порушення внутрішнього стану процесу забезпечує продовження його виконання за допомогою ідемпотентного повторного виконання й детермінованого відтворення мінімально достатнього локального стану в умовах обмежених ресурсів і переривчастої зв’язності. У статті необхідно виконати такі завдання: формалізувати локальний стан процесу й ознаки його порушення; встановити класи кроків процесу за допустимістю повторного виконання; розробити правило вибору між мікровідновленням і мікроперезапуском; запропонувати метод детермінованого відтворення мінімально достатнього локального стану процесу; виконати модельне дослідження ефективності запропонованого методу порівняно з повним перезапуском процесу й відкладеним сервісним відновленням. Досягнуті результати. Розроблено формалізацію локального стану процесу у вигляді вектора, що містить номер поточного кроку, внутрішні дані процесу, вхідні дані кроку, службові познаки виконання та кратність фіксації результату поза межами процесу. Локальне порушення стану визначено через вектор неузгодженості та скалярний показник локального пошкодження стану процесу. Запропоновано правило локального відновлення, яке формалізує вибір між мікровідновленням і мікроперезапуском з огляду на очікуваний стан процесу після відновлювальної дії, співвідношення між вимогами дії та доступними часом і ресурсами, оцінки дублювання зовнішнього результату, відповідності поточного стану умовам повторного запуску. Розроблено метод детермінованого відтворення мінімально достатнього локального стану процесу, який задає вибір опорної точки повторного запуску й формування сукупності координат локального стану, вхідних даних і службових познак, необхідних для коректного продовження виконання. Результати модельного дослідження показали, що запропонований метод забезпечує швидше зменшення показника локального пошкодження стану процесу, менше значення накопичувального показника відхилення відновлення, вищу ймовірність успішного повернення процесу до коректного виконання, менший середній час відновлення, менший обсяг даних, потрібних для повторного запуску, і меншу оцінку ймовірності дублювання зовнішнього результату. Висновки: запропонований метод є доцільним як окремий процесний механізм у системі забезпечення живучості інформаційної системи на мобільній платформі, оскільки дає змогу скоротити тривалість локальних порушень виконання процесів і підвищити живучість системи без переходу до повного перезапуску або сервісного відновлення в разі, коли локальне відновлення є достатнім.

Біографія автора

Віталій Ткачов, Харківський національний університет радіоелектроніки

кандидат технічних наук, доцент, докторант кафедри електронних обчислювальних машин

Посилання

Ergenç, D., Memedi, A., Fischer, M., Dressler, F. (2025), "Resilience in Edge Computing: Challenges and Concepts", Foundations and Trends® in Networking, Vol. 14, No. 4, pp. 254–340. DOI: https://doi.org/10.1561/1300000074

Shaikh, S., Jammal, M. (2024), "Survey of fault management techniques for edge-enabled distributed metaverse applications", Computer Networks, Vol. 254, Article No. 110803. DOI: https://doi.org/10.1016/j.comnet.2024.110803

Zhang, Y., Zhao, K., Yang, Y., Zhou, Z. (2025), "Real-Time Service Migration in Edge Networks: A Survey", Journal of Sensor and Actuator Networks, Vol. 14, No. 4, 79. DOI: https://doi.org/10.3390/jsan14040079

Trung, K.N., Tran, M.-N., Kim, Y. (2026), "Enabling Service Continuity for Stateful Service Segmentation in Mobile Edge Computing Toward 6G", IEEE Access, Vol. 14, pp. 20589–20604. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2026.3661972

Додонов, О.Г., Кузнєцова, М.Г., Горбачик, О.С. (2025), "Моделювання і оцінювання функціональної стійкості інформаційних систем", Реєстрація, зберігання і обробка даних, Т. 27, № 1, С. 76–88. DOI: https://doi.org/10.35681/1560-9189.2025.27.1.335752

Додонов, О.Г., Горбачик, О.С., Кузнєцова, М.Г. (2007), "Живучість інформаційно-аналітичних систем: понятійний апарат, моделі аналізу та оцінки", Реєстрація, зберігання і обробка даних, Т. 9, № 3, С. 61–72.

Kharchenko, V., Sachenko, A., Kochan, V., Fesenko, H. (2016), "Reliability and Survivability Models of Integrated

Drone-Based Systems for Post Emergency Monitoring of NPPs", Proceedings of The International Conference on Information and Digital Technologies, pp. 127–132. DOI: https://doi.org/10.1109/DT.2016.7557161

Bindschaedler, L. (2026), "Rebooting Microreboot: Architectural Support for Safe, Parallel Recovery in Microservice Systems", ARCS 2026: 39th GI/ITG International Conference on Architecture of Computing Systems, URLt: https://binds.ch/papers/microreboot2026.pdf

Jia, Z., Witchel, E. (2024), "Boki: Towards Data Consistency and Fault Tolerance with Shared Logs in Stateful Serverless Computing", ACM Transactions on Computer Systems, Vol. 42, No. 3–4, pp. 1–35. DOI: https://doi.org/10.1145/3653072

Qi, S., Feng, H., Liu, X., Jin, X. (2025), "Efficient Fault Tolerance for Stateful Serverless Computing with Asymmetric Logging", ACM Transactions on Computer Systems, Vol. 43, No. 1–2, pp. 1–43. DOI: https://doi.org/10.1145/3725985

You, J., Chen, K., Zhao, L., Li, Y., Chen, Y., Du, Y., Wang, Y., Wen, L., Hu, K., Li, K. (2025), "AlloyStack: A Library Operating System for Serverless Workflow Applications", Proceedings of the Twentieth European Conference on Computer Systems, pp. 921–937. DOI: https://doi.org/10.1145/3689031.3717490

Ding, H., Wang, Z., Shen, Z., Chen, R., Chen, H. (2023), "Automated Verification of Idempotence for Stateful Serverless Applications", 17th USENIX Symposium on Operating Systems Design and Implementation (OSDI 23), pp. 887–910, available at: https://www.usenix.org/conference/osdi23/presentation/ding

Galstyan, N. (2024), "Application-Integrated Record-Replay of Distributed Systems", Technical Report No. UCB/EECS-2024-4, University of California, Berkeley, URL: https://www2.eecs.berkeley.edu/Pubs/TechRpts/2024/EECS-2024-4.pdf

Zhong, X., Zhao, X., Zhang, B., Li, J., Wang, Y., Li, Y. (2025), "A Record–Replay-Based State Recovery Approach for Variants in an MVX System", Information, Vol. 16, No. 10, 826. DOI: https://doi.org/10.3390/info16100826

Ткачов, В. (2026), "Метод відновлення критичних сервісів інформаційної системи на мобільній платформі в умовах керованої деградації", Автоматизовані системи управління та прилади автоматики, (188), с. 78–97. DOI: https://doi.org/10.30837/0135-1710.2026.188.078

Tkachov, V., Ruban, I. (2025), "Integral survivability metric of an information system on a mobile platform under functional cascading and secondary failures", Innovative Technologies and Scientific Solutions for Industries, No. 4(34), pp. 78–100. DOI: https://doi.org/10.30837/2522-9818.2025.4.078

Whitaker, M., Volckaert, B., Al-Naday, M. (2025), "Idempotency in Service Mesh: For Resiliency of Fog-Native Applications in Multi-Domain Edge-to-Cloud Ecosystems", Proceedings of the 15th International Conference on Cloud Computing and Services Science (CLOSER 2025), pp. 182–189. DOI: https://doi.org/10.5220/0013293900003950

Qi, S., Liu, X., Jin, X. (2023), "Halfmoon: Log-Optimal Fault-Tolerant Stateful Serverless Computing", Proceedings of the 29th Symposium on Operating Systems Principles (SOSP ’23), pp. 314–330. DOI: https://doi.org/10.1145/3600006.3613154

Tošić, A. (2024), "Run-Time Application Migration Using Checkpoint/Restore In Userspace", Journal of Web Engineering, Vol. 23, No. 05, pp. 735–748. DOI: https://doi.org/10.13052/jwe1540-9589.2357

Calagna, A., Yu, Y., Giaccone, P., Chiasserini, C. F. (2023), "Design, Modeling, and Implementation of Robust Migration of Stateful Edge Microservices", IEEE Transactions on Network and Service Management, Vol. 21, No. 2, pp. 1877–1893. DOI: https://doi.org/10.1109/TNSM.2023.3331750

Rong, C., Wang, J.H., Wang, J., Zhou, Y., Zhang, J. (2024), "Live Migration of Video Analytics Applications in Edge Computing", IEEE Transactions on Mobile Computing, Vol. 23, No. 3, pp. 2078–2092. DOI: https://doi.org/10.1109/TMC.2023.3246539

Liu, Z., Unal, M., Parkinson, M.J., Kogias, M. (2025), "DORADD: Deterministic Parallel Execution in the Era of Microsecond-Scale Computing", Proceedings of the 30th ACM SIGPLAN Annual Symposium on Principles and Practice of Parallel Programming (PPoPP ’25), pp. 282–296. DOI: https://doi.org/10.1145/3710848.3710872

Tkachov, V. (2026), "Local-process-recovery-figures", GitHub repository, URL: https://github.com/tikey/local-process-recovery-figures

Tkachov, V. (2026), "Source data and generated figures for: A Method for Local Recovery of Processes in Information System on Mobile Platform Using Idempotent Re-Execution and Deterministic State Reconstruction", Zenodo. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.19565291

Kohli, S., Kharbanda, S., Bruno, R., Carreira, J., Fonseca, P. (2024), "Pronghorn: Effective Checkpoint Orchestration for Serverless Hot-Starts", Proceedings of the 19th European Conference on Computer Systems (EuroSys ’24), pp. 298–316. DOI: https://doi.org/10.1145/3627703.3629556

Takdir, Kitagawa, H., Amagasa, T. (2025), "Local recovery and partial snapshot in distributed stateful stream processing", Knowledge and Information Systems, Vol. 67, pp. 9407–9435. DOI: https://doi.org/10.1007/s10115-025-02509-z

Psarakis, K., Christodoulou, G.C., Fragkoulis, M., Katsifodimos, A. (2025), "Transactional Cloud Applications Go with the (Data)Flow", Proceedings of the 15th Annual Conference on Innovative Data Systems Research (CIDR ’25), URL: https://vldb.org/cidrdb/papers/2025/p25-psarakis.pdf

Zhu, K., Whittaker, M., Petrovic, S., Grandl, R., Ghemawat, S. (2025), "Vive la Différence: Practical Diff Testing of Stateful Applications", Proceedings of the VLDB Endowment, Vol. 18, No. 7, pp. 2018–2030. DOI: https://doi.org/10.14778/3734839.3734841

Nardelli, M., Russo Russo, G. (2024), "Function Offloading and Data Migration for Stateful Serverless Edge Computing", Proceedings of the 15th ACM/SPEC International Conference on Performance Engineering (ICPE ’24), pp. 247–257. DOI: https://doi.org/10.1145/3629526.3649293

Li, T., Chandramouli, B., Burckhardt, S., Madden, S. (2024), "Serverless State Management Systems", Proceedings of the 14th Conference on Innovative Data Systems Research (CIDR 2024), URL: https://vldb.org/cidrdb/papers/2024/p16-li.pdf

##submission.downloads##

Опубліковано

2026-05-29

Як цитувати

Ткачов, В. (2026). МЕТОД ЛОКАЛЬНОГО ВІДНОВЛЕННЯ ПРОЦЕСІВ ІНФОРМАЦІЙНОЇ СИСТЕМИ НА МОБІЛЬНІЙ ПЛАТФОРМІ. Автоматизовані системи управління та прилади автоматики, (189), 72–94. https://doi.org/10.30837/0135-1710.2026.189.072

Номер

Розділ

ІНТЕЛЕКТУАЛЬНІ ІНФОРМАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ