虚拟机内存轻量级检查点研究

针对传统的虚拟机检查点粒度大和做检查点时停机时间长的问题,采用空闲内存页面排空、写时复制和增量检查点来解决传统虚拟机检查点的问题,通过这三项技术使检查点技术轻量化.空闲内存页面排空通过在检查点中排除空闲页面,可以减少虚拟机检查点文件的大小;写时复制通过在虚拟机内存写入时进行内存页面复制,可以减少做检查点的时间;增量检查点通过内存增量页面的计算,检查点只包含增量信息,可以减少虚拟机检查点文件的大小.在虚拟化平台Xen上的实验结果表明:采用写时复制技术减少了做检查点过程中虚拟机的停机时间,停机时间不超过300ms,并可使检查点这一过程对上层应用透明;采用内存排空技术和增量技术来做检查点,使得检查点文件的大小减少20%.     

基于内存功能划分的并行程序检查点策略研究

目前采用检查点设置技术的并行程序容错系统存在着不能透明处理通信环境变量的缺点,需要在设置检查点之前关闭进程间通信套接字,在恢复之后重新构建,为此提出了基于内存功能划分的通信隔离策略,分离计算模块和通信模块,避免对通信套接字的直接操作,完成了透明的容错功能.实验结果显示此策略对并行检查点系统性能有一定程度的改善,可以降低系统实现的复杂度,提高卷回恢复的可靠性,而且独立于并行系统,具有良好的移植性.     

全透明检查点系统Epckpt的改进分析

设置检查点是保存和恢复进程运行状态的一种重要技术，是实现容错、卷回调试和进程迁移的重要手段，研究了全透明检查点系统Epckpt在检查点技术的实现方法和机制上的局限性，给出了有效的改进方案，该方案可以实现进程号的恢复和对用户文件的检查点设置，同时采用检查点写复制缓冲机器提高了原有的检查点算法的性能。     

SOC快速内存检查点的研究与实现

随着系统芯片SOC设计技术的普遍应用,对应的可靠性问题逐渐成为关注的焦点.提出一种应用在SOC设计上的内存检查点技术,通过硬件逻辑将内存中的数据备份到非易失存储介质中,系统恢复时将数据从存储介质取出,重新拷贝到内存,避免内存中的数据丢失;同时给出外部存储器到RAM的程序代码拷贝设计,显著提高了内存检查点保存的速度.在断电等突发情况下,可以有效地保护内存中的数据,具有很好的通用性,占用资源较少,可以广泛应用于实时系统的容错机制中.     

VxWorks中任务恢复机制的设计与实现

软件容错技术是保证系统高可靠性及高可信性的有力工具。设计并实现了一种在VxWorks系统下基于检查点的任务恢复机制。通过对VxWorks系统下检查点文件内容的分析,采用3种方法来解决检查点的任务恢复问题:基于内存预先分配的主动内存管理,解决任务恢复时数据内存地址变化的问题;建立系统内核对象池,实现支持多任务之间同步和通信的内核对象的恢复;设计用户层任务恢复中间件,实现用户级检查点设置和任务恢复。最后设计基于VxWorks和PowerPC的计算平台原理样机,通过对单任务、多个单任务、多任务通讯、以及多任务协调工作4个测试用例的分析表明,所设计的基于检查点的任务恢复实现方案能正确保存任务关键信息及保证任务恢复的正确性和一致性。     

基于Remus的双机热备份优化机制研究

双机热备技术是虚拟化系统提高其高可用性的一种可靠的解决方案。双机热备技术一般都采用不断生成检查点的方法,将主节点上实时的状态更新传送到备份节点上面以实现主备份节点之间的状态同步。该系统在热备过程中如果遇到内存密集型应用时,传统的检查点技术会造成带宽的延迟,进而影响虚拟机双机热备的高可用性,或者在热备过程中心跳线失效而导致系统对主备虚拟机状态发生误判,从而导致系统不能正常运行。基于Remus系统的双机热备方式,提出了两种优化方案:第一是增量检查点压缩机制,第二是客户端辅助判断主虚拟机状态机制。实验测试表明,基于XOR-RLE的增量检查点压缩算法有效降低了内存密集型应用导致的带宽延迟,同时也验证了面向客户端的热备机制可大幅减少热备过程中系统误判的产生。     

基于动态分组的两级检查点算法

为了降低设置检查点的时间和空间开销,提出了一种两级检查点算法,其中组级采用协调检查点算法,系统级采用单阶段检查点算法.该算法基于分布式动态分组策略,通过发送分组来确保分组间不会产生孤儿消息,实现了由传统的两阶段提交算法到单阶段算法的转变.实验结果表明,算法执行时间较低,时间复杂度由通常的O(n2)降低到O(n),具有较...     

探讨容错并行虚拟机原型系统的实现

并行虚拟机上的容错技术是一个研究热点。本文在原有PVM系统功能的基础上,应用检查点卷回技术设计了一个FTPVM系统,详细探讨了系统的结构设计及主要功能的实现。     

分布式海量数据管理系统Hypertable主服务器故障恢复的实现

分析了Hypertable和Bigtable系统的主服务器工作原理,通过借鉴Bigtable系统的数据恢复流程,利用检查点技术实现了主服务器的故障恢复。     

面向集群的消息传递并行程序容错系统

为了保证大规模集群系统的可靠性和可用性,设计并实现了一个面向集群消息传递并行程序的容错系统。该系统采用检查点设置与卷回恢复技术,提出了基于内存排除的退出重进入并行环境策略,实现了对用户程序完全透明的容错功能、进程迁移以及系统自动重构。实验结果表明:检查点设置和系统恢复开销小于10%,符合大规模并行程序容错功能的要求。该系统提高了集群系统的可靠性和可用性,其设计结构和实现方法可以方便地移植到其他消息传递系统。     

利用m序列技术检测诱发电位的快速算法

伪随机序列技术是通过加大刺激密度而提高检测信噪比、加快检测速度的一项诱发电位检测技术，具有潜在应用前景。然而当序列较长时，这项技术的计算量剧增，使实时检测成为困难。本文结合ｍ序列及Ｗａｌｓｈ函数的性质，推导出Ｍ矩阵与Ｗ矩阵的等价关系，并利用快速Ｗａｌｓｈ变换来实现ｍ序列的解卷积。求解诱发电位的运算量由原来的Ｌ２数量级减少到Ｌｌｏｇ２Ｌ数量级，使诱发电位实时快速检测成为可能。     

数值模拟应用中科学数据的组织与管理

数值模拟应用中大规模科学数据的组织与管理已经成为影响科学计算性能的一个重要瓶颈问题.针对数值模拟计算程序多维、多物理量、时空相关等复杂的数据特征和在应用程序、平台间所存在的数据交换与共享问题,提出了组织科学数据的层次化数据模型;引入数据语义信息实现了有效的数据管理方式,并向科学计算、可视化和数据分析等应用程序提供统一的高层数据访问程序接口;通过典型程序的实际应用,验证了层次化数据组织模型的有效性;同时还设计了一个数值模拟科学数据管理原型系统,利用元数据技术,整合高性能文件系统和数据库管理系统,以期在效率和易用性取得平衡.     

基于凹凸纹理映射技术的视差纹理映射技术改进

凹凸纹理映射技术是三维图形学中近年来研究的一个热点,它被使用来绘制物体表面的细节,使物体表面看起来具有粗糙感,增加绘制场景的真实程度。视差纹理映射技术是新近提出的实现物体表面粗糙感的一种凹凸映射技术,它是对目前因计算量过大而无法应用于实时渲染系统中的传统凹凸纹理映射技术的改进,这种技术不是对物体表面的顶点进行偏移,而是借助于高度图对纹理坐标进行偏移,从而近似达到位移映射技术的效果。本文从对高度值的调整和偏移值的校正两方面着手,对视差纹理映射技术加以改进,使绘制后的物体表面真实感更强,且所增加的计算量不大,使其应用范围更加广泛。     

一种新的基于对称性的字符串相似性处理算法

对于给定的两个字符串集合,基于相似度的连接操作可用于从中找出相似的字符串对,该操作是数据清洗、数据集成以及协同过滤等应用中的核心操作之一,其执行效率直接影响系统的整体性能。本文提出一种高效计算字符串集合间连接操作的算法Trie-TSS,该方法基于trie树进行处理,利用对称性来减少冗余计算。提出一种旨在减少冗余编辑距离计算操作的优化技术来进一步提升系统性能。最后通过实验验证了Trie-TSS算法的高效性。     

子午加速轴流风机叶片扭曲规律的优化设计

在对子午加速轴流风机级效率公式分析的基础上,考虑到叶轮内部的损失,应用最优化理论,进行了求解子午加速轴流风机叶轮叶片最佳扭曲规律的数值计算。还给出了子午加速风机最佳设计方法与常规设计方法对风机性能参数影响的实测数据比较。     

低压轴流通风机流型的优化计算

在对低压轴流通风机级效率计算公式分析的基础上,考虑到叶轮内损失沿径向分布的不均匀性,应用最优化理论,提出了低压轴流通风机最优流型的数值计算方法,并给出了最优流型与目前风机设计方法中的常用流型对风机性能影响的比较。     

用于高分辨率测向的噪声子空间抽取算法

高分辨率测向是有广阔应用前景的技术，当前的一个主要问题是其计算量巨大，噪声子空间抽取算法（ＮＯＳＥ）首先利用最小二乘法求得噪声子空间中的一组基或这组基的一个子集，然后形成空间谱并估计可能的波达方法。最后，再利用一次最小二乘法检测信号数目并确定真实波达方向。在存在相干源时，ＮＯＳＥ可利用空间平滑技术去相干后进行检测和估计。与标准的高分辨率测向算法（多信号分类算法ＭＵＳＩＣ）相比，ＮＯＳＥ不但运算量大为减少，而且分辨率也有提高，文中的信号数目的检测方法基于对波达方向的估计，具有简单准确的特点，可以推广到多种算法中去。     

COM 技术在 Onview监控组态软件中的应用

本文介绍了Onview监控组态软件以及COM(Component Object Model,组件对象模型)技术在该软件中的应用应用结果显示,由于采用了COM技术,减少了网络的传输量,便于软件升级,且使利用网络进行分布式计算更加灵活和易于实现     

大系统最优控制问题的启发式预估方法

提出了求解长期最优控制问题的一种新方法——启发式预估方法。该方法的主要特点是在每个子问题中引进一个启发项,并且在协调级采用了预估算法.对于严格凸问题,可以证明分解问题与原问题是等价的.同时还给出了该方法的一种并行算法.与P.B.Luh方法相比,启发式预估方法不仅能简化协调级的计算,而且能减少协调级的迭代次数,从而显著提高了问题的求解速度.仿真结果表明该方法是可行的,并且在实时控制中具有广阔的应用前景。     

High-speed linear optics quantum computing using active feed-forward

As information carriers in quantum computing, photonic qubits have the advantage of undergoing negligible decoherence. However, the absence of any significant photon-photon interaction is problematic for the realization of non-trivial two-qubit gates. One solution is to introduce an effective nonlinearity by measurements resulting in probabilistic gate operations. In one-way quantum computation, the random quantum measurement error can be overcome by applying a feed-forward technique, such that the future measurement basis depends on earlier measurement results. This technique is crucial for achieving deterministic quantum computation once a cluster state (the highly entangled multiparticle state on which one-way quantum computation is based) is prepared. Here we realize a concatenated scheme of measurement and active feed-forward in a one-way quantum computing experiment. We demonstrate that, for a perfect cluster state and no photon loss, our quantum computation scheme would operate with good fidelity and that our feed-forward components function with very high speed and low error for detected photons. With present technology, the individual computational step (in our case the individual feed-forward cycle) can be operated in less than 150 ns using electro-optical modulators. This is an important result for the future development of one-way quantum computers, whose large-scale implementation will depend on advances in the production and detection of the required highly entangled cluster states.