PWLRU: 一种面向闪存数据库的缓冲区存取算法

针对现有缓冲区替换算法无法充分发挥闪存数据库性能的不足,研究了缓冲区存取方法.根据数据库OLTP应用中IO行为的特点以及闪存的物理特性,提出一种新的缓冲区存取算法--基于页面权重的最近最少使用替换(PWLRU).PWLRU首先对缓冲区内的页面设定权重,在扫描与修改某页面时对权重进行调节,并优先替换权重为零的页面.实验选用基于MYSQL的TPC C测试标准作为模拟仿真环境,实验结果证明：PWLRU不仅能保证缓存命中率不低于经典的最近最少使用替换算法(LRU),而且在闪存上的IO平均读取代价和能耗均优于LRU和之前面向嵌入式闪存环境提出的先清除 最近最少使用替换算法(CFLRU),是一种特别适合闪存数据库的缓冲区存取算法.     

改进的偏向写调度的混合内存缓冲区调度策略

提出一种新的相变存储器(PCM)和DRAM混合内存偏向写调度缓冲区页面调度策略(FWLRU)。该策略根据PCM和DRAM在读上区别不大,所以只进行"写"热页调度进入DRAM,而不专门进行"读"热页的调度,同时在PCM和DRAM的页面置换时,不淘汰页面,采取互换的原则,以增加页面的命中率和减少PCM的写。实验结果表明,该策略能有效提高页面的命中率和减少PCM的写。     

移动计算系统检查点迁移策略的性能评价

为了有效评估移动计算系统检查点迁移处理策略的性能,基于移动计算系统自身所具有的特性,给出了移动计算系统中的进程状态模型,并在此基础上提出了一种移动计算系统检查点迁移处理策略性能评价模型.利用该性能评价模型对当前的3种日志检查点迁移策略进行了仿真实验,结果显示该模型与实际情况相吻合,从而验证了此性能评价模型的有效性.该检查点迁移处理策略性能评价模型可用于确定不同移动计算环境下相对适用的检查点迁移处理策略.     

离散型制造企业车间布局缓冲区面积设置仿真决策研究

在分析现有车间布局缓冲区研究不足的基础上,研究了离散型制造企业车间布局缓冲区分布问题,提出了在多品种小批量情况下基于时间变化的缓冲区面积计算模型,在充分分析影响缓冲区面积大小因素的基础上构建了缓冲区设置的仿真决策程序,采用eMplant仿真软件对X企业某车间布局中缓冲区的设置进行了仿真决策研究.结果表明:仿真决策程序能较好的计算出缓冲区所需面积,为车间合理设置缓冲区提供了决策依据.     

生产者/消费者问题的分析和实现

本文作者介绍了计算机系统中常见的通信问题（生产者／？肖费者问题）的一般船决方法,提出了在WINDOW平台下通过动态链接库（DLL）。实现多个生产者进程（或线程）与多个消费者进程（或线程）共享缓冲区的解决办法,使生产者进程（或线程）和消费者进程（或线程）可以同时共享该缓冲区进行数据存取。采用该方法,可以提高参与通信进程的数据交换速度,从而达到提高系统效率目的。     

缓冲区溢出攻击与防范

随着计算机和网络技术的发展,计算机和网络的安全正受到日益严重的威胁。各种攻击手段不断出现,造成计算机和网络不能正常运行、数据受到破坏和窃取等。缓冲区溢出攻击是对计算机和网络进行攻击的常见方法之一。它是利用向一个有限的缓冲区中拷贝过长的字符串,导致缓冲区相邻存储单元被覆盖,从而使程序运行失败或跳转到攻击者设计的攻击代码处执行攻击代码。这样攻击者就有机会获取计算机或网络服务器的控制权。介绍了代码植入、参数传递、利用活动记录和函数指针及长跳转缓冲区等攻击方法。同时,介绍了缓冲区溢出攻击的防范措施。     

应用混合粒子群优化的检查点全局优化算法

针对容错实时系统存在的局部最优检查点间隔为单次故障情况下的最优检查点间隔及局部最优检查点间隔并不是任务集全局最优检查点间隔的缺陷,首先给出检查点间隔全局优化问题的多目标优化模型,然后基于混合粒子群优化算法,提出检查点间隔全局优化算法.该算法通过混合粒子群优化算法的交叉和变异操作,避免算法陷入局部极值的困境,且增强了算法搜索全局近优检查点间隔的能力.实验表明,与其他检查点间隔优化算法相比,本算法可进一步提升系统容错能力.检查点间隔全局优化能在故障多次发生情况下,对任务集的检查点间隔进行全局搜索,以减小检查点设置次数和故障检测次数、高优先级任务抢占时间及故障恢复时间,提高系统可调度性.     

基于门限的连续媒体流动态播放算法及其参数研究

从端系统的观点解决视频媒体的同步连续播放,提出了一种动态的媒体播放算法. 该方法在接收端设置缓冲区,根据缓冲区的占用情况动态地调整媒体的播放速率. 根据媒体内同步的要求,给出动态播放速率的选取方法. 另外,通过分析所建立的排队模型,给出了缓冲区门限的选取原则. 选择合适的参数,该算法可以有效地防止缓冲区下溢造成的播放停顿以及缓冲区上溢造成的播放跳跃,从而实现同步平滑播放.     

面向机群检查点的组管理协议

针对基于多节点环形备份结构的机群检查点间保持一致状态视图的问题, 基于机群网络通信可靠高效的前提, 设计并实现了一套面向机群检查点的组管理协议.定义了检查点进程组结构及成员状态视图, 设计了检查点加入、退出及失效处理协议, 并给出了协议实现的关键技术.性能测试结果表明, 该协议运行导致的系统开销较小, 具有简洁、高效的特点.     

缓冲区溢出攻击与防范

随着计算机和网络技术的发展，计算机和网络的安全正受到日益严重的威胁。各种攻击手段不断出现，造成计算机和网络不能正常运行、数据受到破坏和窃取等。缓冲区溢出攻击是对计算机和网络进行攻击的常见方法之一。它是利用向一个有限的缓冲区中拷贝过长的字符串，导致缓冲区相邻存储单元被覆盖，从而使程序运行失败或跳转到攻击者设计的攻击代码处执行攻击代码。这样攻击者就有机会获取计算机或网络服务器的控制权。介绍了代码植入、参数传递、利用活动记录和函数指针及长跳转缓冲区等攻击方法。同时，介绍了缓冲区溢出攻击的防范措施。     

一种面向边缘计算的混合内存系统

针对物联网智能终端的低功耗需求,提出了一种基于内存控制器扩展的低功耗混合内存系统.使用动态随机存储器和相变存储器构成混合内存结构,通过在内存控制器中添加迁移控制模块对混合内存进行管理.设计了一种改进的双队列算法,筛选出相变存储器中写请求较多的内存页面,并通过地址映射模块和迁移控制模块将写请求较多的页面从相变存储器迁移到动态随机存储器中,规避相变存储器写操作的缺陷,从而实现对低功耗混合内存系统的性能优化.仿真结果表明,与动态随机存储器构成的内存系统相比,混合内存系统的功耗延时积平均降低了43.9%,在面向边缘计算的应用场景中具有一定的可行性.     

基于内存页面动态合并的旁路转换缓冲器设计

针对内存管理中虚拟页面和物理页面连续分配的特性,提出可对相邻页面进行动态合并的旁路转换缓冲器（TLB）设计方法.该方法的核心思想是在处理器运行过程中,通过对相邻页面的递归合并,动态扩展单个TLB表项的地址映射范围,提高TLB表项的利用率并降低TLB缺失率.在两级TLB架构中,提出基于快速uTLB（fuTLB）和影子uTLB（suTLB）动态切换的新型uTLB结构,作为两级TLB架构的一级缓存,为页面动态合并提供现场和载体,页面合并过程对软件透明.基于Mibench测试基准的实验结果表明,与filter-TLB架构相比,该页面动态合并方法可以平均降低TLB缺失率达27%.     

基于频率时效感知的混合内存写冷热页面调度

为了提高相变存储器和DRAM所组成混合内存中PCM的耐久性,减少页面在PCM上的写操作,通过一个新公式结合写访问频率的统计和最近写访问间隔对页面写冷热的影响,计算频率时效的写权值,并根据最近写频率和计算的频率时效权值来进行混合内存页面冷热页的调度.通过仿真分析比较,这种方法可以减少PCM页面的写次数.     

四极质谱数据采集控制技术的设计及FPGA的实现

设计了一种四极质谱的数据采集与存储缓冲控制逻辑。该设计基于预读取和分时复用技术能实现同时存储读取,采用现场可编程门阵列(FPGA)控制SRAM存储器实现高速大容量的先进先出存储器(Frist in First out,FIFO),研制出结构简单的数据采集控制系统。该系统实现了1 M*16位FIFO缓冲存储和20 Mbps同时读写,并应用在四极杆质谱和四极离子阱质谱仪中,缩短了单次质谱分析的扫描时间。     

FusionCache: 采用闪存的iSCSI存储端融合缓存机制

针对原生的iSCSI目标端控制器缺乏独立的缓存模块问题,为了进一步提高存储区域网的整体性能,在iSCSI target软件中引入了一种基于闪存的融合缓存机制FusionCache.FusionCache利用闪存和DRAM组成统一的融合缓存架构,闪存充当DRAM的扩展空间,DRAM分为缓存块元数据区和前端缓存区.元数据区基于基数树管理缓存块元数据,用于加速缓存块的查找;前端缓存区基于回归拟合统计并预测缓存块访问热度,并吸收大量写入对闪存带来的冲击,只允许热点数据进入闪存.FusionCache采用改进的LRU算法对缓存块进行替换,并且在写回过程中考虑iSCSI会话状态.实验结果表明:FusionCache能降低对后端磁盘设备的访问频率,提高I/O响应的速度和吞吐.与只采用DRAM的缓存机制以及原生iSCSI target相比,FusionCache的I/O访问延时分别降低了33%和60%,吞吐分别提高了25%和54%;相较于Facebook提出的Flashcache机制,FusionCache的吞吐性能提高了18%,延时降低了27%;FusionCache还具有良好的读缓存命中率;此外,FusionCache能够减少闪存的写入次数,提高闪存使用寿命.FusionCache提供良好的网络存储效率,并且降低了使用成本.     

Deduplication technology for the mobile flash

The performance, capacity and reliability of the flash memory on devices such as smartphones and the Internet of Things are limited. Deduplication can resolve these restrictions by removing the duplicate I/O, but must be done under various resource constraints on the device. This paper proposes the M-Dedupe deduplication, which applies content-aware deduplication I/O requests on critical paths, and improves the performance and efficiency of mobile phones by improving the efficiency of flash garbage collection. The prototype system verification results show that the M-Dedupe reduces the write data by an average of 23.7%~42.5%, the average write response time by 21.2%~39.8%, and the average erased block by 16.8%~43.9%. Besides, it can achieve high-deciding duplication in the mobile flash system, improve the deduplication efficiency, and save the storage space.     

基于虚拟机监控器的类蜜罐实时内存取证

为了解决传统的基于“镜像-分析”的内存取证技术面临的提取内存镜像时间过长及无法有效截获瞬时性内存攻击的问题,提出类蜜罐的实时内存取证方法（RTMF）.利用虚拟机监控器针对性地提取内存片段,对提取的数据进行语义重构,以获得操作系统级语义信息.利用扩展页表机制设置关键内存页面的访问权限,将这些内存页面作为蜜罐;针对蜜罐的违规访问会触发扩展页表故障而陷入虚拟机监控器,实时拦截攻击.结果表明,在发现内存攻击后,RTMF既可记录攻击者对内存的修改历史,又可对攻击者追踪溯源.经微基准测试,该方法引入的性能开销在可接受的范围内.     

延长闪存寿命的数据库数据复制协议

针对传统数据库系统中数据复制协议未充分考虑取决于数据块擦写次数的闪存寿命问题的不足,提出基于上下文的数据复制协议(CBRP).CBRP分析在一定时间窗口内数据复制写操作之间的上下文关系,以闪存数据块大小为基准合并针对相同表的同类操作,以每个操作数据集之间的覆盖或回滚关系为依据消除不必要的操作,在处理结果递交到其他线程进行并行提交后,即刻开始新一轮的处理过程.基于完整实现CBRP的MySQL数据库系统的实验结果表明,在不同的工作负载下,CBRP与经典数据复制协议相比,在从节点上降低了20%～50%的块写操作数,数据复制性能有20%～40%的提升.证明CBRP是对延长闪存寿命行之有效的数据库数据复制协议.     

内存数据库故障恢复策略研究

内存数据库存在于易失性内存中,数据较易丢失,故障恢复部件至关重要。考虑系统环境限制,设计了一种利用日志与影子页面技术相结合的系统恢复模型,讨论了日志协议、模糊检查点策略、重装算法、恢复技术等模块的实现方法。该方法无需额外硬件的支持,日志记录数量少,检查点与事务处理并发执行,重装和恢复过程快速,极大地提高了内存数据库的恢复效率。     

多核平台嵌入式浏览器并行机制的研究与设计

为了提高嵌入式浏览器在多核处理器上的显示速度,提出了一种针对多核平台的嵌入式浏览器多线程划分并行设计方法. 该方法将嵌入式浏览器内核划分为多个线程,以用户界面作为主线程,资源加载、解析、排版布局、图形绘制模块划分为子线程,使嵌入式浏览器以多线程方式在多核处理器上并行执行. 该方法打破了传统浏览器的串行过程,克服了传统浏览器的用户响应效果差、多核处理器的CPU利用率低等问题. 经实验测试,验证了该方法的可行性,并且在内存不超过64MB的情况下,网页显示速度提高了18%~40%.