一种应用于远程并行程序调试系统的新型消息聚集机制

针对并行程序调试相对复杂的问题,提出了一种新的消息聚集机制,实现了适用于调试大规模并行程序的远程源码级调试原型系统.核心的消息聚集策略包括:消息收集和传送的树形控制结构;合并调试命令的返回结果消息.通过改进固定分支数的树形结构,将树分成2层,节点内部构成一棵树,节点之间构成一棵树,以此最大程度地减少节点间的消息传递量.系统底层集成了串行调试工具GNU gdb,以完成单个进程的调试.另外,设计了一种能同时满足4类gdb结果情况的消息合并方法,在最终的结果消息中保留了gdb的原始输出数据.实验结果表明,调试原型系统能满足用户的基本要求,并简化了远程计算资源的方式,屏蔽了复杂的服务器硬件结构及处理流程.     

面向属性约束的自动信任协商模型

针对已有自动信任协商系统策略语言粒度粗糙、不能生成所有信任序列且缺乏评估与择优机制等问题,提出一种面向属性约束的自动信任协商模型--ACATN.其具有如下特点:利用属性约束细化策略语言粒度,不仅有效地保护了敏感服务和证书,而且提高了系统的灵活性;使用全局访问控制策略终止不会成功的协商请求,从而提高协商效率;采用信任序列搜索树描述信任序列的生成过程,基于此树的宽度、深度优先搜索算法在快速生成一个信任序列的同时,能够生成所有的信任序列;通过属性证书披露代价和通信开销评估信任序列,以便于系统选择最优信任序列.结合具体实例对ACATN模型的使用进行了说明.     

自适应大规模服务器集群监控系统的构建

针对大规模服务器集群监控系统域大小固定而不能动态适应集群规模变化的缺点,提出了自适应动态域算法.通过计算监控引入的负载,根据负载容忍度要求,动态改变域的个数和大小,以适应集群规模变化.同时,提出了浮动域监控节点的方法,以应对域监控节点负载过重的情况,即在域监控节点负载较重时,自适应地选择新的域监控节点,并完成节点角色的自动更新.采用自适应的线程池和数据库连接池可降低监控任务的开销,加快执行任务的响应时间.监控CPU利用率的测试结果表明,系统执行单任务的响应时间为128 ms,20个任务的响应时间为242 ms;数据库连接池的性能测试结果表明,在300 S内,采用了自适应池、不采用自适应池方案所耗处理器资源分别为1.80%和7.53%,处理任务数分别为12 364和2 769.     

一种适用于并行文件系统的高可用机制

针对并行文件系统文件数据分布存储的特性所带来的系统可靠性和可用性降低的问题,提出了一种提高并行文件系统可靠性与可用性的机制.该机制采用数据镜像技术,应用逻辑镜像环来指定存储节点间的镜像关系,使得一个存储节点既存储自身的数据,也作为其他节点的数据备份节点.该机制还可以通过调整镜像深度,以满足用户对文件系统不同级别的可靠性和可用性要求.同时,建立了马尔可夫链模型,以评估所提机制的可靠性和可用性.数学求解表明,在镜像深度为2时,应用该机制的并行文件系统发生数据丢失的平均时间大大提高,约为原系统的32倍.     

无线传感器网络地理位置路由度量方法

为了解决在非理想链路上采用传统贪婪度量的地理位置路由协议引发数据包投递率下降的问题,设计并实现了一种基于链路质量的地理位置路由度量方法(SRAB).通过周期性监听邻居节点发送的数据包,依据其中的链路层序列号估算出相应的链路质量,得到数据包在该链路上传输时所花费的代价.根据节点的地理位置信息,分别计算出当前节点和邻居节点与目的节点间的欧式距离,进一步得到邻居节点将数据包向目的节点推进的程度.在采用blacklist机制将链路质量小于规定阈值的邻居节点过滤后,SRAB将单位代价下向目的节点推进程度最大的邻居节点选为下一跳节点.测试结果表明,与非理想链路上的传统贪婪度量法相比,SRAB的成功投递率提高了22%,传输能耗减少了12%.     

按序选取的并行存储系统数据分布方式研究

针对采用轮转方式的并行存储系统在增加新存储节点后的重均衡操作中移动数据量大、资源消耗高的问题,提出了按序选取的数据分布方式.它通过多次模拟数据重均衡操作来完成并行存储系统的数据分布,从而使得系统更易于节点扩展.基于此,又提出了优化按序选取方式,这样可以通过改变数据抽取规则来提高按序选取方式的访问并行度.理论分析和模拟实验表明,采用所提方式的并行存储系统,数据重均衡操作均可达到零无效移动率,从而最大程度地减少数据的移动量,降低系统的资源耗费.     

一种面向多处理器系统的在线低功耗调度算法

针对当前多处理器系统中的散热瓶颈问题,基于处理器动态速度调节技术,提出了一种在线低功耗调度算法(PEQUI).PEQUI以动态均衡算法(EQUI)为基础,公平地分配处理器资源,依据处理器功耗与运行速度间存在非线性关系,以正比于系统任务数的方式调节处理器运行速度.与传统低功耗调度算法相比,PEQUI仅基于当前待调度任务的信息进行决策,决策参数少.以能量消耗与任务执行流时间为评价算法性能的指标,利用在线竞争分析方法证明了PEQUI算法与最优离线算法相比可达到常数竞争比(10).模拟结果表明,PEQUI比最近到达处理器共享算法(LAPS)和恒速EQUI算法能更好地优化系统整体性能和能量消耗.在相同负载情况下,与LAPS相比,PEQUI在降低功耗的同时系统平均运行时间也降低了近7%.     

内容寻址网络的P2P语义Web服务组合系统架构

为了提高语义Web服务组合系统的扩展性、可靠性和稳定性,提出了一种基于P2P的语义Web服务(P2PSWS)组合系统架构.该架构结合了集中式和分布式结构的优点,将统一描述、发现和集成协议的功能分散于本地Web节点、组Web节点和公共Web节点;设计了一种基于内容寻址网络的P2P网络语义Web服务的定位机制,以保证每个共享服务按领域划分,按被所有节点所共享的公共Web节点来注册.原型系统运行表明,该架构有助于克服传统公共Web服务结构上的单一节点失败问题,扩展了P2P系统的能力,有效地实现了基于本体的语义Web服务的组合.     

传感器网络基于邻居信息量化的能量平衡路由

针对地理位置路由中数据包的平均传输能耗随时间推移急剧增加的问题,设计并实现了一种基于两跳邻居信息量化的能量平衡路由协议(TNEB).节点通过Hello报文获得两跳范围内的邻居节点信息,TNEB根据两跳邻居信息确定一个贪婪转发候选节点集合.依据邻居节点的数据流拥塞度和能量平衡度,从候选节点集合中选择最佳的邻居节点完成数据包的转发.测试结果表明,在平均邻居节点数为15的网络拓扑上,TNEB算法的平均能耗比Greedy-2和GPSR算法分别降低了26.7％和48.8％,端到端延迟分别减少了19.9％和31.8％.     

采用弧映射的双层对象分布算法

针对由混合存储设备组成的对象存储系统中数据对象分布时间开销过大的问题,提出了支持权值和副本机制的弧映射双层对象分布(TMHR)算法。该算法利用存储系统批量扩容、删除的特点,将存储系统内存储节点划分为多个子集群,采用可扩展的子集群哈希(SHFC)算法将数据对象按概率分布到子集群上以保证分布的公平性;在子集群内采用随机置换算法将数据对象等概率分布到节点上以降低数据对象分布时间开销。实验结果表明:与一致性哈希算法和随机切片算法相比,TMHR算法的数据对象分布时间分别缩短了20%和28%;数据对象的分布也更加接近理论情况;在存储节点数变化后,存储系统能够迁移较少的数据对象以进行重新均衡。该算法满足公平性、高效性、简洁性和自适应性,可以降低存储系统I/O路径的时延,提高存储系统性能,较适用于异构混合对象存储系统。