基于透明计算模式的I/O Server的设计

设计并实现了一个基于透明计算模式的I/O Server系统，I/O Server和I/O Client是一个在透明计算环境下，支持多操作系统远程启动和运行的网络存储访问服务I/O Manager的2个软件模块，I/O Server工作在服务器端，I/O Client工作在客户端。在透明计算模式中，各客户机硬件与操作系统分离，用户需要的操作系统的应用程序存储在服务器端。在客户机启动时，I/O Server和启动协议将I/O Client下载到端系统上运行，然后I/O Client向I/O Server发出I/O请求，I/O Server对收到的I/O请求加以分析，进行优先级分类，在优先级分时轮转调度I/O请求、操作服务器上的虚拟硬盘文件，并通过预取和缓存策略减少磁盘I/O操作，将处理结果返回给客户端，支持操作系统的远程启动，并为系统运行时的各种请求提供服务。     

基于WindoWs内核模式的iSCSI启动器设计

介绍了一种基于Windows 2000内核模式的iSCSI启动器设计,通过SCSI小端口驱动实现虚拟磁盘,从文件系统截取I/O请求,然后在操作系统内核根据iSCSI协议处理,并且利用TDI技术将封装好的iSCSI PDU通过TCP网络发送给目标器,从而实现了iSCSI启动器在Windows操作系统中的无缝集成.     

一种基于虚拟机的高效磁盘I/O特征分析方法

于磁盘系统的机械运动本质,磁盘系统I/O往往会成为计算机系统的性能瓶颈.为了有效地提高系统性能,收集和分析应用系统的磁盘I/O特征信息将成为性能优化工作的重要基础.与以往I/O特征分析方法不同,给出了一种基于Xen 3.0虚拟机系统的磁盘I/O特征在线分析方法.在虚拟机环境下,该磁盘I/O特征采集方法可以透明地应用于任意无须修改的操作系统.该方法可以高效地在线采集多种基本I/O特征数据,其中包括:磁盘I/O块大小、I/O延迟、I/O时间间隔、I/O空间局部性、时间局部性以及磁盘I/O操作热点分布.通过测试和分析,该在线I/O分析方法有着较小的系统开销,并且对应用系统I/O性能的影响很小.此外,还给出了在大文件拷贝、基于Filebench的filemirco和varmail等工作负载下的I/O特征分析结果.     

基于磁盘过滤驱动的硬盘保护技术

针对传统利用中断方式的磁盘保护有不少安全隐患,分析了一种基于磁盘过滤驱动的硬盘保护工作机制。该机制的核心思想是在对上层操作系统透明的情况下,重定向对磁盘操作的I/O请求包,在重启系统后自动清除缓存数据。由于工作在操作系统内核层增强了保护功能的安全性。     

客户端/服务器体系结构的应用与发展

客户端/服务器(Client/Server)软件体系结构,是目前最流行的主流软件体系结构。数十年来,它基于网络的出现而产生,伴随着计算机操作系统的开发而发展,UNIX、Windows操作系统采用这种体系结构,美国Citrix公司MetaFrame软件为其应用打下坚实的技术基础。     

基于Socket的Windows与Linux平台异步通信

分析了I/O复用模型的原理和特点,并针对Windows与Linux平台间通信的并发数量不足的问题,提出在Windows与Linux平台间使用socket(套接字)异步通信的方法.通信采用客户端/服务器(Client/Server)模型.在该模型中,服务器端使用Linux提供的epoll接口,而客户端使用.NET提供的AsyncCallBack(异步回调)的委托方式构建跨平台的异步通信.此外,结合多线程编程方法,处理 socket 通信客户端的显示问题.从观测通信过程来看,服务器端能够同时接收多个客户端发送的数据并返回数据.实验结果表明,在Windows与Linux进行socket异步通信是完全可行的, epoll接口的使用提高了Linux服务器端的并发性,从而提高了Windows和Linux平台间网络通信的实时性.     

SPARC工作站上服务器进程的自动执行

Internet上的许多网络应用都是基于客户/服务器(Client/Server)模式。在该模式下,客户机上的应用程序将网络请求发往服务器进程,服务器响应该请求并将结果返回客户机,从而完成一次网络应用。在此,通常需先启动服务器进程,然后服务器进程以某种方式等待来自客户机的请求。按照其不同的工作原理,服务器进程可有不同的启     

基于单根I/O虚拟化的多根I/O资源池化方法

虚拟化技术在为现代数据中心提供高效的服务器整合能力和灵活的应用部署能力的同时,也对数据中心服务器的I/O系统设计提出了新的需求,现有I/O资源与服务器紧密绑定的I/O体系架构将产生成本上升、资源冗余、I/O连线复杂化等一系列问题.针对上述问题,提出了一种基于单根I/O虚拟化协议(single root I/O virtualization,SR-IOV)的多根I/O资源池化方法:基于硬件的多根域间地址和ID映射机制,实现了多个物理服务器对同一 I/O设备的共享复用,有效减少单体服务器所需的设备数量和连线数量,并进一步提高服务器密度;同时提出虚拟I/O设备热插拔技术和多根共享管理机制,实现了虚拟I/O资源在服务器间的实时动态分配,提高资源的利用效率.提出的方法在可编程逻辑器件(fieid-programmable gate array,FPGA)原型系统中进行了验证,其评测表明,方法能够在实现多根I/O虚拟化共享的同时,保证各个根节点服务器获得近乎本地直连设备的I/O性能.     

SSL VPN远程接入点Cache Clean的设计与实现

针对SSLVPN在会话结束后会在远程主机上留下会话痕迹这一安全隐患,提出了一种基于磁盘过滤驱动的Cache Clean工作机制。该机制的核心思想是在对上层操作系统透明的情况下,重定向对磁盘操作的I／O请求包,在会话结束后自动清除会话数据,极大地增强了SSLVPN会话的安全性。     

大规模集群文件系统中的I/O拥塞控制机制

首先研究了分布式集群存储系统中如何为各个客户端提供公平有效的I/O服务的问题,然后针对大规模集群文件系统提出了一种分布式I/O拥塞控制的策略.在拥塞控制下,当服务器轻载时,可以让单个客户端并行地发出更多的I/O请求给服务器,以达到最大化网络和服务器资源的利用率以及I/O吞吐率的目的；当服务器重载时,通过一种节流控制,限...     

基于分级Cache的透明计算系统

设计并实现一个基于分级Cache的透明计算系统HCTS,在系统客户端和服务端采用两级缓存来提升I/O性能。在缓存的管理策略上,针对透明计算应用环境,以提高缓存命中率为主要目标,提出一种基于访问频率计数阈值的改进LRU置换算法LRU-AFS。测试结果表明,当网络环境中的客户主机数不断增加时,与普通透明计算系统TS相比,HCTS能够在减少网络流量的同时大幅缩短客户机启动时间,提高随机读写吞吐量。     

一种基于VirtFS的共享文件空间技术

由于虚拟环境多次I/O操作模拟的存在,运行在宿主服务器中的各虚拟客户机之间使用传统代理进行文件访问效率不高。为此,提出了基于VirtFS的共享文件空间技术。构建了虚拟客户机共享文件空间的系统架构,设计了虚拟磁盘操作映射机制,使用VirtFS框架提供的系统层接口,在宿主服务器中的VirtFS服务端截取和映射文件操作,直接将虚拟机文件系统的操作映射为对宿主服务器文件系统的操作。为了保障安全,彻底隔离用户域,实现分组共享。实验结果表明,采用该方法比现有代理方法文件读写效率分别提高9.7和5.7倍。     

P2P transfer of partial stream in multimedia multicast

In this paper, we propose a new multicast scheme that is based on the client-initiated-with-prefetching (CIWP) and peer-to-peer (P2P) transfer of a partial multimedia stream. In the CIWP scheme, when a new client joins an ongoing multicast channel, the server has to create an extra unicast channel to retransmit the partial stream that has already been transmitted. However, the unicast channel consumes some of the I/O bandwidth of the server, as well as some of the network resources between the server and the client's Internet Service Provider (ISP). To solve this problem, we propose the use of the P2P transfer algorithm to deliver the partial stream from a client that has already joined the ongoing multicast session to the newcomer. This P2P transfer between clients is limited to clients belonging to the same ISP. To further improve the performance, a threshold is used to control the P2P transfer. We performed analytical studies to show that the proposed multicast scheme can reduce the consumption of the network resources of the server, by utilizing the client's disk space. We also performed various simulation studies to demonstrate the performance improvement in terms of the use of the server's bandwidth and the waiting time for the clients’ requests.     

基于虚拟机的透明计算设备子系统设计及实现*

为解决在现有透明计算系统中磁盘等设备的虚拟化,需要对操作系统进行修改才能在端计算机上运行的问题,提出透明计算系统中一种基于虚拟机技术的设备子系统。以Intel VT硬件级虚拟支持和Xen虚拟化技术为基础, 在全虚拟化的虚拟机上运行用户操作系统: 通过运行在管理域用户空间中设备模型的虚拟磁盘和网络驱动,将用户域访问磁盘和网络的I/O请求跨网络地重定向到服务器进行处理, 从而实现端计算机上多操作系统的远程运行。在VT硬件平台和Xen虚拟机监控器上实现了原型系统,验证了该方法的可行性。     

A performance analysis of an object-based I/O architecture in a video server environment

In this paper, we present a performance analysis of how effective video server applications can be supported on personal computers (PCs) connected through a local area network (LAN). We considered both the standard 16-Mbit/s token ring and a 100-Mbit/s token ring, which follows closely the specifications for the Fiber Distributed Data Interface (FDDI). We examined three I/O architectures for a PC-based video server: an interrupt-driven I/O architecture, a peer-to-peer I/O architecture, and a concurrent, object-based I/O architecture that we proposed. The video server must support multiple MPEG-1 video streams at the same time to multiple clients on the LAN. We found that the network protocol layers require a lot of processing power, and that an implementation of our proposed I/O architecture, which takes advantage of the available power of the host processor to off-load I/O adapters, can deliver much better performance, and is more cost-effective, than other I/O architectures in a video server environment.     

影响多媒体服务器性能的关键因素研究

在构建大规模视频服务系统时 ,基于层次型多服务器群的体系结构在吞吐率、可扩展性、经济性等方面都有其突出的优势 ,尤其适合于在因特网上的应用 .但是 ,要充分发挥和提高视频服务系统的性能 ,还要针对一些主要的瓶颈(如服务器磁盘 I/ O带宽与网络带宽 ) ,解决好一系列的问题 .本文分析了影响多媒体视频服务器性能的一些主要因素 ,如视频服务器的体系结构、服务器与客户端之间的数据传送方式、媒体数据在视频服务器存储子系统中的分布与放置方式、对磁盘访问请求的调度、单服务器中的缓存及多服务器间协同缓存的管理、接入控制策略、流调度策略等 ,这些因素对视频服务器的性能与吞吐率有着极大的影响 .本文还介绍了一些适用于大规模视频服务系统的性能优化技术 ,如广播、批处理等流调度策略 .在构建视频服务器系统时 ,只有综合考虑这些因素 ,才能真正提高服务器乃至整个视频服务系统的吞吐率 ,并较好地满足客户的 Qo S要求     

支持多点传送的无盘工作站的远程启动协议

介绍在10／100Mbps连续以太网的环境下，局域网中无盘工作站通过网卡启动ROM，向局域网中的启动服务器发起启动请求，启动服务器响应客户端的请求，向客户端发送文件数据报文；在点对点的传送方式下，由于下载数据报文数量大，可能造成无盘站等待数据超时而启动失败；修改远程启动协议使其支持多点传送功能，使启动服务器发送的数据报文可以被多个客户端同时接收，达到无盘站启动迅速的目的。     

虚拟磁盘服务器系统的开发与实现

本文给出了一个有分布式控制特点的计算机局部网络的高层软件－虚拟磁盘服务器系统，利用该软件能方便地进行网络工作间硬盘的互访，从而实现真正的网络资源共享，为进一步研究与开发分布式数据库与分布式专家系统奠定了基础。     

支持扩展虚拟同步的组通信算法形式描述与验证

组通信系统是为方便开发容错的分布式应用系统而提出的一种通信中间件．虚拟同步是组通信系统中的一个重要概念．其本质是限制向所有组成员递交组成员资格变化信息和应用消息的次序．为支持网络可划分的情况，引入了扩展虚拟同步模型．针对扩展虚拟同步模型的特点，提出了一种基于客户／服务器模式的组通信系统架构，并以I／O自动机的形式给出系统内部各模块的服务和算法．最后以继承建模的方式逐步给出该算法的自动机模型，并用形式化的方法验证其正确性．