无线环境中不均匀广播算法研究

阿查里亚的多盘碟片算法实现了在一段广播时间内,将热门数据分发次数多于较冷门的数据,即不均匀广播,在降低用户等待时间方面提供了很好的表现。然而,移动设备必须不断地调整无线广播频道去检查数据,消耗了大量的能量。在广播的文件上使用索引技术,可以在无显著增加等待时间的前提下,大大降低移动设备的能量消耗。本文在多盘广播算法的基础上,提出一种倾斜索引(SI)的高效不均匀索引。这种算法根据用户的倾斜访问模式建立了一个索引树,在一个广播循环内,多次分发热门索引节点,少分发非热门索引节点。     

基于时间变元绑定的双时态索引模型研究

在基于点方法的双时态索引算法基础上,引入了时间变元绑定的形式化描述,扩充了其索引的双时态数据,使由于时间变元绑定而导致数据错误的双时态索引问题得以解决,给出了相应的数据变换和查询变换模型,并指出了其实现方式.     

一种基于路网的多源聚合距离Skyline查询算法

基于路网距离的多源Skyline查询在地图服务中广泛使用,但现有的Skyline查询方法对于复杂的路网距离计算效率低下,并且随着查询点数量的增加查询结果集变得过于庞大,无法为用户提供精简有效的查询结果。为了提高查询结果的有效性和查询效率,提出一种基于最小聚合距离的倒排索引Skyline查询算法,该算法对道路网建立QG-tree索引,提高聚合距离的计算效率;同时对兴趣点集建立倒排索引,结合剪枝策略对兴趣点进行检索,减少聚合距离计算和支配判定的开销,有效地提高查询效率。在真实道路网上的实验表明,所提出的算法效率比现有算法DSR和N3S快1~3个数量级,可以有效地处理道路网环境下多源Skyline查询问题。     

基于井下人员的异常轨迹分析方法研究

针对井下作业人员轨迹数据信息多维度和稀疏性等问题,提出了基于离群点的异常轨迹筛选ZFMTRAOD算法,首先通过对轨迹子段建立R-tree索引提升检索速度,然后利用离群检测思想对邻域半径内轨迹子段的数量和平均时间判断轨迹是否异常,最后利用井下作业人员的轨迹数据对算法的性能进行比较,发现基于离群点的井下人员轨迹分析算法不仅能判别出井下作业人员异常轨迹的类型,还提高了异常轨迹判别的准确率。     

大图上跳数受限的可达查询算法研究与优化

判断有向图上两个顶点之间是否存在一条路径是一个经典问题,而对于一些路由规划和图分析等实际应用,要求查找是否存在跳数受限的可达路径,这是一个变种的图可达查询问题.对于大图上跳数受限的查询算法,不仅仅要对大图查询的时间效率和空间效率进行权衡,而且还要利用跳数受限的特性进行优化.普通的可达查询算法存在小度数顶点索引项占用空间过多的问题,造成空间浪费严重.为此我们提出了一种面向跳数受限的2-hop部分索引方法,采用改进的索引方法并结合局部搜索,实现跳数受限的有效可达性查询.实验结果表明,在Orkut社交网络数据集上与已有算法相比,该算法索引空间节省了32％,同时查询时间略微增加,使得我们算法可以计算更大规模图的跳数受限可达问题.     

基于CPU-GPU异构体系结构的并行字符串相似性连接方法

相似性连接技术在数据清洗、数据集成等领域中具有重要意义,近年来引起了学术界的广泛关注.随着数据量的不断增大、数据处理实时性的要求逐渐提高以及处理器性能提升瓶颈的出现,传统的串行相似性连接方法已经不能满足当前大数据处理的需求.近些年,GPU作为协处理器在机器学习等领域取得了良好的加速效果,因此基于GPU的并行算法开始成为解决各类性能问题的有效解决方案.为此,提出了基于CPU-GPU异构体系的并行相似性连接方法.首先,方法使用GPU构建倒排索引,索引采用SoA(struct of arrays)结构,从而解决了传统索引结构在并行模式下读写效率低的问题.其次,针对串行算法的性能问题,提出基于过滤验证框架的并行双重长度过滤算法,其中利用前缀过滤和构建好的倒排索引提升过滤效果.方法中相似度精确计算验证过程使用CPU计算执行,从而充分利用CPU-GPU的异构计算资源.最后,在多个数据集上进行实验验证性能.通过与串行相似性连接算法进行对比,实验结果表明所提出方法相对于已有方法具有更好的过滤效果和更低的索引生成代价,并在相似性连接上具有更好的性能和良好的加速比.     

基于持久性内存的单向移动B^+树

由新型非易失存储介质构成的持久性内存(persistent memory,PM)具有扩展性强、按字节访问与静态能耗低等特性,为未来主存与辅存融合提供了强大的契机.然而由于LLC(last level cache)具有易失性且与主存交互粒度通常为64B,而PM的原子持久化操作粒度为8B.因此,数据从LLC更新到PM的过程中,若发生故障,则可能破坏更新操作的失败原子性,进而影响原始数据的完整性.为了保证更新操作的失败原子性,目前研究主要采用显式调用持久化指令与内存屏障指令,将数据有序地持久化到PM上,但该操作会造成显著的开销,在索引更新中尤为明显.在对索引进行更新时,往往会涉及到索引结构的变化,该变化需要大量的有序持久化开销.研究旨在减少基于PM的B+树在更新过程中为保证失败原子性而引入的持久化开销.通过分析B+树节点利用率、不同更新模式下持久化开销以及更新操作之间的关系,提出了一种基于节点内数据真实分布的数据单向移动算法.通过原地删除的方式,减少删除带来的持久化开销.利用删除操作在节点内留下的空位,减少后续插入操作造成的数据移动,进而减少数据持久化开销.基于上述算法,对B+树的重均衡操作进行优化.最后通过实验证明,相较于最新基于PM的B+树,提出的单向移动B+树能够显著提高单一负载与混合负载性能.     

IETCAM:基于信息熵的低功耗TCAM分类器

目前,三态内容寻址器被广泛应用于数据平面的高速转发,但现有的索引式TCAM在降低功耗和运行时间等方面仍存在问题.针对这些不足,提出了一种基于信息熵的低功耗索引式TCAM分类器,利用了信息熵技术,有效地解决了规则集在TCAM子块中分布不均、功耗较大的问题.实验表明,在2k大小的规则集下,该算法相较于经典的SmartPC算法平均可以提高63％的功耗降低率,运算时间更新速度缩小了97％,存储开销仅增加了10％.     

基于可拆分倒排索引的可搜索加密方案

为快速检索云环境下的加密数据,提出了一种高效的适用于批量数据处理场合的可搜索加密方案。首先,由客户端创建两个倒排索引,分别是存储了文件-关键词映射的文件索引和用于存储关键词-文件映射的空的搜索索引;然后,将这两个索引提交给云服务器。搜索索引是在用户检索过程中由云端根据搜索凭证和文件索引逐渐更新建立的,记录了已被检索关键词的检索结果,该方法将搜索索引的构建时间有效分摊了到了每次检索过程中并节省了存储空间。索引采用基于key-value结构的集合存储方式,支持索引的同时合并和拆分,即在添加和删除文件时,由客户端根据要添加或删除的文件集生成对应的文件索引和搜索索引,然后服务器对索引进行合并和拆分,从而实现文件的快速批量添加和删除。测试结果表明,所提方案极大提高了文件更新的效率,适用于批量数据处理。通过泄露函数证明了该方案能满足自适应动态选择关键词攻击下的不可区分性安全标准。