基于存取模式的Cache预取自适应策略研究

不同的Cache预取策略适用于不同的存取模式。本文介绍了存储系统Cache预取技术的研究现状，从分析存取模式出发，构造了存取模式三元组模型，并在磁盘阵列上测试了适 用于复杂环境下的Cache预取自适应策略，结果证明，自适应策略能够在不同环境上获得磁盘阵列的最优性能。     

光盘镜像服务器的Cache技术研究与实现

本文提出了一种基于光盘镜像服务器系统的两级Cache结构,即在客户端建立一个小的Cache,通过预取机制增大一次请求的规模;同时,在服务器端设计一个大的Cache,加快数据请求的响应速度。实验证明,两级Cache结构大大提高了光盘镜像服务器系统的数据传输率。     

Linux文件服务器单线程和多线程架构的性能研究

主要研究在Linux操作系统下,一个文件服务器分别采用单线程的架构和多线程的架构,在不同类型的10负载情况下的性能。以NFS服务器为参考进行性能的测试,并对测试结果进行探讨,深入研究了Linux内核的预取机制和磁盘10调度机制对磁盘10性能的影响,分析单线程的架构方式和多线程的架构方式在各种情况下产生性能差异的原因,最后总结出单线程和多线程的架构方式分别适用的场景。     

多线程环境下基于多预取点的文件预取

为解决当前Linux内核的预取算法在多线程情况下出现预取误判的问题,依据多线程环境下进程对磁盘文件的访问特点,提出一种基于多预取点的预取算法。在Linux内核原有的预取算法的基础上,结合多线程环境下应用程序对数据的访问模式,在Linux内核的页面缓存层进行了实现。实验和分析表明,在IOzone单线程测试中,该算法和Linux内核原预取算法性能相当;在多线程测试中,读取相同大小的文件,耗时比Linux内核原预取算法至少少1/3。新算法对于提高I/O并行度,从而提高整个计算机系统并行化很有帮助。     

Cache自适应写分配策略

处理器所能提供的有效带宽是目前制约处理器性能提高的关键因素.通过对Cache写失效行为的分析,提出了一种新的提高处理器带宽利用率的Cache写失效处理策略——Cache自适应写分配策略.该策略在访存失效队列中收集全修改Cache块,对全修改Cache块采用非写分配策略,并能够自适应地切换为写分配策略.与传统的Cache写失效处理策略相比,Cache自适应写分配策略硬件代价小,避免了不必要的数据传输,降低Cache污染,减少存储管理队列阻塞的频率.结果表明,采用Cache自适应写分配策略,STREAM基准测试程序带宽平均提高62.6%,SPEC CPU2000程序的IPC值平均提高5.9%.     

多用户存储中自适应动态预取策略

通过分析多用户数据请求规律以及实时分解随机请求序列来获取顺序请求序列。基于对多用户顺序请求进行命令预分解和命中率统计,实现读预取长度自我学习。分析多用户预取率及系统负载与预取失效代价之间的关系,对常规自适应Cache策略进行优化,选择合适预取阈值等参数。与常规自适应预取策略相比,动态调整Cache策略的预取命中率提高了30%。有效解决了多用户访问共享存储系统的预取失效率高问题。     

一种虚拟的非易失性层次Cache的设计和实现

为解决磁盘存储中的小写问题,本文研究了一种新的层次Cache结构。这种层次Cache使用虚存页面文件和部分系统RAM组成二级Cache结构,能很好地利用磁盘访问在大／小写以及随机／顺序访问时的巨大性能差异。经过Ntiogen和Mailbench基准测试程序测试表明,这种层次Cache可以提升I／O子系统处理突发密集小写的性能。     

基于简单常见模式编码(S-FPC)的压缩Cache层次设计

本文基于简单常见模式压缩编码设计了一种新颖的片内压缩Cache层次结构。在该结构中,L1数据Cache和L2Cache都以压缩格式保存数据,但具有不同的布局。其中,L1数据Cache的布局能触发部分Cache行预取,同时又能避免普通预取技术可能导致的Cache污染增加以及带宽浪费的现象,而且没有预取缓冲开销。实验结果表明,与传统Cache结构相比,本文的设计方案可以显著增加L1数据Cache和L2Cache的有效容量,并且不会增加L1数据Cache的访存延迟,对L1数据Cache平均能增加33％的有效容量,减少L1数据Cachhe失效率达21％,程序执行速度提高了13％。     

高性能微处理器中采用多种预取技术的指令Cache设计

本文分析了传统的指令预取技术,并结合显性指令并行计算(EPIC)体系结构,研究了基于编译器与处理器通信的新的指令预取技术,提出了一种支持多种预取技术的L1指令Cache设计方案。     

多核多线程处理器二级Cache预取结构的设计

合理的设计二级Cache是有效地减少多核多线程处理器存储器访问延迟的方法。针对现有的多核多线程处理器,讨论了二级Cache的混合预取结构设计方案。通过详细设计和仿真分析,结果表明混合预取结构可有效提高处理器的整体性能。特别是采用不命中混合预取结构的二级Cache性能更佳,适合满足此类结构的多核多线程处理器需求。     

基于OPT Cache替换Profiling的Cache提示生成

提出了一个基于最优Cache替换（OPT）Profiling的静态Cache提示生成方法,并通过模拟SPEC2000Int测试程序,对该方法与LRU Cache替换策略进行了性能比较。     

信息中心网络中基于局部内容活跃度的自适应缓存算法

通过对信息中心网络的网内节点缓存建模,分析发现基于全局内容流行度的替换策略不适用于信息中心网络的分布式模式。继而提出了一种基于局部内容活跃度的缓存替换策略LAU,并基于该策略提出了一种自适应路径缓存算法ACAP,使缓存内容按照本地活跃度依次缓存在访问路径中。仿真结果表明,LAU策略提高了单节点缓存命中率;ACAP相比已有的路径缓存算法,具有较低的服务器命中率和跳数比。最后对该算法适用的缓存结构和拓扑结构进行了讨论和分析。     

一种结合预调方式的页面置换算法

内存是一种非常重要的资源,在现代操作系统中,对内存的管理都引入了虚拟存储技术,而分页系统是实现虚拟存储技术的主要方法。因页面置换算法对操作系统的性能起着重要的作用,因此如何置换页面就显得尤为重要,很多算法因需要特别硬件的支撑而应用得不太广泛。分析了几种应用比较广的页面置换算法存在的问题,提出了一种结合预调方式的页面置换算法,该算法从理论上可以降低缺页率并提高命中率。     

基于缓存的分布式统一身份认证优化机制研究

企业在进行应用系统集成时,普遍使用独立的身份认证系统来实现平台中身份信息的交换和共享。如何应对高并发、大用户流量的用户请求,是保障认证系统稳定、高效运行的重要问题。针对单认证中心负载过重,容易出现单点失效及系统响应慢的问题,提出了将认证服务器集群化的方案;将认证票据存储在缓存使得多个认证节点共享认证信息,并将重要且频繁使用的数据预存到缓存中以提高响应速度;结合复杂多样的用户行为提出了基于Hybrid的多因素缓存替换算法。实验结果表明,所采用的基于缓存的分布式认证架构能够保证系统的稳定性,提高系统的响应速度,改进的缓存替换算法提高了缓存命中率。     

集群协作缓存机制研究

计算机集群中的节点使用内存一般不均衡,往往有些节点使用太多内存,而其他节点又有较多的空闲内存.为了改进集群操作系统,将集群节点的内存作全局分布的资源使用,我们首先提出一个内存互操作高速缓存方案:通过使用集群范围内的内存作文件高速缓存,从其他节点的高速缓存中读文件,可以避免很多低速的磁盘访问,改进集群文件系统的总体吞吐量.然后利用我们提出的缓存页面代替策略GCAR来支持这种内存互操作的高速缓存方案.该算法与CAR相比,对缓存中被"经常"使用的页面的管理粒度更细,更适合集群协作缓存的计算环境.实验结果表明,GCAR对本地缓存的命中率比CAR略好,在集群协作缓存下能取得更好的缓存命中率.     

代码Cache分组管理策略研究

代码Cache是动态优化系统的重要组成部分,利用代码Cache可以实现翻译代码的复用,利用软件管理代码Cache存储优化和代码翻译.代码Cache存储大小不等的超级块,超级块之间可能包含指向其它超级块的链接指针,因而会带来较高的替换开销.提出采用分组管理代码Cache的策略,该策略能够有效的平衡Cache管理的复杂性和Cache的失效率.     

基于AOP的智能Web缓存框架

通过引入面向方面编程技术,提出一种新的智能Web缓存框架。描述该框架的组成结构与工作原理,对缓存设计时需要解决的透明性、一致性、替换算法和预取策略等主要问题进行讨论并给出性能测试和分析。实验结果表明,该缓存框架可较大程度提高Web应用系统的性能。     

机械手存储库缓存替换算法研究及应用

文章首先给出了机械手存储库的缓存模型,针对缓存模型和多媒体应用的特点,提出了两种基于热点能量的新缓存替换算法———近期热点能量缓存算法(RPE)和双缓冲区缓存算法(TSC),通过仿真实验,讨论了几种算法参数的最优取值范围,并且利用对比实验,验证了两种算法的缓存性能在重负载、小缓存条件下要优于传统LRU算法。该文内容为设计和实现大规模数字媒体管理系统提供了重要的依据。     

基于混合模式的流媒体缓存调度算法

介绍了一种结合了CDN和P2P互补优势的流媒体混合内容分发网络(HyCDN)。针对HyCDN不同区域提出了相应的缓存算法,域内用户端综合考虑了流媒体前缀字节的有用性、文件的传输代价及点播热度,在此基础上提出缓存替换算法(Comprehensive Value Cache Replacement Algorithm for P2P, CVCR4P2P);对域间边缘服务器采用 补丁预取与调度算法(Dynamic Scheduling Algorithm for Proxy Caching, DSA4ProxyC),通过基于用户访问情况自适应伸缩缓存的分配方案,使流媒体后缀部分在边缘服务器中缓存的数据段与其流行度成正比。理论分析及实验结果表明,混合流媒体缓存调度策略的实施能有效地降低骨干网络带宽资源消耗,对用户请求到达速率的变化具有良好的适应性。     

Page replacement algorithm for large-array manipulation

The Least Recently Used (LRU) method is the technique that is most often used for a page replacement algorithm. However, LRU may not be an effective method for some large-array manipulation. A method for solving this problem is presented in this paper. In this method, the Operating System (OS) automatically detects loops that are not suitable for the LRU method. There is no necessity to modify application programs nor any additional overhead as long as sufficient real memory is provided. Therefore this method is most suitable for practical use. It functions on the basis of information about the relationship between the working set size and the window size, and indication of whether the detected page fault is caused by an instruction fetch or an operand fetch, etc. The results of experiments and improvements are also shown.