TRANSCUBE—一个超立方体结构的多处理机系统

TRANSCUBE是一个基于分布存贮和信件传递的多处理机系统.它的核心是一个由多个Transputer组成的超立方体结构阵列.本文重点介绍了TRANSCUBE的系统结构和通信软件结构.     

几个常见分布式文件系统特征分析和性能对比

近年来随着云计算市场规模不断增长,作为云计算平台基础设施的云存储系统也随之显得越来越重要。数以万计的互联网应用已经运行于云计算环境,同时大量不同的应用也即将从传统运行环境转移到云计算平台。不同的互联网应用的存储需求可能不一样。例如:应用中涉及的单个文件大小,文件数量,IO访问模式,读写比率等,都对底层存储系统提出了不同的要求。这说明在云计算环境中,单个文件系统可能无法满足全部应用的存储需求,本文尝试通过在单一云计算平台中部署多个不同分布式文件系统来优化存储系统的总体性能。为了优化混合式文件系统的性能,首先需要分析不同文件系统的性能特征。本文通过量化方法分析了云计算环境下几个常用的分布式文件系统,这些文件系统分别是ceph,moosefs,glusterfs和hdfs。实验结果显示:即使针对同一文件的相同读写操作,不同分布式文件系统之间的性能也差异显著,当单个文件的大小小于256MB时,moosefs的平均写性能比其它几个文件系统高22.3%;当单个文件大小大于256KB时,glusterfs的平均读性能比其它几个文件系统高21.0%。这些结果为设计和实现一个基于以上几个分布式文件系统的混合式文件系统提供了基础。     

电商集群的流量预测与不确定性区间估计

流量预测对智能容量规划和任务调度具有重要意义,然而大规模电商集群的流量会出现各种不确定的突发事件,如线上促销活动、用户聚集请求等。这些不确定性事件会导致时间序列中出现很 多突发脉冲,从而给流量预测带来巨大挑战。同时,容量预测应当对不确定性具有鲁棒性,即能很好地应对未来可能出现的情况,保证集群稳定性,而并非严格地根据预测值进行容量收缩。针对大规模分布式电商集群的流量场景以及动态容量规划的需求,该文提出了包含不确定性估计的流量实时预测框架。该框架基于多变量的长短期记忆网络自动编码器和贝叶斯理论,在进行流量确定性预测的同时能够给出准确的不确定性区间估计。     

基于隐性反馈与交叉推荐的癫痫药物推荐系统

癫痫是一种较为常见的脑部疾病,也是一种长期性神经系统疾患.目前全球有大量的患者饱受癫痫带来的痛苦.癫痫虽然不能根治,但是约70％癫痫病例的抽搐发作可以通过药物控制.电子健康病历蕴含着众多癫痫患者的信息,为个性化药物的处方提供了海量大数据资源.文章通过对医疗电子病例进行大数据分析,提出一种基于隐性反馈模型与交叉推荐的药物推荐方法(Implicit Feedback and CrossingRecommendation,IFCR),以帮助医生选择合适的药物.该方法通过分析患者的看病历史以及相似患者的看病经历,建立患者症状与医生用药之间的对应关系,从而根据患者症状为医生提供药物推荐.与基于人工神经网络的药物推荐系统进行对比试验发现,文章提出的药物推荐系统在召回率上具有显著优势,而在精确率上二者各有优劣.总体来看,文章所提出的IFCR方法效果更为出色.最后,通过对两种方法的推荐结果做进一步分析发现,二者推荐倾向不同,因此存在建立集成模型的可能.     

基于磁耦合的水下无线携能通信系统

磁耦合无线充电技术不仅能够为水下设备不间断地提供能量,同时在其传输能量上加载特定 的信号也可以为水下设备构建高速、稳定的数据传输链路,成为摆脱水下设备供电以及通信瓶颈的有 效手段。该文提出一种基于磁耦合的水下无线携能传输技术,采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA) 开发了基于频移键控(FSK)调制的无线信息传输和无线能量传输模块,输入功率为 20 W 时,可实 现 1 Mbps 传输速率的无线充电设备水下低功率损耗数能同传。针对水下设备的移动需求导致信道变 化的问题,使用支持向量机(SVM)机器学习的方法进行数据解码,实现了 99.9% 的解码成功率。实验 结果显示,该文所开发的无线携能传输原型系统在高速率、远距离传输条件下,具有良好的能量传输 效率和信号解码准确率。     

一种基于小数据同步写的回写I/O调度器

小数据同步写普遍存在于的各种计算机环境中,并且可以由计算机系统的不同层次软件产生,从底层操作系统一直到上层应用软件都可以生成小数据同步写请求.然而,操作系统的文件系统是以块作为最小逻辑可寻址单位,小数据写将会导致严重的写放大问题,使得系统的I/O性能大幅降低.为了解决上述问题,我们提出了一种新的I/O调度器,并将它取名为“Hitchhike”.该调度器可以识别小数据写,并通过对其他数据块中的数据进行压缩,,将小数据嵌入到压缩出来的空间中,从而将小数据和该数据块一起写入到磁盘上,以异步回写的方式完成小数据的同步写,不仅有效缓解了磁盘的写放大问题,也大大提高了小数据同步写的效率.我们基于Linux中Deadline调度器实现了Hitchhike原型系统,并利用Filebench基准测试来测试调度器在吞吐量、I/O延迟等方面的性能.通过和传统I/O调度器的性能进行比较,我们可以发现Hitchhike调度器能够显著的提高小数据同步写性能高达48.6%.     

一种有效的任务分配算法

本文针对非均质问题,在TRANCUBE多处理机系统上利用图匹配中的启发式方法,提出一种新的任务分配算法.该算法不仅简单,而且效率高.     

一种分布式动态负载平衡算法

在多处理机系统中,负载平衡是提高并行处理效率的一条重要途径。基于分布存贮的TRANSCUBE多处理机环境,本文提出一种分布式动态负载平衡算法。算法采用接收者开始的异步调度策略,通过“握手”协议在空载和重载处理机间建立联系,并自动实现任务(或进程)从重载处理机到空载处理机的迁移,该算法适于并行解具有动态特性的应用问题,而且在问题规模较大和处理机负载变化较慢时,性能较好。