基于均衡数据放置策略的分布式网络存储编码缓存方案

为了保证网络存储的负载平衡并避免在节点或磁盘故障的情况下造成不可恢复的损失,提出一种基于均衡数据放置策略的分布式网络存储编码缓存方案,针对大型高速缓存和小型缓存分别给出了不同的解决办法。首先,将Maddah方案扩展到多服务器系统,结合均衡数据放置策略,将每个文件作为一个单元存储在数据服务器中,从而解决大型高速缓存问题;然后,将干扰消除方案扩展到多服务器系统,利用干扰消除方案降低缓存的峰值速率,结合均衡数据放置策略,提出缓存分段的线性组合,从而解决小型缓存问题。最后,通过基于Linux的NS2仿真软件,分别在一个和两个奇偶校验服务器系统中进行仿真实验。仿真结果表明,提出的方案可以有效地降低峰值传输速率,相比其他两种较新的缓存方案,提出的方案获得了更好的性能。此外,采用分布式存储虽然限制了将来自不同服务器的内容组合成单个消息的能力,导致编码缓存方案性能损失,但可以充分利用分布式存储系统中存在的固有冗余,从而提高存储系统的性能。     

虚拟现实环境下的分布式服务器架构策略研究

虚拟现实环境下,数据实时性和系统稳定性的高要求对服务器架构的设计和优化提出了新的挑战。针对虚拟现实环境下海量数据存储效率的提升和系统性能的优化,提出了一种新的分布式服务器架构,该架构基于分布式协调框架ZooKeeper、分布式缓存架构Redis以及MongoDB分片机制,并改进一致性Hash算法来优化Redis缓存架构,同时优化MongoDB分片的负载均衡机制。经过相应的仿真验证,该架构在虚拟现实环境下具有有效性。     

工业互联网端边云协同数据同步方案设计与实现

传统的数据更新同步往往每次直接更新整个文件或不加选择地更新局部改动部分。后者虽然节约了一部分通信带宽,但是每次文件变化,不管变化多少都立即更新,增加了通信负荷,这两种方法均不能很好地满足工业互联网实时性要求。针对此问题,提出了一种工业互联网端边云协同数据同步方案。该方案通过计算差分文件进行阈值判断。若在阈值范围内,则将变化的数据块进行编码、压缩上传到对应的云存储节点中解压存储;否则将相关信息暂存在边缘层。通过和RS编码、Rsync差分算法的对比实验可知,该方案提高了更新数据传输效率,且通过编码压缩提高了安全性,性能整体优于其他方法。     

B/S架构实时性方案研究

为解决B/S(browser/server)架构在工业应用当中的实时性问题,提出了利用WebSocket建立两端双向连接的解决方案。文章首先介绍了系统模型和结构布局,分析了数据请求流程,给出了服务器通信服务模型。随后将实现方案与传统解决方案进行了实验对比。最后结果表明,这种实时性方案在请求响应时间,服务器性能方面有所改善。     

移动数据库缓存模型研究

针对移动数据库系统性能有待提高的问题,提出了一种移动数据库缓存模型。采用基于消息摘要的同步算法,通过比较移动客户端与服务器消息摘要表中的消息摘要值,完成缓存同步,维护移动客户端缓存与服务器数据的一致性;该模型还考虑了数据的时效性与事务的优先级,设计了一种基于价值函数的缓存替换算法。实验结果表明,随着缓存数据个数的增加,所提算法的缓存命中率高于最近最少使用(LRU)和LA2U算法,同时随着访问频率的增加,事务的重启率低于LRU和LA2U,有效提高了移动数据库缓存的性能。     

移动环境下缓存弱一致性的研究

在移动环境下，客户缓存为提高客户一服务器数据库系统的整体性能提供了有效途径。缓存与服务方数据的同步策略是缓存研究的重要内容。移动环境下，考虑到网络的带宽、开销和可靠性等因素，客户有可能允许缓存维护弱一致性，即允许缓存与服务方数据存在偏差。本文针对基于语义的缓存，给出客户限定偏差范围的方法，并且提出基于有效期的缓存同步算法。     

WEBGIS混合缓存的应用与研究

大数据量的网络传输速度和空间信息的分布式处理效率成为影响WebGIS系统性能的关键因素。缓存技术是改进系统性能的关键技术。针对胖客户模式、瘦客户模式存在的不足,提出一种适用于电网可视化管理系统的混合缓存模式,即通过运用服务器缓存和客户端缓存技术,在服务器端基于地图缓存和无状态的池式服务,在客户端采用内存缓存,提高用户请求响应用速度。实验表明,这种模型可以减少数据的网络传输量,提高空间数据的存取效率和并发访问能力。     

移动数据库中基于Agent的缓存一致性策略

在移动客户端建立缓存可以提高移动数据库系统的性能,也会带来服务器上的数据和缓存中的数据不一致的问题.针对这一问题,文中分析了已有解决方案的不足,建立了基于Agent的缓存系统模型.在此基础上提出一种缓存管理方案,充分考虑了移动环境的特点,对移动客户端进行分组管理,利用Agent 技术解决了缓存失效问题.最后将该策略与传统经典策略进行分析比较,通过模拟实验表明该原型相对于传统缓存失效解决方案具有更好的性能.     

基于标记的缓存协作分布式Web服务器系统

介绍了提高Web服务器性能的前沿技术--分布式Web服务器系统,讨论了现有各种方案的优缺点,在此基础上提出一种新的分布式Web服务器系统.该系统使用基于标记的缓存协作用户请求分发方法(tag based cache cooperative Web requests distribution,简称TB-CCRD),通过前端机把系统中各个Web服务器的缓存组织成一个大的虚拟缓存系统,提高系统的整体缓存命中率,缩短了请求的响应时间;通过分布式处理TCP连接转交来消除前端机的性能瓶颈;利用标记通告URL在缓存中的位置,避免了额外的系统内部通信.从而得到了一个可扩展的高性能分布式Web服务器系统.     

?基于节点缓存的网络服务器性能分析与优化

在用户数量庞大和用户数据类型复杂的情况下,网络服务器存在不同类型服务器之间的数据交互、负载均衡调度、用户数据串行处理和服务器性能等问题。为此,提出一种基于多层节点缓存结构的服务器性能分析和优化方法。该方法将网络服务器按功能划分为多层结构,对每层结构进行分析,分别采用不同的节点缓存策略优化服务器。实验结果表明,优化后的服务器可以更合理地利用资源,性能得到提升。     

移动计算环境下的同步模型研究

结合缓存技术和移动数据库技术,在现有的同步模型的基础上,提出了一个改进的同步模型--基于Web内容和数据集同步的同步复制模型,满足了移动计算的要求.客户端缓存部分数据和网页,允许在网络断连的情况下仍可以在客户端操作,通过同步模型的同步,保持客户端与服务器之间的数据的一致性.     

基于集群节点间即时拷贝的会话同步技术研究

集群会话同步技术目前主要有如下几种：基于Cookie的会话同步,基于数据库的会话同步,基于分布式缓存的会话同步.在以上会话同步技术的基础上,提出了一种基于集群节点间即时拷贝的会话同步技术,将会话标识信息存放在客户端中,避免了在客户端中存放完整的会话信息,从而可防止用户身份信息暴露的安全隐患;同时,在客户端向服务器发送请求的过程中,只携带会话标识信息,而不是完整的会话信息,传输的数据量将大大减少,提高了客户端对服务器的访问效率;各集群节点间同步会话信息,不需要从数据库中获取会话信息,避免了频繁使用数据库带来的性能瓶颈;也不需要使用专门的会话缓存服务器,减低了开发和部署成本,并具有良好的应用前景.     

集群缓存服务器和光盘库的通信实现

针对光盘库文件被客户大量访问的特点，在光盘库前端加入集群代理缓存服务器。使用数据库服务器作为光盘库和缓存服务器的通信中介，选择合适的数据库软件MySQL，建立合乎要求的关联表，用MySQL自带的函数和SQL语言编写程序实现和数据库、机械手的通信。     

Cache-Based Synchronization in Shared Memory Multiprocessors

In shared memory multiprocessors, efficient synchronization is imperative to assure good performance. There are two aspects to the “cost” of a synchronization operation: the first is the waiting time at synchronization points, and the second is the intrinsic overhead in performing the operation. The overhead has two components. The first component deals with contention resolution for synchronization operation among competing processors. The second component deals with the shared data accesses that the processor has to perform once it enters a synchronization region. We present a mechanism to reduce the overhead of performing synchronization operations in a cache-based shared memory multiprocessor. The mechanism is based on the intuitive notion that parallel programs invariably use synchronization operations to govern the access to shared data. Traditional multiprocessor cache protocols treat synchronization accesses the same way as normal read/write memory accesses, leading to inefficiencies in performing synchronization operations which ultimately limit the scalability of such systems. The key idea in our approach is to combine synchronization with the coherence maintenance for the cached data. Each cache line maintains states for synchronization as well as for cache coherence, and the cache protocol ensures the correctness of the synchronization operations and the coherence of the data at these synchronization points. To assess the performance gain due to the proposed mechanism, simulation studies are performed using a workload model that represents a dynamic scheduling paradigm which forms the core of several parallel programs. Results from simulation studies show that the proposed cache-based synchronization performs significantly better than traditional cache coherence approaches.     

Inferential Queueing and Speculative Push

Communication latencies within critical sections constitute a major bottleneck in some classes of emerging parallel workloads. In this paper, we argue for the use of two mechanisms to reduce these communication latencies: Inferentially Queued locks (IQLs) and Speculative Push (SP). With IQLs, the processor infers the existence, and limits, of a critical section from the use of synchronization instructions and joins a queue of lock requestors, reducing synchronization delay. The SP mechanism extracts information about program structure by observing IQLs. SP allows the cache controller, responding to a request for a cache line that likely includes a lock variable, to predict the data sets the requestor will modify within the associated critical section. The controller then pushes these lines from its own cache to the target cache, as well as writing them to memory. Overlapping the protected data transfer with that of the lock can substantially reduce the communication latencies within critical sections. By pushing data in exclusive state, the mechanism can collapse a read-modify-write sequences within a critical section into a single local cache access. The write-back to memory allows the receiving cache to ignore the push. Neither mechanism requires any programmer or compiler support nor any instruction set changes. Our experiments demonstrate that IQLs and SP can improve performance of applications employing frequent synchronization.     

基于操作日志的完井数据同步模型

同步技术是提高移动数据库系统性能的一项关键技术。依托完井移动平台,结合完井业务数据,提出一种基于操作日志的移动数据同步处理模型,重点分析了该模型中的日志序列的生成以及冲突的消解,并给出了具体的实现算法。该模型允许移动终端在断接状态下对本地副本数据进行操作,并通过移动事务日志记录用户行为,当重新连接时,根据服务器返回的日志序列进行同步处理,使系统最终收敛于一致性状态。同时还引入了日志合并、时间戳等方法,有效减少了移动终端的资源消耗,提高了同步效率。实验表明该算法能快速高效地完成客户端与服务器之间的数据更新与交互。     

移动数据库中基于语义的移动子集的构造与替换

本文针对移动数据库中缓存的特殊性,提出了移动子集的概念.移动子集是基于语义的客户机上的缓存;它能够减少移动客户机和服务器间的通讯开销,并能让客户机有更好的自治性,有效地支持客户机的断接操作.本文讨论了基于语义的移动子集的构造及其替换策略.     

基于缓存优化的移动边缘计算资源分配策略

移动边缘计算研究中,边缘服务器通过缓存任务数据可以有效节约计算资源,但如何分配缓存资源解决边缘服务器的竞争关系,以及能耗和效益问题,达到系统性能最优是一个NP难问题。为此提出基于缓存优化的在线势博弈资源分配策略OPSCO(online potential-game strategy based on cache optimization),采用新的缓存替换策略CASCU(cache allocation strategy based on cache utility),最大化缓存的效用。通过优化边缘服务器的效益指示函数,将缓存替换代价等因素与李雅普诺夫优化、势博弈以及EWA(exponential weighting algorithm)算法结合,对边缘服务器的竞争关系建模,进行势博弈相关证明和分析。仿真结果表明,OPSCO相比于其他资源分配策略,可以明显提升任务完成率和缓存效用,并降低设备能耗和时间开销,解决了移动边缘计算在线缓存场景中的资源分配以及数据缓存问题。     

基于ECC带缓存的快速SSL握手协议

标准安全套接层(SSL)握手协议带宽开销大且网络数据通信效率低。该文提出一种基于椭圆曲线密码体制、带缓存的快速SSL握手协议。该协议将服务器端的配置和初始会话时建立的各种协商参数存储于客户端,减少了会话协商时的通信流量。实验结果表明,使用该协议能节省约20%的网络流量,提高了文件传输效率。