分布式存储方案的设计与研究

针对基于纠删码的分布式存储方法中信息分割算法IDA在运算中涉及构造拆分矩阵,计算开销大,且单纯基于纠删码的方案无法确保所存储数据的完整性、机密性等特性,只能够容忍系统中存在的良性故障,无法容忍入侵者的恶意入侵。提出了分布式系统中一种基于Tornado码的浏览器-服务器工作模式的数据存储方案。在数据写入过程中通过构造编码后数据分块的Hash值级联（即数字指纹）,并与每个数据分块一起分布在存储服务器集中的不同服务器中,当需要读出时对分块及数据指纹进行验证,然后利用Tornado译码方法恢复原始文件,即可实现Byzantine环境数据的完整性保护,并提高了系统的容错能力。     

分布式存储方案的设计与研究

针对基于纠删码的分布式存储方法中信息分割算法IDA在运算中涉及构造拆分矩阵,计算开销大,且单纯基于纠删码的方案无法确保所存储数据的完整性、机密性等特性,只能够容忍系统中存在的良性故障,无法容忍入侵者的恶意入侵.提出了分布式系统中一种基于Tomado码的浏览器-服务器工作模式的数据存储方案.在数据写入过程中通过构造编码后数据分块的Hash值级联(即数字指纹),并与每个数据分块一起分布在存储服务器集中的不同服务器中,当需要读出时对分块及数据指纹进行验证,然后利用Tomado译码方法恢复原始文件,即可实现Byzantine环境数据的完整性保护,并提高了系统的容错能力.     

一种改进的联合概率数据关联算法

对于多目标跟踪问题,数据关联是其核心部分,联合概率数据关联算法(JPDA)是多目标跟踪的典型方法。当目标较为密集,计算量剧增,会出现计算组合爆炸现象,而其本质就在于确认矩阵拆分成可行矩阵的计算量。为了降低JPDA的计算量,本文提出了一种改进的JPDA算法,在拆分确认矩阵时引入分支定界算法的思想,以确定每个目标的最后一个回波。当搜索到最后一个回波时停止搜索,执行下一个目标回波的搜索,直至结束。利用该改进算法对杂波环境下多目标跟踪进行仿真实验,结果表明,该算法使其时间代价减少。     

基于文件类型的远程文件备份系统

rsync算法作为文件同步算法得到了广泛的应用,但是存在与服务器交互频繁、不适用特定文件等问题。设计和实现了一种基于文件类型的远程文件备份系统,通过文件类型的筛选避免特定文件的差异计算,在本地缓存文件摘要信息,将差异计算提前至文件上传前,减少了客户端与服务器间的交互。这样,不仅减少了差异备份中网络传输量,也减少冗余的差异计算。     

基于可变窗口的流媒体缓存算法研究与实现

缓存管理是影响流媒体服务器性能的关键因素之一。通过对流媒体访问特性的分析,提出并实现了基于可变窗口的流媒体缓存替换算法CABVW。该算法通过动态调整拆分代价和合并代价的阈值,实现了磁盘带宽和缓存的负载平衡。实验结果表明,该算法与传统主流算法相比明显地增加了流媒体服务器的并发用户数量;算法计算复杂度低,也较易于实现。     

大规模文件上传接收服务的负载均衡引擎研究

针对大规模网络环境下的文件上传接收服务系统的需求,设计了一个集群架构的文件接收服务系统,采用多台接收服务器来实现文件接收服务,提高了系统的稳定性和可用性。根据文件传输的特点,综合考虑文件流量负载情况和服务器当前负载情况,提出了一个综合负载统计的负载均衡算法,测试结果表明基于该算法的文件接收集群系统具有较好的负载均衡效果。设计并实现了文件上传接收服务系统的负载均衡引擎,解决了系统的负载失衡问题,提高了系统的运行效率。     

大规模文件上传接收服务的负载均衡引擎研究

针对大规模网络环境下的文件上传接收服务系统的需求,设计了一个集群架构的文件接收服务系统,采用多台接收服务器来实现文件接收服务,提高了系统的稳定性和可用性.根据文件传输的特点,综合考虑文件流量负载情况和服务器当前负载情况,提出了一个综合负载统计的负载均衡算法,测试结果表明基于该算法的文件接收集群系统具有较好的负载均衡效果.设计并实现了文件上传接收服务系统的负载均衡引擎,解决了系统的负载失衡问题,提高了系统的运行效率.     

基于CUR矩阵分解的多核学习正则化路径近似算法

多核学习在解决不规则、大规模数据问题时表现出良好的优越性。正则化路径是一种多次求解多核学习,选择最优模型的措施。针对多核学习正则化路径算法处理大规模数据时,核矩阵规模较大,计算代价高,影响优化模型效率的问题,提出一种基于CUR矩阵分解的多核学习正则化路径近似算法(Multiple kernel learning regularization path approximation algorithm with CUR, MKLRPCUR)。该算法首先采用CUR算法获得核矩阵的低秩近似矩阵的多个分解矩阵,然后在求解过程中利用低维的分解矩阵相乘替代核矩阵,调整相关矩阵计算的顺序,从而简化算法中核矩阵和拉格朗日乘子向量乘积的计算。 MKLRPCUR算法降低了矩阵的计算规模,优化了矩阵计算,提高了精确算法的计算效率。 从理论上分析低秩近似矩阵的相对误差和算法的时间复杂度,验证了近似算法的合理性。同时,在UCI数据集、ORL和COIL图像数据库上的实验结果表明,本文提出的近似算法不仅保证了学习的准确率,并且降低了算法的运行时间,提高了模型的效率。     

EPS文件中矢量汉字拆分模型的研究

针对在刻字软件中人工对汉字拆分费时费力的问题,提出一个EPS文件中矢量汉字拆分模型。该模型在分析EPS文件中矢量汉字的构成特点基础上,设计了两个类以及类中方法的算法,其中的EPS文件类的算法用来读写EPS文件、拆分汉字部件,汉字部件类的算法完成移动和绘制汉字部件等功能。模型用c#语言编程实现,结果表明模型稳定、准确、高效,大大减少了人们拆字的工作量。     

集群文件服务系统中的负载均衡算法的研究

为解决目前集群文件服务系统中负载均衡算法的缺陷,充分考虑文件本身存在的差异,降低大文件分配到负载重的服务器上而造成负载失衡的可能性,避免频繁收集节点的负载信息造成大量额外的网络开销而降低系统吞吐量,提出了改进的负载均衡算法.该算法综合考虑文件负载量、服务器的硬件配置及其实时负载量,引入对上传文件大小和数量的计算,改变服务器负载量定时更新为定量更新.实验结果表明,该算法减少了客户的等待响应时间,提高了系统吞吐量,达到了良好的负载均衡.     

基于FF现场总线实现水箱系统动态矩阵控制

针对FF现场总线中监控软件实现DMC算法的困难，提出利用Matlab7．0 OPC工具包实现与OPC服务器间通信，并实现DMC控制的方案，充分发挥了矩阵计算语言简洁、高效的优势；动态矩阵控制算法是一种高效的优化预测控制算法，与PID算法相比，对于纯滞后系统具有很好的控制精确度和鲁棒性。仿真结果表明，该方案在很大程度上缩短监控程序的开发周期，并达到了预期的控制效果。     

改进的AHP算法在Web集群系统负载均衡中的应用

判断矩阵的建立和调整是AHP算法的关键。对Satty的1~9标度方法进行改进,引入3标度法建立判断矩阵。从正互反矩阵充分必要条件出发,提出判断矩阵不一致时的调整方法,以提高判断矩阵的一致性和减少计算量。该方法应用于Web集群系统负载均衡中,确定影响服务器负载的四大类参数的权重。实验表明,改进的AHP算法在判断矩阵不一致时,在尊重原始数据的基础上,调整判断矩阵的计算量减少,判断矩阵的一致性更好,同时可以提高负载均衡系统的性能。     

基于AHP的Web集群系统负载均衡算法

利用集群技术构建的服务器组在资源利用率上存在较大差异。为此,提出基于层次分析法(AHP)的集群系统负载均衡算法,建立判断矩阵,得到各项评估指标的单项和综合权重。调度器定时接收真实服务器上的4类参数：网络性能,服务器硬件,服务器软件和网络服务类型。根据调度器收到的每一个连接请求,采用动态反馈算法选择负载最小的服务器响应连接请求。实验结果表明,该算法能减少服务器平均响应时间,有效提高集群系统的响应率。     

基于OpenMP的Winograd并行矩阵乘算法应用研究

为了提高半经典分子动力学模拟中矩阵乘法效率,通过一种稀疏矩阵分解方法化简矩阵乘法,基于OpenMP实现矩阵相乘的Winograd并行算法。该算法将Winograd算法中各部分依次采用OpenMP并行计算,降低了数据通信。在16核服务器上测试表明,该方法能够显著提高半经典分子动力学模拟中矩阵乘法效率,并行加速比能够达到9.47,并具有良好的可扩展性,为大分子体系的模拟提供了可能。     

WEBGIS快速地理投影计算

由于客户端的功能限制,直接在WEBGIS客户端实现复杂的投影坐标系到地理坐标系的转换是不现实的。文章利用线性逼近的原理,通过设计一个三角网格插值的办法,极大简化了客户端的计算复杂性。服务器负责计算网格点的投影换算,建立线性转换矩阵,把矩阵传递到客户端,客户端依据矩阵做实时的投影转换。这是个通用的设计,可以适合于任何投影方式,精度也很高,有很好的应用前景。     

求解Web集群文档分布的混沌搜索算法

提出Web集群文档分布方案,用M/G/1/K PS排队模型对服务器进行建模,将文档分布问题转化为0-1整数规划问题,然后求解该规划问题。针对该类0-1整数规划问题,给出一种基于混沌搜索的求解算法,该算法让多个独立的混沌变量在其各自的轨道中搜索,使得对应生成的0-1矩阵能遍历任意一种可能的分布,从而能搜索到全局最优解。设计一种基于贪婪思想的文档分布算法。测试表明,混沌搜索算法能找到全局最优解,优于传统的贪婪算法。     

在幺模矩阵加密方法下的安全外包算法

关于大规模矩阵相乘(MMC)、矩阵求逆(MIC)和矩阵行列式(MDC)的算法在安全外包计算中得到广泛研究与运用,其存在的问题也日益凸显,隐藏原始矩阵中零元素的数目问题就是其中之一。然而,目前学术界关于保护零元素数目的研究较少,现有的研究也仅能保护零元素的位置,没有针对保护零元素的数目同时又能达到高效性的加密方法,这在大规模云计算环境中是很不安全的。针对这个问题,从算法的角度出发,改进了原有的置换矩阵的加密方法,并设计了一种新的安全外包MMC、MIC和MDC的算法。该算法将代数结构扩展到有限域中,首先对初始矩阵进行随机置换,然后进行幺模矩阵变换,并将加密后的矩阵发送给云服务端;云经过计算之后把结果返回给客户端,随后客户端进行解密和验证。通过理论证明,设计的三个协议不仅保护了原始矩阵零元素的数目,而且实现了正确性、隐私性和可验证性的目标。最后,通过实验证明了基于幺模矩阵的加密方法是高效的。     

在线多任务异构云服务器负载均衡算法研究

针对由于云服务器之间软件环境存在异构性及数据分布不均匀等特点而导致云服务器集群在处理大量任务时往往出现节点负载不均衡的情况,提出了解决在线多任务异构云服务器集群负载均衡的方法与相关算法。首先统计集群提供的各类服务的平均资源消耗,结合任务在服务器上已运行时长和资源占用情况,预测评估某一时刻服务器上任务剩余负载总量;然后按周期获取节点实际任务负载情况,及时修正任务负载情况;最后综合考虑节点各项性能,计算在待分配任务提交时刻各节点的预测负载评估值,并将任务分配给预测负载最轻的节点。实验结果表明,该算法具有可行性且在多任务异构云服务器集群负载均衡方面具有一定优势。     

基于云自适应遗传算法的LVS 负载均衡改进算法

针对LVS系统存在负载倾斜问题,改进了系统中带权值参数的负载均衡算法．先通过服务器节点反馈的参数计算出服务器节点的负载,再采用云自适应遗传算法根据负载为各服务器节点分配权值,进而实现改进算法．实验证明,改进算法比传统算法提高约10％的性能,可使系统有效地实现动态负载均衡．     

抵抗恶意服务器的口令增强加密方案

口令增强加密是一个近年来新出现的原语,可以通过增加一个第三方密码服务提供商承担辅助解密的功能,抵抗已有的服务器猜测低熵口令即可解密带来的恶意离线攻击风险,即实现了对口令认证进行增强并增加加密的功能.结合近年来新出现的算法替换攻击威胁,对提出该原语工作中的方案给出了一种服务器积极攻击的方法,该攻击具有不可检测性且可以让服务器仍然能实施离线攻击,从而证明原方案不具备其声称的抵抗恶意服务器的功能.接着讨论与总结能够抵抗恶意服务器实施算法替换攻击的方案应当具备的性质与构造特点;随后,给出一个能够真正抵抗恶意服务器算法替换攻击的方案并给出了仿真结果;最后,对于复杂交互式协议受到算法替换攻击时的安全性影响需要的系统性研究进行了展望.