基于全局共享内存的协同仿真运行支撑

在基于高层体系结构(high level architecture,HLA)的协同仿真中,随着仿真对象数量的增加,联邦成员之间的交互也在增多。在这种情况下,通常的以太网通信往往不能满足仿真成员之间的通信需求。共享内存作为一种高效的进程间通信机制,已经被广泛应用于系统间的通信,然而分布式共享内存对于计算节点间的通信支持尚显不足。该文通过反射内存构建了分布式仿真系统的全局共享内存环境,开发了基于全局共享内存的协同仿真运行支撑环境TH_SHMRTI,设计了相应的RTI(runtime infrastructure)通信机制,能够支持异构操作系统、异构混合平台上联邦成员之间高效的通信。测试结果表明,该通信机制能有效提高RTI在异构平台下的通信性能。     

支持通信数据查询分析的分布式计算系统

本文详细介绍一种基于分布式内存的通信数据管理平台,可以有效支持针对通信数据的实时处理以及在线查询分析任务.首先,通过对分布式技术、内存技术进行分析,依据通信业务的特点进行技术选型;然后,基于高性能的分布式内存计算环境,设计、实现针对通信数据的实时处理与在线查询分析平台;最后,利用内存技术对平台实现方案进行技术优化.实验结果表明,基于内存的分布式计算系统在查询响应速度、实时数据处理效率、系统资源利用率以及数据吞吐量上较基于硬盘的系统较大的性能提升.     

高可用数据库系统中的分布式一致性协议

可用性和一致性是分布式数据库系统中的两个重要特性和基础,需要借助分布式一致性协议来保证.保证一致性需要使用一致性协议为并发的事务更新操作确定一个全局的执行顺序,并协调局部状态和全局状态不断地达到动态一致.可用性的实现,需要一致性协议协调多副本之间的一致来实现主备节点的无缝切换.可见,分布式一致性协议是高可用数据库系统的实现基础.本文梳理、综述了经典的分布式一致性协议以及一致性协议在高可用数据库系统中的主要应用,并对分布式一致性协议的实现代价和局限性进行了分析与评估.     

基于DSM的可重构多DSP并行处理架构

提出一种基于DSM的可在线重构多DSP并行处理架构,采用基于自定义内部总线的信息传递服务,在分布式物理内存上实现了统一编址的共享内存模型,减小了DSP之间的数据传递开销;设计基于VME总线的在线重构来实现针对消息传递服务的重定义,增强了并行计算架构的通用性.实验表明,采用此DSM能减小了并行DSP对共享数据同步访问开销,满足多轴精密同步运动控制系统需求.     

面向结构体数据布局优化的高效内存管理

面向结构体数据布局优化的内存池由于自身的使用特点,在传统的内存管理方式下,扩展内存需要移动数据,代价很高。为了避免移动数据,提高内存池性能,该文设计实现了基于共享内存地址映射技术的零数据移动内存管理系统DM3,辅助内存池管理内存。DM3利用POSIX标准编程接口提供的共享内存机制,在用户层操控物理内存到程序虚地址空间的映射,实现高效内存管理。首先,DM3针对结构体数据布局优化的内存使用特点,选择特定地址空间分配,既照顾到内存池扩展需求,又避免影响程序中其他内存请求。其次,在已分配的地址空间不能满足进一步扩展需求时,DM3通过内存地址重映射,实现地址空间转移而避免实际移动数据。通过在多个操作系统上的实验比较了DM3和传统的realloc方式,结果表明:DM3系统性能优越,最高可获得9.76倍加速比。DM3使用POSIX标准实现,具有跨平台移植性和易用性。应用DM3管理内存有效地增加了内存池性能。     

一种基于消息中间件的协议一致性测试系统

针对传统的协议一致性测试系统多采用单机架构或基于某些特定的平台,缺乏足够的通用性和可扩展性的这些问题,本文提出并设计了一种基于消息中间件的协议一致性测试系统.利用面向服务架构的消息中间件实现分布式运行环境,不仅增强消息传输的效率和可靠性,还支持对消息传输流程的扩展和重组等.最后,通过实际的测试应用,验证了该系统的通用性、实时性和可扩展性.     

高阶时滞多智能体系统的固定时间一致性控制

为了研究输入滞后和外部干扰影响下的多智能体系统的固定时间一致性控制问题,提出基于Pade近似一致性误差的领导跟随一致性控制方法。首先,为跟随者设计分布式观测器以获得领导者的状态信息;其次,利用Pade近似方法,引入时滞虚拟变量,将时滞一致性误差转化为无时滞一致性误差,并基于动态增益控制方法设计系统的分布式动态控制协议,利用固定时间稳定性理论得到系统实现固定时间一致性的充分条件和收敛时间的上界;最后,通过仿真实验验证理论结果的正确性。     

一致性协议在分布式数据库系统中的应用

近年来分布式数据库产品层出不穷,但分布式数据库较于单机数据库更复杂,为了让系统可用,设计者需要采用一致性协议来保证分布式数据库系统中的可用性和一致性这两个重要特性.保证一致性需要使用一致性协议为并发的事务更新操作确定一个全局的执行顺序,并协调局部状态和全局状态不断的达成动态一致;保证可用性需要一致性协议协调多副本之间的一致来实现主备节点的无缝切换.因此分布式一致性协议是实现分布式数据库系统的重要基础.详细介绍了经典的分布式一致性协议以及在目前常见的几种分布式数据库系统中一致性协议的应用,并从读写操作、节点类型与网络通信等方面进行对比分析.     

面向路由器的分布式实时操作系统HEROS

分布式实时操作系统是高性能分布式路由器的控制核心。为了保证路由器系统的整体性能和安全性 ,设计并实现了实时分布式操作系统 (highly efficient router operat-ing system ,HEROS)。 HEROS基于微内核体系结构 ,其多任务内核实现了基于优先级的抢先式调度 ,高效率的任务间同步和通信原语 ,实时的中断处理和高效的内存管理机制。为了更好地服务于分布式路由器体系结构 ,HEROS实现了一种基于消息传递的分布式任务通信机制和面向网络协议的高性能的缓冲管理机制。基于 HEROS的高性能安全路由器原型系统已经设计完成     

多处理机系统中一种共享内存交互技术与实现

本文给出了紧耦合多机系统一种基于共享物理内存实现信息交互的设计思想和生成方法。比较一般共享内存技术,实现了易扩展性、实时访问不同型内存和免去了总线仲裁机制,且高速交互,内存空间不受CPU地址总线宽度约束。为构建有更多I/O需求的多机系统提供了支持。     

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.     

基于IPSec的路由器安全子系统的设计与实现

介绍了清华大学研制的高性能安全路由器中基于IPSec协议族的路由器安全子系统的设计与实现 .其主要特点是将分组过滤和IPSec相结合 ,并在分布式路由器平台上实现其分布式结构 .在实现完善而可靠的安全功能基础上 ,采用各种优化措施最大限度地提高其性能 ,使安全路由器具有实际商用价值     

内存集群计算:交互式数据分析

本文围绕大数据分类中决策数据的管理和分析进行展开.重点分析了大数据时代关于商务智能(Business Intelligence,BI)技术新的应用需求;讨论了计算机硬件和体系结构的发展为决策数据管理和分析带来的挑战和机遇;通过对新兴典型应用的分析和相关技术和系统特点的总结,说明了基于内存计算的高性能数据管理和分析技术是当前亟待解决的问题,具有广阔的应用前景.在全内存式(in-memory)数据管理环境下,网络通讯将成为整个系统的主要瓶颈.结合内存的特点(数据易失性、内存墙瓶颈),设计针对高性能服务器的无共享分布式内存系统拓扑结构;研究面向异构、多层次缓存和内存结构的分布式数据布局与索引策略,跨核、跨处理器、跨服务器的多粒度并行处理框架,缓存感知、内存感知的分布式数据一致性维护等关键技术,轻量级面向按列存储的数据压缩机制及压缩感知的数据处理机制,将是基于内存计算的高性能数据管理与分析技术的重点研究内容,并将最终实现实时交互式分析处理.     

基于反射内存的实时网络系统设计

针对实时网络系统设计,提出了基于反射内存的实时网设计方法,介绍了利用反射内存实现实时通讯的原理和基于VMI-5565反射内存卡的实时网络的组建方式.分析了2种反射内存地址分配方式、通讯过程并给出了实时通讯协议,同时简要说明了在Windows系统下实现实时通讯的方法,最后对该实时网络的性能进行了定性分析并给出了实际的测试结果.     

面向电力系统的分布式实时数据库设计

论述了面向电力(SCADA/EMS/DTS)一体化系统的分布式实时数据库的特点和内存体系结构,对其分布机制、系统特色等方面进行了探讨,并对系统中实现分布式部署的关键性技术--数据库自动复制、心跳同步报文广播、总裁选举协议予以详细的阐述.基于此原理的实时数据库系统已经实现,并在多个实际工程中得到应用.     

流控制传输协议实现技术的研究

参照TCP协议软件的设计方法,提出了SCTP协议的软件模型.软件结构确立为模块化结构布局,程序框架采用多进程机制,通过消息队列和共享内存技术来实现进程间的通信.介绍了绑定模块和合法性校验模块的实现要点以及定时器进程的实现方法.     

分布式实时事务一阶段实时提交

给出了分布式实时事务一致性实时提交协议的形式化定义和一致性实时提交协议的正确性准则;在此基础上,提出了适合于分布式实时事务的一致性实时提交协议———一阶段实时提交协议(1PRCP),1PRCP通过参与者与协调者的一次消息交换,在一个阶段完成分布式实时事务的提交活动.结合超时恢复协议,1PRCP能避免由于站点故障或网络通信链路故障而导致的阻塞.研究结果证明了1PRCP的正确性和优越性.     

基于DSMM的靶场弹道综合测试平台研究

提出了在计算机网络系统的基础上以分布共享内存中间件(DSMM)为核心构造分布式靶场弹道弹道综合测试平台的方法,重点讨论了DSMM的实现原理.目前DSMM已设计完成并应用于实际工程系统.     

面向移动传感器网络的自适应一致性融合估计方法

研究了具有时延和通信拓扑变换的移动传感器网络（MSN）分布式融合估计问题.结合无色信息滤波、自适应一致性算法并考虑通信时延而设计的基于自适应一致性的融合结构,提出了一种名为基于自适应一致性的分布式无色信息滤波（AC_DUIF）的分布式融合估计算法.以空中移动传感器网络跟踪移动目标为例,通过仿真验证了所提算法的性能.仿真结果表明,该方法能够在以分布形式提高网络中各节点对目标位置估计精度的同时,保证节点之间的一致性,并具备对网络通信延时的适应能力.     

基于共享内存的STL容器分配器设计及实现

设计并实现了一个基于共享内存的STL容器分配器,使用该分配器的STL容器对象将数据元素直接存储到共享内存中,可以方便地在多进程之间实现STL容器元素级别的数据共享.