远程网络系统中SIP消息传输负载均衡策略

研究网络系统中SIP消息传输负载均衡策略,为网络服务提供更高的可靠性,减少调度开销,并且在条件允许的情况下增加负载调度方法的扩展性,对于提高网络性能和应用程序QoS具有非常重要的意义.     

Windows网络负载均衡调度器的研究

分析了负载均衡调度器的工作原理，提出了Windows网络负载均衡调度器的设计思想与体系结构，基于Windows2000实现了原型系统．该系统支持Windows和Linux两种平台的节点机，具有良好的可靠性和扩展性．     

一种Linux用户态实时多任务调度框架

Linux内核调度器的调度开销巨大,无法满足实时应用需求.为此设计并实现了基于多核Linux的用户态实时多任务调度框架ULight.ULight共包括三个核心模块:多任务调度模块、定时器模块以及用户态中断处理模块.多任务调度模块在Linux用户态提供基于优先级可抢占的实时多任务调度方案,旨在减少任务调度和切换开销;定时器模块则为多任务调度提供高精度的定时服务,以支持分时调度和任务休眠,并提供更多的抢占点;用户态中断处理模块通过在内核态和用户态之间构造中断处理的快速通道,使用户态任务可以直接处理硬件中断,保证中断处理的实时性和高效性.实验表明,ULight的任务切换效率明显优于Linux的线程切换效率;定时系统可以提供精度为20μs的稳定的定时服务;用户态中断处理模块能够在用户态完成对硬件中断的快速响应.     

基于队列的处理器亲和机制及在网络转发中的应用

提出一种新的基于多报文队列的处理器亲和机制,与传统基于网络接口的亲和机制相比,消除了多处理器对共享资源的竞争,优化了处理器的CACHE行为,降低了互斥锁的影响范围,能够有效提升多核处理器系统的网络转发处理能力.试验结果显示,在复杂网络环境下,基于队列的亲和机制报文转发性能较传统基于接口的亲和机制提高了1.8倍.     

一种新的处理能力优先的权值分配调度算法

针对加权最小连接数算法中服务节点权值不准确而直接影响负载均衡效率和整个集群系统性能的问题, 提出一种新的改进算法--处理能力优先的权值分配调度算法. 给出了改进算法的工作流程和要点, 分析并设计了算法的主要技术、 主要模块及原理. 实验结果表明: 该算法解决了LVS(Linux virtual server)负载调度的负载不平衡问题, 提高了LVS集群的性能和稳定性; 改进算法比加权最小连接数算法具有更优化的动态平衡性.     

两跳中继TDD-CDMA蜂窝网络容量分析

为了增加传统TDD-CDMA蜂窝网络的上行链路容量,采用了两跳中继方式.在两跳中继蜂窝网络模型的基础上,提出了2种时隙调度方法:时隙同步调度与时隙反转调度.分析这2种方法下中继站和基站的小区内和小区间干扰情况,分别得到其在目标小区中的总干扰功率.通过数值计算,获得两跳中继TDD-CDMA蜂窝网络的上行链路容量闭合表达式,并讨论了2种调度方法对系统性能所产生的影响.实验结果表明,采用时隙同步调度方法时,目标小区内部区域可容纳更多用户;采用时隙反转调度方法时,目标小区外部区域可容纳更多用户.因此,时隙同步调度方法适用于小区内部区域负载较高、外部区域负载较低时的情况,而时隙反转调度方法则适用于小区内部区域负载较低、外部区域负载较高时的情况.     

基于SDN技术的服务器负载均衡设计

传统服务器负载均衡的实现方式存在可靠性低、维护性差、增加额外开销等问题.软件定义网络(SDN)在流调度上具有灵活、可靠性高、可维护的特点.在研究现有负载均衡方法的基础上,结合SDN技术,提出基于SDN的云中心动态负载均衡方法,实现了基于流级的动态负载均衡.Floodlight与OVS仿真实验证明,利用SDN技术实现服务器集群负载均衡的方案是可行的.     

一种基于社交尺度的延迟容忍网络路由算法

为克服传统基于概率的路由协议因消息多次转发而导致的网络开销问题,该文在不需获知目的节点先验知识前提下,基于节点局部信息定义包含延迟度和有效性的节点社交尺度,提出了一种基于社交尺度的延迟容忍网络路由算法。该算法通过自适应选择社交延迟度低节点作为消息中继节点,实现消息的局部快速转发;根据计算节点社交有效性实现消息转发队列的调度管理。实验结果表明:在保证消息投递成功率的前提下,提出的基于社交尺度的延迟容忍网络路由算法有效降低了消息转发数和负载比率,从而降低网络开销。     

一种基于社交尺度的延迟容忍网络路由算法

为克服传统基于概率的路由协议因消息多次转发而导致的网络开销问题,该文在不需获知目的节点先验知识前提下,基于节点局部信息定义包含延迟度和有效性的节点社交尺度,提出了一种基于社交尺度的延迟容忍网络路由算法。该算法通过自适应选择社交延迟度低节点作为消息中继节点,实现消息的局部快速转发;根据计算节点社交有效性实现消息转发队列的调度管理。实验结果表明:在保证消息投递成功率的前提下,提出的基于社交尺度的延迟容忍网络路由算法有效降低了消息转发数和负载比率,从而降低网络开销。     

基于MPCore与Linux的中断亲和性研究

对Linux操作系统环境下中断任务的处理器亲和性进行了分析研究,提出了利用中断亲和性平衡处理器的中断负载,改进多核MPCore系统性能的方法.首先对MPCore特有的分布式中断控制器工作机制进行了研究,然后详细分析了中断亲和性在Linux内核中的实现原理以及特定条件下的中断迁移策略,指出中断亲和性在改进系统性能方面可以有静态和动态两种实现方式.在静态方式下,分析了中断亲和性可以提高系统性能的原因以及适用范围 在动态方式下,提出了一种动态负载均衡算法,实验结果表明该算法可以有效地分配中断任务到多个处理器上运行,避免单处理器负载过重,从而提高整个系统的性能.     

UMA模型上不均匀循环的自适应混合调度

不均匀循环的调度分配是并行计算中最经常遇到的问题。采用动态调度势必增加额外开销,纯采用静态调度又很难保证各处理器的负载平衡。本通过引入静态块和动态块的概念,提出了在ＵＭＡ（Ｕｎｉｆｏｒｍ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｃｃｅｓｓ）模型上把静态调度和动态调度结合起来使用的自适应混合调度ＡＨＳ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｈｙｂｒｉｄ Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ）算法,并给出了在曙光一号多处理机上的一些实验结果。     

一种基于拓扑特征的数据流调度策略

 流式处理器针对数据并行的应用,提供多个简单的处理单元及它们之间的高带宽通道,通过高计算密度掩盖传输延迟,支持高速的数据传输和处理,与通用处理器相比,性能达到了数倍乃至数百倍的提升。在流式处理器的研究中,数据流的调度是个比较重要的问题。本文提出了一种基于拓扑特征的数据流调度策略,该策略包含平分策略和选择策略两种,其中平分策略用于体系结构中固有负载较少的情况,选择策略在固有负载较多时利用拓扑权重来辅助平分策略完成数据流任务的调度。建立了该策略的性能模型,在考虑节点间传输时间的情况下进行讨论,对数据流调度策略的选择提出建议。     

Linux 2.6内核分析——对进程调度机制的分析

阐述了Linux 2.4内核进程调度程序在设计上存在的缺陷,分析了Linux 2.6内核在内核进程的调度时机、调度依据以及调度流程上相应的解决策略,这些改进使得Linux进程调度程序实现了O(1)调度算法,支持抢占式调度,并且增强了对实时任务和SMP的支持。     

Optimizing a Parallel Video Encoder with Message Passing and a Shared Memory Architecture

Implementing video applications on emerging multi-core processors is a promising technique for personal, real-time multi-media applications. However, when porting the legacy parallel video encoders developed for clusters to shared-memory multi-cores, the existing parallel algorithms result in workload imbalances on different cores and communication inefficiencies. This paper describes a strip-wise parallel scheme to balance workloads and a hybrid communication mechanism to reduce communication overhead. The implementation of the H.264 parallel encoder on an eight CPU Intel Xeon system achieves 5x to 6x speed-up over a single thread encoder and achieves a 29% performance improvement over the commonly used master-slave schemes on clusters. The paper also gives further analysis on scalability, parallel efficiency, workload balance, and communication overhead as the number of cores varies.     

基于linux包过滤防火墙技术发展研究

介绍了Linux2．2和Linux2．4两个不同版本的内核对包过滤技术的支持机制和实现方案。在Linux2．2内核中,采用ipchains机制来控制包过滤,通过在输入链、输出链和转发链三个链表上设置规则达到包过滤;在Linux2．4内核中,IP数据包过滤系统实际上由Netfilter和ipt- ables两个组件组成,Netfilter是Linux核心中一个通用架构,它提供了一系列的“表”,每个表由若干“链”组成,而每条链中可以由一条或数条规则组成。通过对两种不同版本的包过滤机制的对比,分析了后者在前者基础上的改进和独特的优势,提出了下一步的研究方向。     

基于linux包过滤防火墙技术发展研究

介绍了Linux2.2和Linux2.4两个不同版本的内核对包过滤技术的支持机制和实现方案。在Linux2.2内核中,采用ipchains机制来控制包过滤,通过在输入链、输出链和转发链三个链表上设置规则达到包过滤;在Linux2.4内核中,IP数据包过滤系统实际上由Netfilter和ipt-ables两个组件组成,Netfilter是Linux核心中一个通用架构,它提供了一系列的“表”,每个表由若干“链”组成,而每条链中可以由一条或数条规则组成。通过对两种不同版本的包过滤机制的对比,分析了后者在前者基础上的改进和独特的优势,提出了下一步的研究方向。     

面向全分布式VLIW结构的部分互连研究

随着VLSI技术的发展,传统的采用了全互连网络的全分布式超长指令字结构的功能单元通信开销,成为制约着处理器频率增加和规模扩大的瓶颈.在分析应用程序特征的基础上,利用定义的5种通信模式提出了多种全分布式超长指令字部分互连结构,分析了由全互连结构变为部分互连结构通信方式上的改变,并完成了功能单元指派和通信调度等相关的编译调整.模型分析和实验数据表明,相比全互连结构,部分互连结构在程序性能些微降低的情况下,面积、功耗等资源开销大幅减少,并呈现出良好的可扩展性.     

一种多核处理器环境下的软件结构及负载均衡

通信网络技术迅速发展对产品的性能提出了更高的要求,多核处理器以其高性能的优点逐渐得到通信厂商的广泛使用.为了发挥多核处理器的潜能,在分析通信网关服务器产品特性的基础上,充分利用服务器的进程功能和特点,研究一种多核处理器环境下的软件结构,提出基于哈希算法的负载均衡,阐述基于动态哈希(hash)算法的负载均衡的设计和实现.不但提高了多核处理器处理用户请求的效率,而且具有强扩展性和高可靠性等优点.     

指令调度和寄存器分配的集成算法

指令调度对于充分发挥现代高性能RISC(reducedinstructionsetcomputer)处理器的指令级并行处理能力至关重要。基于扩展的装入延时体系结构模型,提出了在代码生成过程中针对表达式树的森林的局部寄存器分配和局部指令调度的集成算法。此算法以DLS(delayed-loadschedulingalgorithm)算法为基础,在保持了使用寄存器少,算法复杂度低的特点的同时,还为适应新的模型和提高效率做了以下扩展:1)通过记录变量内存值的改变信息,设置调度缓冲区解决了多表达式树指令调度的数据相关性问题;2)将调度范围由单个表达式树扩展到森林更有效地减少指令延时;3)通过对调度生成的指令序列的局部调整来处理store延时,有效地减少了由于共享资源而引起的互锁。     

Linux内核Netfilter包过滤防火墙的设计与实现

讨论并分析了Netfilter的功能框架、工作原理及数据包过滤的实现机制,研究了在Netfilter框架中如何扩展用户自定义的可装载内核模块,开发并实现了IPv4协议下基于IP和端口的数据包过滤防火墙功能.深入学习和研究Netfilter框架及其可扩展性,该研究也为构建特定用户安全需求的防火墙系统提供借鉴.