机群系统消息中间件

为对大规模异构机群系统进行管理,设计并实现了一套负责机群内部节点之间通信的消息中间件ACMSCom。这种消息中间件使用可扩展标记语言(XML)作为数据传输的媒介,具有平台无关、操作系统无关和语言无关的特性,它可以以同步方式和异步方式进行数据交换,从而满足不同情况下机群节点间通信的要求。该中间件在机群中的实际运行结果表明,该系统在同步通信方式下有较好的性能。这套系统还可以用来解决其他大规模异构分布式系统内部的通信问题。     

基于源语言的开放机群管制系统设计与实现

大型公共计算机房是一个同构机群系统,引入计算机集群相关的策略,实现对机群任何节点机行为的实时监控、在线作业过程档储、机群系统在不同时段的利用率统计等等,大大地提高了对系统的管制能力和提升了系统整体性能.     

机群文件系统中一种文件迁移的客户端决策

为降低机群文件系统中文件访问的平均响应时间,提出了一种能反映机群节点上文件访问频繁程度的热量模型,在此模型的基础上给出了一种文件迁移的客户端决策,用于决定在非重负载情况下,单个文件在机群中的理想存放位置.模拟对比实验的结果显示,采用该策略,在总负载恒定的情况下,在4、8节点机群上文件访问的平均响应时间分别降低了21.6%和26.3%,在平均负载恒定的情况下,在4、8节点机群上文件访问的平均响应时间分别降低了22.2%和16.8%,结果表明该策略可以有效地降低文件访问的平均响应时间,提高系统的可扩展性,从而提高机群文件系统的性能.     

基于DDR内存总线的高速网络接入技术

在机群系统中,机群的互连网络性能对整个机群系统的性能有着至关重要的影响.机群系统要求互连网络具有高带宽、低延迟、高可靠等特性,传统的互连网络接入方法基本上基于PCI接口.本文提出了基于DDR DIMM内存总线的接入思想,采用可编程逻辑器件FPGA实现网络接口设计,通过直接读写内存方式提高并行接入带宽,并将部分通讯协议下载到网卡上以提高计算和通讯的速度.实测表明,在不包括上层协议的情况下,接口卡的数据接入带宽可达3120 Mbps,给出了基于FPGA的实现方法,并用Xilinx Virtex-Ⅱ Pro-20 FPGA进行了仿真和验证.     

多机群网格中的并行计算实现方法

在由多计算机机群构成的网格环境下,为了实现数据并行型计算,给出了由多计算机机群组成的网格、逻辑计算机机群、数据并行型计算和一系列Agent的定义;利用管理智能体、协同计算智能体、通信智能体以及协同计算组之间的协同计算机制来实现数据并行型计算。根据计算节点的主态、冗态和失效状态,描述了动态资源划分机制和网格计算过程。实践表明,该模型有效地适应了多机群网格环境的异构性、动态性等特性,降低了并行计算的失效率,其上运行的并行计算的加速比呈近线性趋势。该模型适合于基于多机群网格的并行型计算。     

一种物理链路检测电路设计及仿真模型实现方法

检测电路用于动态检测多节点系统中节点间物理传输链路连接故障,以便系统采用链路降宽、冗余设计等手段提高系统可靠性。其仿真模型是指在系统级功能仿真验证阶段建立合理的检测电路软件模型,以保证设计验证的顺利进展,同时也为研制工作节省时间开销和设计成本。本文介绍了一种物理链路检测电路的设计方法,并且实现了其软件仿真模型的设计方法。     

感知能力异构的无线传感器网络优化部署机制

为了在满足网络覆盖要求的前提下,降低网络配置所需经济成本、延长网络生存时间、提高通信质量,研究由感知能力不同的传感器所组成的传感器网络的节点部署问题.采用了节点配置值、网络配置总值和节点数目3个指标,反映网络的配置水平、经济成本、通信质量和能耗情况.该文给出了问题的整数线性规划模型,并指出这个问题是NP完全的.提出了近似但计算有效的贪婪优化部署算法.通过找出最佳部署位置、传感器类型和感知方向,实现网络的优化配置.仿真结果表明,该算法可以降低网络配置成本和工作节点数,具有较好的优化部署效果.     

基于Java-CORBA的机群远程调试器的设计与实现

基于CORBA规范的分布式对象计算与互操作技术,因其适应复杂的异构环境,能有效实现不同软硬件平台、网络环境的集成而日益成为业界研究的热点．本文所给出的机群远程调试器的设计与实现方案,正是利用了CORBA良好的分布对象计算技术以及Java语言的平台无关性,较好地解决了因机群系统环境差异给远程调试器的设计与实现带来的诸多问题．该设计和实现方案具有较好的可移植性与可扩展性．目前该机群调试器已完成并成为“曙光3000客户端集成环境与工具——DUET”中的重要组成部分运行于国产曙光3000并行机上,同时它的另一个实现版本也已成功地移植到了国产神威机群系统上．     

Gang调度在云计算任务迁移和饥饿处理中的性能和成本评估

基于亚马逊的弹性计算云(EC2)的架构,对云计算模型中群调度的应用进行研究.研究中整合了作业迁移和作业饥饿处理机制,并同时考虑其性能与成本.在任意时刻可用的虚拟机的数量处于动态变化中,其规模取决于正在被服务的作业的需求.通过仿真研究某些模型,以分析具有作业迁移和饥饿处理机制的群调度的性能与总体成本.结果充分显示该调度策略可被有效地部署在云端,云平台可用于高性能计算或高性能的企业应用中.     

一种最小化无线自组网链路冲突的拓扑控制算法

为了在无线Ad Hoc网络中,降低节点传输干扰,实现网络冲突控制,通过分析Ad Hoc网络模型、节点干扰模型和链路干扰模型,提出了一种拓扑控制算法,算法具备t-spanner性质和最小化链路干扰的特性.仿真结果表明,算法在保证网络连通的前提下,消除瓶颈链路,降低链路干扰,提高网络的性能.     

网络故障检测中的探测路径选择方法研究

通信网络中数据传输能力强的节点实时负载高、传输价值高，在进行故障探测时会产生较高的探测成本.为了减少探测成本，提出一种基于主动探测的探测路径选择算法，该算法定义节点权值以衡量节点的数据传输能力.在探测站选择阶段，算法迭代地选择权值最小的节点作为探测站；在选取探针时，通过合适的K值来限制探针长度，减少探针往返时间.算法在确保网络中所有节点都被探测到的情况下，选择满足条件的探针，扩大节点覆盖范围，以减少探针数量，降低探测成本.随机网络拓扑和真实网络拓扑的仿真结果表明，提出的故障检测算法和其他算法相比，能有效地减少探针数量和降低探测成本.     

煤矿巷道底鼓治理机群施工建模及优化配置

为满足煤矿巷道底鼓安全高效修复治理的需求,提出以巷道修复机为主导设备的机群施工思路,通过对巷道底鼓治理机群施工工艺流程的分析,以排队论为基础,建立了巷道修复机治理-胶轮运输车转运工艺模式的M/M/1/∞/m数学模型,计算得出了该模型的主要参数和特征指标,分析了巷道修复机群内部设备的动态优化配置问题。以禾草沟煤矿为例,与人工施工相比,采用巷道修复机群的施工成本降低了56. 3%,施工周期缩短了65. 6%,进一步以施工总成本最低对胶轮运输车数量进行了优化配置,并得到了不同施工长度下人工和巷道修复机群施工成本和施工周期的变化规律。结果表明:当巷道底鼓施工长度大于517 m时,宜采用巷道修复机群施工方式。研究结果为巷道底鼓治理机群施工的优化配置与调度提供了理论依据,同时为提升相关巷道工程机械化施工水平提供了依据与方法。     

考虑拥塞成本的B2C配送网络成长模型

为了解决基于电子商务的大规模配送网络的构建问题,以电商企业自营物流模式下的B2C配送网络为研究对象,利用复杂网络理论,构建了考虑拥塞成本的大规模配送网络成长模型.在选择节点与新增节点建立连接时,以节点度、运输成本和拥塞成本为依据.仿真结果表明:与不考虑拥塞相比,该模型能够使无拥塞节点或者拥塞程度较轻的节点获得较大的优先连接概率,从而有效地降低整个配送网络的总成本.     

软件宏观拓扑结构标准结构熵和度的演化分析

现代软件生存周期可以看做是一个软件结构的演化过程.基于大量开源软件的统计数据,分析了标准结构熵、高度值节点数量和新增节点中低度值节点所占比例的演化,然后分析了度中心化指标较高的节点数量和新增节点中该指标较高的节点数量的演化.结果表明,标准结构熵和度中心化指标较高的节点数量普遍呈下降趋势,高度值节点数量呈上升趋势,新增节点大都为低度值节点.由此得出,成功实践的软件演化过程中,软件网络和软件结构的复杂性增长速度是逐步降低的.本研究对于指导软件开发有重要的作用.     

具有路由功能的光纤链路接口卡在机群系统中的应用

用现场可编程门阵列（FPGA）实现了一种应用在环形网络结构机群系统中的高带宽、低延迟和具有转发路由功能的专用光纤互连环形网络链路接口卡，在硬件上即实现了光纤环网中链路数据包的地址判断、路由和转发，使该链路接口卡不仅工作于链路层，还工作于网络层、在四结点的环形网络机群系统中和LINUX操作系统环境下，分别测试了软件转发路由时间和利用该链路接口卡硬件路由往返时间，通信延迟平均降低了45.6%，提高了机群系统中结点间的有效通信带宽。     

基于远洋渔船作业场景的机会网络移动模型

在分析现有移动模型性能的基础上,针对远洋渔船机会网络中节点运动作业时的特点,提出了一种符合远洋渔船移动特征的平滑转弯半马尔科夫移动模型(Smooth Turn Semi-Markov Smooth Mobility Model,简称STSMS模型).从节点运动方程和平均稳态速率两方面进行了理论分析,并对节点运动轨迹和平均稳态速率进行了仿真验证.仿真结果表明,构建的STSMS模型能较好地反映节点的运动特点,并具有速率不随时间延长发生衰减的特性,适用于远洋渔船机会网络的模拟仿真.     

异构传感器网络成本最优节点部署机制

针对异构无线传感器网络中节点的高密度部署情况,研究了异构传感器节点的优化部署问题。提出一种基于遗传算法的异构节点成本优化部署方法。算法以网络的容错性和覆盖性为约束条件,以部署的成本为目标函数进行优化计算得到保证网络覆盖和网络容错性所需的节点位置和节点类型。算法既适用于布尔传感模型,又能应用于概率传感模型。仿真结果表明该算法能快速收敛于最优解,降低网络部署的成本,是一种可行的异构无线传感器网络节点部署的解决方案。     

基于WinCC的纯滞后过程仿真实验平台设计及应用

针对纯滞后过程操作周期长、实验成本高等问题,设计了基于WinCC组态软件和Simulink通信的仿真实验平台。首先,建立了一阶、二阶纯滞后过程的动态机理模型;其次,利用WinCC组态软件开发了实验平台的操作界面,Simulink编程实现了模型的动态仿真;最后,基于OPC技术实现了Matlab和Simulink之间的通信。该仿真平台操作直观,降低了实验成本,提高了学生解决工程问题的能力。     

多驱动的平地机工作装置系统动力学仿真研究

基于系统动力学分析软件ADAMS,建立了工作装置虚拟样机模型、模拟典型作业方式,实现了完整的运动学、动力学分析仿真过程,并结合某企业平地机工作装置的设计实例,对各作业方式下的机构运动进行了设计验证.通过进一步的仿真分析获取了各作业方式下工作装置运动学特性以及工作装置部件的动力学性能,并基于有限元分析软件Hy-perworks对工作装置部件进行了强度校核.结果表明,该方法有利于对工作装置的结构设计、机构优化以及结构拓扑优化.     

Web Cache机群缓存系统设计与实现

设计并实现一个具有较高吞吐率和命中率的Web cache机群缓存系统.在机群缓存系统里引入了单一缓存映像机制和负载平衡机制,以请求为粒度计算负载,从网络带宽、内存容量、磁盘访问率和CPU利用率等方面研究了缓存节点的处理能力,同时给出缓存节点的负载量,并构造了一个负载平衡算法.用Polygraph作为测试工具分别测试了新设计的机群缓存系统和用CARP协议实现的机群缓存系统.实验结果表明,新设计的机群缓存系统具有较好的系统性能.