一种用于虚拟集群的镜像按需分发框架

虚拟集群部署过程中,大量的镜像数据传输导致启动时间过长,可扩展性和效率受到影响。提出了镜像按需分发框架,根据虚拟机启动和运行过程中只对有限数据块访问的特性,仅传输虚拟机启动和运行所需数据块,避免了存储节点和网络瓶颈问题。进一步,提出了差异化的数据块划分方法,兼顾了镜像读写性能和分发效率：去冗余处理采用大数据块,提升管理效率和存取性能;采用小数据块划分启动区数据,提高传输效率。对于50个镜像的分发实验表明,相比于全镜像分发,按需分发速度可以提升13~22倍。     

云环境下虚拟机集群系统动态负载均衡机制

针对传统的物理集群系统无法灵活应对大型互联网应用的问题,提出一种云环境下虚拟机集群的综合负载均衡机制。该方法首先定期地采集集群中虚拟机节点的CPU、内存、连接数、响应时间,以及所在物理主机的负载状况等指标信息,然后加权计算节点的综合负载并得出其权值,最后通过调度器进行任务请求的合理分配,从而解决了传统集群系统负载不均且不能适应多变的网络环境等诸多问题。实验结果表明,与加权轮询法(WRR)和加权最少连接法(WLC)调度方案相比,该机制能够在并发量较大时维持较低的响应时间,并能够根据集群中综合负载的状态实时地增加或减少虚拟机数量,通常在5s之内达到整体集群的负载均衡。     

虚拟环境下Web服务动态负载均衡策略改进

为了提高Web服务集群的伸缩性和自动化能力,从虚拟化和负载均衡两方面研究集群系统,对现有负载采集策略做了改进,设计并实现了一种可根据负载值自动控制集群规模的模型XCluster。新模型运行在Xen提供的虚拟化环境中,实时监视宿主机层和虚拟机层的负载状态,随着集群系统总负载的增长,逐渐引入新的虚拟机来扩大集群规模,同时将任务合理分配到各个虚拟机节点上;当总负载下降时,逐渐关闭虚拟机缩小集群规模,释放出来的硬件资源又可以提供给其他集群系统使用。理论分析和实验结果表明,XCluster只需占用很少的网络通信量完成信息收集和命令下达,能够充分利用虚拟机易于管理的优势完成后端节点的调度,并且在任务总量相同的情况下,使用尽可能少的集群节点来执行任务。     

基于虚拟化技术的私有云计算平台设计

为提高分布式集群系统的硬件资源利用率,避免闲置设备造成的经济损失,结合虚拟化技术,提出了一种基于多种框架技术的私有云平台实现方案.该方案整合底层硬件资源,实现了对资源的按需分割、动态分配及动态迁移,并针对传统的虚拟机部署方法中的负载不均衡问题,提出了基于动态分配决策的虚拟机部署机制,该策略根据虚拟机资源的特点,结合现有物理节点的负载情况,对虚拟机进行了动态部署.最后设计实现了灵活性强、可扩展性能好的私有云计算服务平台,以石油勘探中的傅里叶有限差分叠前深度偏移为测试用例进行了应用测试,证明了私有云平台的可行性和有效性,并对虚拟机的部署机制进行了测试.实验结果表明,动态分配决策能够在部署大量虚拟机的同时,较好地保持私有云平台的负载平衡.     

基于免疫连通模型的多路径传输选择算法

为解决无线传感器网络（WSN）中节点部署不均匀造成的节点能量消耗大、数据传输可靠性低的问题,提出了一种基于免疫连通模型的多路径传输选择算法。当数据传输发生故障时,免疫机制被用来选择路径的适应度函数,从而达到优化传输路径和减少节点能耗的目的。实验从网络寿命、端到端传输延迟、覆盖率、传输可靠性、载荷分布等指标对算法进行评价。实验结果显示,所提算法可更好地平衡负载,延长网络的生命周期,以及保证数据传输的可靠性。所提算法可以应用于对能量效率、可扩展性、延长网络寿命和降低网络开销有较高要求的传感器网络设计。     

基于免疫连通模型的多路径传输选择算法

为解决无线传感器网络（WSN）中节点部署不均匀造成的节点能量消耗大、数据传输可靠性低的问题，提出了一种基于免疫连通模型的多路径传输选择算法。当数据传输发生故障时，免疫机制被用来选择路径的适应度函数，从而达到优化传输路径和减少节点能耗的目的。实验从网络寿命、端到端传输延迟、覆盖率、传输可靠性、载荷分布等指标对算法进行评价。实验结果显示，所提算法可更好地平衡负载，延长网络的生命周期，以及保证数据传输的可靠性。所提算法可以应用于对能量效率、可扩展性、延长网络寿命和降低网络开销有较高要求的传感器网络设计。     

无线传感网中能量有效的免碰撞MAC协议

无线传感网络普遍使用CSMA/CA机制和二进制指数退避算法避免碰撞。提出了一种能量有效的免碰撞MAC协议ERC。该协议将数据传输划分为协商和节点排队传输两个阶段,通过碰撞避免、节点休眠和批量传输机制提升吞吐量并节省整体能耗。理论分析和仿真表明,该协议在各种负载情况下都能明显提升网络的吞吐量与能量效率。     

TDDS:基于虚拟集群系统的任务部署与调度

利用虚拟机的灵活性和快速部署能力,设计并实现了任务部署与调度系统(task deployment and dispatch system,TDDS).TDDS能够根据用户的需求,为用户的计算任务提供可以进行资源配置的集群计算环境,满足了用户对不同操作系统、不同应用程序和不同计算资源的需求.TDDS还使用了负载均衡策略,以提高物理集群资源的利用率.提出了两种虚拟机部署策略,用以加快虚拟集群部署的速度.TDDS尽量控制虚拟机系统镜像的大小和访问频率,以提高部署的效率.实验表明,TDDS系统能够快速灵活地部署用户所需要的计算环境和计算资源,负载均衡的调度策略也切实提高了物理集群处理任务的能力,提高了集群的使用率.     

一种自适应无人机集群网络恢复方法

为解决无人机集群网络因节点失效造成网络性能和网络可靠性下降的问题，提出了一种自适应无人机集群网络恢复方法。通过信号稳定性和链路负载度对集群内部的通信代价进行评估，并结合图论构建无人机集群网络通信模型。同时，通过鲸鱼算法对灰色滚动预测进行优化，利用优化后的预测模型对通信代价进行提前评估。算法根据通信代价矩阵的预测值找到待恢复节点之间的最短路径，并利用负载均衡算法对恢复后的路径进行优化，实现无人机网络的性能恢复。仿真结果表明，该方法在无人机集群网络失效时可以快速进行拓扑重构，恢复通信节点之间的链路连接，并使网络具有良好的生存性和抗毁性。     

基于负载预测的虚拟机动态调度算法研究与实现

在云计算系统中为了实现负载均衡和资源的高效利用,需要在虚拟机粒度上对云计算系统进行调度,通过热迁移技术将虚拟机从高负载物理节点迁移到低负载物理节点。把负载预测技术和虚拟机动态调度技术相结合,提出了LFS算法,通过虚拟机历史负载数据对虚拟机未来的负载变化情况进行预测,然后根据预测结果对虚拟机进行调度,能够有效地避免云计算系统中高负载物理节点出现,实现负载均衡,提高资源使用率。     

水声传感器网络中的节能路由协议改进算法

在大规模三维水声传感器网络中,针对节点能耗和网络传输效率的问题,本文基于节点定位和LEACH算法,提出了一种适用于水声通信传感器网络路由算法,该算法采用定位、聚类、唤醒和排列的思想,首先通过定位,确定节点的位置信息,再通过聚类方法,使水下的节点分成不同的簇,形成节点休眠及唤醒的单元.在数据通信过程中,通过及时唤醒簇单元,使需要利用的簇节点及时被唤醒,处于活跃状态,而暂时不被需要的节点进行休眠,从而达到节能的效果.而在簇内传输时,考虑了节点的剩余能量信息,选择最优节点进行信息传输.仿真实验表明,该算法能够提高网络的整体寿命时间.     

一种新型基于分簇的能量高效数据收集和融合协议

提出一种能量高效的数据收集和数据融合协议(CEDGAP),它基于分簇路由机制,在网络分簇形成之后加入了簇内节点度的控制机制,网络中将会产生一定数量的休眠节点和休眠区域,在数据传输阶段,这些休眠节点不发送数据,它们与处于同一休眠区域的节点在不同轮次间交替被唤醒并往簇头发送数据.文章分析了CEDGAP的影响因素以及协议的时间复杂度.NS-2仿真结果显示,与LEACH相比,CEDGAP提高了网络能耗负载均衡性能,延长了网络生命期.     

一种基于PCI总线的反射内存卡设计

设计了一款基于PCI总线的反射内存卡。在FPGA中设计了数据存取控制逻辑、SDRAM控制逻辑,避免了内存冲突,实现内存共享;利用FIFO进行数据缓冲,提高了数据传输速率;设计了数据包格式,以支持组建反射内存网络;采用光纤接口传输数据,串行传输速率达1.0625 Gb/s。开发了基于Windows的设备驱动程序,提供了Windows API函数。仿真实验表明,该卡能够完成不同节点间的实时传输。     

基于802.11ah井下监测传感网的RAW重分组研究

现有的ZigBee、超宽带、WiFi等井下无线传感网通信技术或传输距离短,或传输速率较低,或覆盖范围与接入设备数量受限,而IEEE 802.11ah协议满足井下无线传感网对传输范围、功耗、网络容量、传输速率等的要求,可用于井下监测传感网传输周期性监测数据。针对802.11ah协议中MAC层标准限制接入窗口(RAW)机制在进行传感节点分组时不灵活、易导致组间负载不平衡的问题,提出了一种基于时延优化的RAW重分组方法:根据数据包预计传输时间对所有传感节点重新分组,通过3次分组来减少RAW组内节点碰撞、降低传输时延。为实现RAW重分组,提出了关联标识符(AID)分组重分配方法:采用部分传感节点断开关联的方式,按重分组后的RAW组分批次为节点重新分配AID,并将AID与节点MAC映射,从而减小RAW重分组时间开销,避免AID重分配过程中因数据无法传输而导致网络性能下降。仿真结果表明,随着井下监测传感网中传感节点增多,RAW重分组方法较标准RAW机制的网络时延更小、吞吐量更大、丢包率更低,且重分组过程对网络性能影响较小。     

一种新颖的传感器网络聚类路由协议

提出了一种能量有效的基于聚类的传感器网络路由协议—EEHCA（an Energy-Efficient Hierarchical Clustering Algorithm for wireless sensor networks）。该协议通过最小化通信能量消耗并在所有节点之间实现能量消耗负载平衡的方式,达到了延长传感器网络生存时间的目的。协议提出了一种新颖的簇首确定机制,该机制可以避免感知区域内的节点进行频繁的簇首选举,从而节约了能量。为提高传感器网络的容错性能,引入了备用簇首的概念。在簇首与基站通信方面,采用多跳传输的方式进行,从而避免了距离基站较远的簇首进行长距离通信时所造成的能量过早耗尽的问题。仿真结果表明提出的协议拥有比LEACH和HEED协议更长的网络生存时间。     

一种基于传输容量控制的DTN动态分段编码路由算法*

针对时延容忍网络（DTN）中基于动态分段编码的路由算法DSNC存在的数据冗余编码和节点投递成功率低的问题,提出了一种基于传输容量控制的DTN动态分段编码路由算法NC-TCC。在源节点处,采用AONT矩阵对分段中的数据包进行编码,以减少数据重复编码的次数;在中间节点处,利用构造的节点运动模型计算当前连接的传输容量,并在满足传输容量的前提下按照优先级从高到低的顺序选择合适数量的数据包进行编码,以提高节点投递成功率。仿真结果表明,提出的算法能够有效地减少数据冗余,提高传输效率。     

无线传感器网络中移动节点辅助的数据采集效率优化研究

为了提高无线传感器网络中数据采集效率,提出了一种基于节点分级的混合多跳数据采集（hybrid multi-hop data collection,HMDC） 算法。该算法首先基于数据量将所有节点均匀划分成簇,然后在簇内采用节点分级的思想进行数据的多跳传输,最后使用移动采集器沿着最短路径访问簇头节点,对指定节点进行数据集采集。仿真结果表明,HMDC算法有效地提高了数据采集效率,均衡了能量消耗,延长了网络的生命周期,且更加适用于较大规模的数据采集。     

无线传感器网络中节能与隐私保护范围查询

针对无线传感器网络中范围查询高隐私性与低能耗的要求,提出了一种节能的安全范围查询处理算法EPRN。EPRN对数据查询过程与上传过程进行分离,避免了所有节点将自身感知数据传输至存储节点或基站,大大降低了网络传输过程通信量,延长了网络寿命。运用前缀成员验证、数据加密等技术对感知数据以及查询范围进行处理,从而达到隐私保护的目的。理论分析和仿真实验显示,EPRN在保证数据隐私性的同时具有更好的节能性。     

一种能量有效的WSN路由协议

无线传感器网络中节能是首要考虑的问题。有效地延长无线传感器网络的生存时间,达到传感器节点的负载均衡是无线传感器路由网络路由协议的设计目标。由于LEACH协议存在在簇头节点的选举中未考虑节点的能量因素、簇头节点在空间上分布不均及所有簇头节点直接与Sink进行远距离数据传输过程中能量消耗过多等不足,本文提出了一种改进型的节能路由协议LEACH-ZED。LEACH-ZED采用区域划分的方式,综合考虑节点能量与到Sink节点的距离,进行簇间的多跳传输,大大改善了LEACH协议的一些缺陷。仿真表明,改进后的协议有效延长了网络的生存时间,降低了整个网络的能耗,从总体性能上看优于LEACH协议。