基于基准测试的高性能计算云研究

随着云计算技术的发展,高性能计算云(HPC in the Cloud)已得到学术界和产业界的关注。由于虚拟化技术带来的性能开销,高性能计算云面临着一些挑战。针对“高性能计算+云”的计算模式,分析了高性能计算云的优势,深入介绍了国内外基于基准测试的高性能计算云的性能评测、性能优化、能耗和成本效益等关键问题,得出了针对基准测试的高性能计算云研究的基本思路,并对当前面临的问题和今后的发展趋势进行了总结和展望。     

一种基于用户需求的基准测试方法

科学数据管理在高性能计算中发挥着越来越重要的作用,作为构建科学数据管理的关键支撑部分,数据库应用的性能和对它的测试评估显得尤为重要.科学数据管理系统是一种新的数据库应用,目前尚没有一个针对科学数据管理应用提出的基准测试程序.文中对数据库性能测试技术和基准测试标准进行了研究,针对面向科学数据管理的数据库应用的特点,采用Set Query Benchmark对支持平台的性能作了测试.最后基于此测试案例研究,提出了一个对Set Query Benchmark改进的基于用户需求的基准测试方法--用户可定制的基准测试方法(User-defined Benchmark),对面向科学数据管理的数据库应用可以提供较好的性能度量.     

Ripple-RAID:一种面向连续数据存储的高效能盘阵

视频监控、备份、归档等应用具有独特的负载特性和I/O访问模式,需研究特定的存储节能方法.磁盘阵列的局部并行策略有利于实现该类存储系统的节能,但通常会导致RAID执行小写操作而严重影响性能.为此,提出一种面向该类存储系统的高效能盘阵——Ripple-RAID,采用新的局部并行数据布局,通过综合运用地址转换、异地更新、基于流水技术渐进生成校验、分段数据恢复等策略,在单盘容错条件下,保持了局部并行的节能性,又有效解决了局部并行带来的小写问题.Ripple-RAID具有突出的性能和节能效率,在80%顺序写负载情况下,请求长度为512KB时,写性能为S-RAID 5的3.9倍,Hibernator、MAID写性能的1.9倍,PARAID、eRAID 5写性能的0.49倍;而比S-RAID 5节能20%,比Hibernator、MAID节能33%,比eRAID 5节能70%,比PARAID节能72%.     

一种云环境下的绿色计算模型

随着全球计算机数量的快速增长,由此引起的碳排放带来的温室效应已经越来越受到国际关注.绿色节能的研究已经变得越来越重要.提出一种云环境下的绿色计算模型.该模型从程序设计语言、绿色数据中心框架构建、绿色分布式文件系统策略的角度详细做了研究.针对互联网应用的主要特点,详细分析了该模型的主要特征及其设计理念和方法.基于该模型,将为有效的绿色节能带来新的设计思路和方法,为以后绿色节能的研究提供基础.     

一种面向AADL架构的模型测试方法

鉴于模型在软件系统开发中日趋重要的地位和AADL模型在嵌入式软件建模中的良好应用前景,为了在嵌入式软件系统开发前期保证AADL模型的质量,提出了一种基于模型测试的AADL架构验证方法;该方法应用马尔可夫链描述AADL架构的行为,然后根据得到的马尔可夫链模型以及系统设计要求标准生成相应的测试用例和测试预言,并通过测试用例执行输出和期望值的比较判断AADL模型的正确性,实现对系统AADL模型的测试;最后通过案例分析证明了该方法的有效性。     

一种面向分布式系统的核外存储策略

核外计算是解决计算机内存不足的一种有效方法。该文面向分布式系统提出了核外存储模型,采用面向对象的方法,在工作站机群系统上实现了处理核外数组的编程接口,并且通过采取对局部数组文件分布进行优化、自适应的数据筛选和数据预取等方法,进一步提高了核外计算性能。     

并行复算：一种面向高性能计算的新的容错方法

Checkpointing是高性能计算领域最常用的容错技术.但是,当处理器数目变大时,这种技术的性能迅速恶化.提出一种在并行计算中容忍单进程故障的新方法:并行复算.这种方法的主要特征是利用冗余处理器的计算能力而不是冗余磁盘的存储能力实现低开销的容错.还提出这种方法的一个优化方法,将并行复算与checkpoint技术相结合,以进一步减小容错开销,并通过举例说明如何开发一个基于并行复算以及其优化方法的并行程序.最后通过实验对该方法进行评估.结果显示,当处理器数目变大时,并行复算的开销低于checkpointing,其优化方法能提供优于并行复算的性能.     

Bench4Q:一种面向服务质量的电子商务测试基准设计与实现

作为电子商务系统的基础运行平台,应用服务器提供的服务质量是关注焦点,然而目前主流的电子商务测试基准如TPC-W,主要关注性能度量,缺乏针对电子商务服务质量需求的设计,使得其难以准确地评价应用服务器提供的服务质量。提出了一种面向服务质量的电子商务测试基准Bench4Q,它在模拟负载仿真、度量分析等多个方面对TPC-W进行了扩展,并通过对典型的应用服务器的测试展示了Bench4Q的设计特征。     

一种面向高性能计算的多FPGA互连结构及划分方法

针对高性能计算系统在大规模通信互连中面临的性能、成本及功耗等问题,融合新兴的高速互连技术,结合大规模、超大规模系统通信的局部性和异构性,提出基于多FPGA的混合层级高速互连结构,并给出基于集群的多FPGA逻辑功能划分方法。该方法能够根据不同应用自定义设计高效互连网络,降低大规模计算系统的互连成本和开销。通过应用实例实验证明,该方法能够实现大规模设计向多FPGA高性能计算平台的快速映射,加速高性能可配置计算系统的设计实现。     

一种面向形式化表格需求模型的测试用例生成方法

现代安全关键性系统的软件规模和复杂性的快速增长给这类安全关键性软件系统的开发带来了很多挑战.传统文本文档的需求描述方法无法保证此类系统的开发进度和系统可靠性要求.为此文中提出了一种兼具可读性和可自动分析的形式化表格需求建模方法.文中介绍了一种针对这种表格模型测试用例的自动生成方法,工作包括对该形式化需求表格模型展开语义...     

面向分层式资源的基于属性的访问控制方法

针对Internet上经常使用的分层式资源管理模型,提出一种基于属性的访问控制模型HR_ABAC,采用XACML国际标准作为该模型的策略描述语言,研究实现基于属性的访问控制决策机制。对该决策机制进行测试与分析,结果表明所实现的基于属性的访问控制方法具有有效性和实用性。     

Remote Access to Multimedia Databases: An Object Oriented Approach

Recent advances in media processing technology have resulted in the generation of vast amounts of multimedia information. There exists a need to manage this information. This paper describes the design and implementation of an object-oriented system used for remote multimedia database access. The work includes the design of a framework to model multimedia information in the object-oriented database POET, the development of a POET multimedia server to provide access to this information and the design of client interfaces to the system.     

一种数据库访问中间件模型的构造方法

数据库访问中间件是所有中间件中最成熟的一种,它支持应用程序和本地或异地的同构或异构数据源进行通信。数据访问中间件负责数据访问客户端和数据库服务器之间的通信并提供应用程序服务,利用数据访问中间件用户可以在客户端发出数据查询命令,经过中间件处理,由服务器完成数据查询,再通过中间件将结果送回。论述了数据库访问中间件技术的发展,提出了一种由客户交互模块、远程访问模块、安全控制模块、缓冲区、操作评价模块和连接管理模块6部分组成的数据库访问中间件构造模型方案。     

带电更换500 kV直线塔绝缘子串通用绝缘拉杆研究

为了实现“一杆多用”的功能,通过调查带电更换500 kV输电线路直线塔绝缘子绝缘拉杆的使用现状,提出了新的通用绝缘拉杆的研究、制作方法,以提高工作效率。     

基于VxWorks的FLASH存储器实时存取管理方案

VxWorks操作系统提供文件系统来访问和管理Flash存储器,这种方式不能满足实时写入和系统可控的要求。本文提出一种通过接管系统时钟中断来控制FlashMemory读写操作和基于管理区的简单可控文件管理方案,实现移动通信系统在不影响业务模块运行的前提下,满足对实时性和可控性要求。     

实时系统的方面开发方法和应用模型

结合领域工程的方法,在某个领域内建立面向方面的软件开发AOSD框架是值得探讨的简单可行的方法,探讨了在实时系统开发过程中支持面向方面方法的几个关键问题及解决方案,提出了一种实时领域面向方面开发框架,降低了实时软件开发的复杂性,提升了系统的可信度,同时实现了实时软件开发各个阶段的无缝连接。     

面向错误定位的基于分支聚类的测试用例选择方法

已有的面向错误定位的测试用例选择方法大多数仅考虑了测试用例的语句覆盖信息,不能为错误定位选择合适的测试用例,从而导致不能有效提高错误定位的准确性.针对这一问题,提出了一种新的测试用例选择方法.文中方法分析了测试用例的执行路径信息,根据测试用例动态执行时的分支特征,采用分支聚类方法对测试用例进行选择.实验表明,提出的方法可以有效减少测试用例数量,降低错误定位的复杂度,并提高错误定位的准确性.     

Optimizing Access to Memory Pages in Software-Implemented Global Page Cache Systems

Programming and Computer Software - This paper is based on a dissertation “Techniques for organizing shared access to distributed memory pages in cloud computing systems” defended at...