嵌入式固态存储系统ECC算法的研究与实现

为提高差错检测和修正(ECC)校验编码的简洁性,从信息编码理论的角度,研究了一种基于Hamming编码方式的ECC方法. 通过在数据空间中构造多字节数据的信息矩阵,利用ECC编码方法,设计生成了ECC校验算法的系数矩阵,利用线性空间变换理论计算生成了纠错校验码,提出了一种简洁的、具有较强可计算性的基于ECC校验码的误码校验和定位算法,并给出在嵌入式固态存储器中进行纠错编码、校验和纠错的详细过程. 最后运用硬件编程语言VHDL 在Xilinx ISE的实验环境下成功实现了该检错纠错算法. 结果表明该算法可以检测出1 bit以及2 bit的读写错误,且可对1 bit错误进行修正.      

面向高性能计算的混合存储系统设计与实现

提出了一种采用RAM-disk的混合存储系统,在计算节点的并行文件系统的元数据服务器和对象存储服务器组件中设置不同用途的RAM-disk,用于缓存各种访问模式的文件并提高系统的读写性能.结果表明,采用RAM-disk的混合存储系统可以明显提高系统的读写性能,同时可提高系统的可用性和可维性.     

双向认证的对象存储安全机制设计

为了提高对象存储系统的安全性,根据对象存储系统的特点,提出了一套基于椭圆曲线密码体制(ECC)的安全机制.在直接涉及数据存取安全的客户端与对象存储设备(OSD)之间,通过采用双向身份认证、会话密钥协商等安全措施,避免了中间人攻击等多类网络攻击,同时降低了系统对通信信道安全性能的要求.该安全机制不仅保证了对象存储系统的高安全性,而且简化了密钥管理.     

基于FPGA的高速大容量固态存储设备数据ECC的设计与实现

针对目前高速大容量固态存储设备中,影响数据存储可靠性的错"位"问题,设计和实现了一种基于FPGA的专用ECC (Error correction code)纠错方法.在读、写操作时分别对存储数据的行和列生成校验码,通过比较两次操作的校验码,对错"位"进行精确定位和纠错,纠错能力为1 bit/512 B.相比传统纠错算法,ECC纠错方法电路实现简洁,纠错能力强,易于硬件实现.实际运行结果表明,设计完全满足高速数据记录的需求,为大容量数据存储器的可靠性提供了重要保障.     

冻融循环后GFRP筋与ECC粘结性能试验研究

工程用水泥基复合材料(ECC)与玻璃纤维增强复合材料(GFRP)协同工作可以有效提高结构的耐久性,但关于它们在冻融循环作用下的粘结耐久性能研究较少.通过设计9组共计42个试件,并采用快冻法研究了75次冻融循环后ECC材料与普通混凝土的质量损失率、横向相对动弹性模量及ECC与GFRP筋粘结强度的变化情况,并对试件粘结滑移曲线进行对比分析.结果表明,ECC材料的抗冻性能明显优于普通混凝土,同时75次冻融循环后,强度等级为C30与C50的ECC与GFRP筋的粘结强度分别为普通C30混凝土与GFRP筋粘结强度的3.0倍及4.3倍;将拉拔试验结果与目前国内外广泛应用的mBPE模型、CMR模型和连续曲线模型进行拟合对比,得到了mBPE模型及CMR模型相应的拟合参数和拟合相关系数,并发现CMR模型的拟合预测效果更好.     

FRP编织网/ECC复合加固钢筋混凝土圆柱力学性能的试验研究

考虑纤维编织网表面处理、层数和ECC施工工艺等因素,对FRP编织网/ECC复合增强钢筋混凝土圆柱进行了静力轴向受压试验,研究了加固柱的承载力和变形能力.在试验研究的基础上,利用有限元软件建立了加固柱的数值分析模型.试验结果表明,加固柱的破坏形态为BFRP编织网断裂;随着编织网层数的增加,加固柱的极限荷载和变形性能均有所提高;FRP编织网经过表面处理后,显著地改善了与ECC的界面黏结性能和共同工作性能;涂抹ECC和喷射ECC与FRP编织网形成的复合加固层,均能对核心钢筋混凝土柱提供有效的侧向约束应力,延缓了纵筋的屈服.计算结果表明,利用所建立的非线性有限元模型,可以有效地预测加固柱的极限荷载和受力性能.     

纠删码存储系统中数据修复性能优化研究进展与展望

纠删码被广泛应用于分布式存储系统以保存在线应用的用户数据。当部分存储节点发生故障时，纠删码存储系统需使用新的存储节点替换原有失效节点，并恢复失效的用户数据。由于需要执行数据编码、传输和读写等操作，纠删码存储系统通常需要消耗较长的时间执行数据修复操作，存储的用户数据将长期处于不可靠状态。为了保障存储数据的可靠性，研究学者提出了多种数据修复性能优化方案以减少数据修复时间。本文介绍了数据修复性能优化问题，分析了各个应用场景下主要的性能瓶颈和性能优化难点，总结了提升数据修复性能的主要技术方案和研究工作，并对数据修复性能优化研究领域的未来发展方向进行展望，为纠删码存储系统设计人员准确选择适合特定应用场景的数据修复性能优化方案提供思路。     

基于分布式FTP的二进制大对象存取算法

为提升二进制大对象(BLOB)存储系统的可靠性和存储效率,设计了一种新的BLOB存取算法.通过建立分布式BLOB存储模型,设计了基于多列等候队列的存储结构,证明了适当增加等候队列数量,可改善存储系统性能.系统采用混合型数据放置策略,分布地存储BLOB数据于FTP群集中各个结点,并将其属性存储于元数据服务器.结果表明,随着系统容量的不断增长,各结点存储性能稳定,数据完整性良好.     

磁记录信道的建模分析

磁记录技术在存储信息领域一直保持着举足轻重的位置.磁记录信道模型的研究在改善存储系统的性能指标方面有至关重要的作用,采用PR波形构建磁记录信道模型目前仍是信道建模工作的主流趋势.结合一定的检测技术可以改善整个磁盘存储系统的性能.     

一种可扩展高速FPGA嵌入式ECC电路设计

针对当前现场可编程门阵列(FPGA)嵌入式帧检错与纠错(ECC)电路速度低、可扩展性差的不足,设计了一种新型可扩展的高速流水线型帧ECC电路.它充分利用FPGA回读数据的特征,在FPGA回读数据的同时完成单帧数据的ECC校验,不占用额外的存储资源.每一级流水线的延时相对于整个FPGA配置电路的延时而言是非常小的,不会影响到整个FPGA配置电路的速度.实验结果表明,和Xilinx设计的ECC电路相比,本设计的平均最高工作频率是其1.5倍,平均资源占用率仅为其10%.此外,该帧ECC电路具有良好的扩展性,通过调整流水线的级数就能够很好地适应FPGA配置位流结构的改变.     

简单树结构存储系统数据分块标准及其证明

为解决传统磁盘阵列技术受系统总线与设备通道制约的问题,采用树结构和单元控制器构建了新型的存储系统.在树结构存储系统的基础上,通过对简单树结构存储系统数据分块方式的定义、推论,以及冲突系数的证明,给出了简单树结构存储系统的数据分块标准.结果证明:简单树结构存储系统数据分块标准能最大程度降低存储系统有效冲突系数,提升存储系统性能.     

基于生态系统健康的生态承载力调控模式研究

针对生态承载力调控方法单一、缺少实例研究等问题，建立了基于生态系统健康的生态承载力调控模式；基于相对简便的评价指标，构建了自然、社会和经济系统健康评价计量模型和标准，提出了自然．社会．经济系统健康的联合维育方法；并以黄河流域青海片为研究区域开展了实例研究，结果表明，各项调控和维育措施实施后，黄河流域青海片2015年自然系统生态承载力水平明显提高，可基本恢复到现状年水平；社会系统健康保持稳定；经济系统健康等级明显提高。     

混杂聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料力学性能

目前配置ECC(engineered cementitious composites,ECC)的聚乙烯醇纤维(polyvinyl alcohol,PVA)主要由日本可乐丽公司生产,成本较高.国产PVA价格合理,但国产PVA-ECC的拉伸延性有限,为了进一步提高水泥基复合材料的拉伸延性,兼顾应用成本,将国产PVA纤维和日本产PVA纤维以一定的比例混合,配制混杂PVA-ECC,为实际工程结构性能提升提供更多的材料选择.首先基于微观力学模型,确定混杂PVA-ECC中PVA纤维的体积分数,对设计的5组不同配合比的混杂PVA-ECC试件进行四点弯试验、单轴拉伸试验及单轴压缩试验,确定混杂PVA-ECC的较优配合比.最后对典型配合比ECC进行性能和成本对比分析,提出了低成本、较低拉伸性能的配合比M7,中等成本、较高拉伸性能的配合比M17和高成本、高拉伸性能的配合比M21等3个具有代表性的配合比,供实际工程根据结构性能的需要进行选择.采用混杂PVA纤维配置ECC,可降低ECC的成本,使得ECC大量应用于工程实践成为可能.     

数据网格中存储I/O的SPN建模与性能评价

针对数据网格中存储资源的结构、协议和I/O模式的复杂性问题,分析了存储网络的并行存储I/O请求模型,采用随机Petri网(SPN)建立了SPN并行存储I/O传输的数学模型,描述了系统请求响应时间与系统负载、网络带宽和节点处理能力之间的关系,然后通过排队论进行了并行I/O的性能分析,最后归纳了影响存储网络系统I/O性能的因素,在并行策略和数据组织与分配等方面提出了提高整体存储性能的改进方法.为改进提高数据网格的整体存储I/O性能提供了有效的建模方法和具体的理论依据.     

含相变储热的喷射式热泵系统模拟与优化研究

为了实现热电解耦,有效提高可再生能源利用率,将相变储热技术应用于热泵系统中,构建含相变储热罐的跨临界CO2喷射式热泵系统。首先,建立储热装置的数学模型,采用Modelica非因果建模语言在Dymola平台对系统储热过程进行模拟,获得相变储热罐的温度分布、瞬时储热量、系统COP等储热特性。同时对比了常规储热水箱、PCM储热罐与PCM-水多级储热罐的理想储热量、设备体积、储热性能等,详细分析相变储热热泵系统的优势,为促进其实际应用提供参考。此外,提出基于模型的单目标与多目标优化策略,采用遗传算法对系统的性能进行优化,得到最优设计参数和运行参数,与优化前相比储热过程的系统COP提高了28.73％,有利于系统的高效运行,为改进和优化系统性能提供了依据。     

云环境中基于金字塔模型的影像数据存储方法

随着卫星遥感获取技术的发展,影像数据量呈几何式增长,传统数据存储技术已经无法适应海量影像数据的处理要求.结合金字塔模型和MapReduce架构提出了一种适用于云计算环境的分布式并行存储方法—BMLStorage(storage based on MapReduce and local file system),该方法基于金字塔模型对影像数据进行分层分块处理,并对所得瓦片重新编码.定义了一种新的存储规则,使得所有瓦片可以按照此规则利用Hadoop中的MapReduce框架实现并行存储.实验表明,该方法与现有方法相比,在海量影像数据存储性能方面有一定的提高.     

基于椭圆曲线的多服务组播接入控制方案

以多服务组播为研究背景，研究组播的层次接入控制技术．首先，描述了多服务组播通用的业务模型，并提出一种基于多维层次树的组密钥管理模型，将不同服务子组有机地集成在一起，以实现对多种组播业务的统一管理．其次，提出一种椭圆曲线的组密钥机制，证明了组密钥机制的安全性．最后实现基于椭圆曲线的多维层次树密钥管理算法．安全性分析证明算法能保证组播系统的安全．效率分析和实验结果表明：与已有方案相比，算法的时间效率和带宽效率提高2～3倍，具有较好的健壮性和可扩展性．     

相变存储器的高可靠性多值存储设计

基于相变存储器(PCM)已有的2T2R结构,提出一种以比值为导向的状态定义方法,以实现2T2R结构下PCM的多值存储.它在相变电阻具有4态可编写的能力下,可以实现单元内8态存储,同时对小尺寸验证,而对PCM存储电路的优化将使得PCM更具竞争力.同样基于这种以比值为导向的状态定义,一种软硬件相结合的新型纠错码方法使得对全部数据位的错误监测成为可能.     

对象存储系统的合作缓存方案

结合对象存储系统的数据访问模式,综合设计客户端和元数据服务的缓存,构造存储系统的合作缓存方案.该方案将客户端和元数据服务器的缓存作为整体进行设计,以达到提高缓存利用率的目的;通过缓存准入策略合理选择数据传送模式,减少数据传送的通信量;同时,合作缓存方案根据数据对象的大小、访问成本和网络负载动态地调整缓存策略,提高存储系统的服务质量.实验显示,合作缓存方案能较好地适应不同的工作负载,有效提高了系统的输入输出性能.