嵌入式系统中Flash文件系统算法

主要论述了管理NANDFlash系统中直接寻址的算法实现,提出了建立节点树,底层节点动态位宽等概念,实现对不同类型闪存进行灵活可变的直接寻址,通过建立页数组实现增大文件系统的直接寻址范围也做了简要介绍.     

基于通信代价的Zigbee网状网络路由选择算法

针对Zigbee网状网络AODVjr路由算法在路由发现过程中引起的节点能耗不均衡问题,提出了一种通过有效选择转发节点,动态建立通信路径的路由选择算法.该算法在定义通信代价函数的基础上,通过限定邻居前区集合来确定待选节点集,并综合考虑待选节点的剩余能量以及待选节点转发数据至下一跳的能量损耗,选择具有最小通信代价的节点转发数据,尽可能的减小节点在路由发现过程中所引起的不必要的能量损耗.仿真结果表明,该算法能够有效地均衡节点能量、降低网络能耗、延长网络生命周期.     

基于迁移技术的云资源动态调度策略研究

现有云资源管理平台存在着瞬时资源利用率峰值易引发迁移、动态负载效果不佳等问题。依据云资源动态调度模型,提出了有效的基于迁移技术的虚拟机动态调度算法。算法将物理节点负载与虚拟机迁移损耗评估、多次触发控制、目标节点定位三者有机结合,实现云计算数据中心高效的动态负载均衡。实验结果表明,该算法优于CloudSim的DVFS调度策略,在保证应用服务水平的同时能减少虚拟机迁移次数和物理机启用数量。     

无线通信节点传输能量均衡优化算法

针对现有异构网络算法负载不均衡和网络寿命短的问题,提出一种基于能量均衡与动态调节的节点筛选算法。根据网络节点间的相邻性与链路结构特点计算节点的距离和能量,引入方向因子与能量调节因子对节点选择概率进行优化,实现网络节点的动态选择。在此基础上,利用节点的关联性选取目标路径,并通过建立节点筛选机制实时排除能量不足的节点,从而保证网络正常运行与能耗均衡。实验结果表明,该算法能有效延长网络寿命,具有较好的稳定性,并且在时间充裕的情况下具有较高的准确率与数据接收率。     

基于服务类型的动态反馈负载均衡算法*

针对现有静态和动态负载均衡算法往往存在计算服务节点负载过程中引用特征信息过少,或忽视不同类型服务对于节点负载的影响等问题,提出了一种基于服务类型的动态反馈算法。该算法统计各节点的多种负载信息,通过NECP协议实现动态反馈,并引入负载权重向量和负载能力向量计算节点的综合负载。算法在实际的仿真环境中得到了验证,说明了具有可用性和优越性。     

面向集群渲染的反馈控制负载均衡算法

针对传统集群渲染系统处理多级任务时无法实现动态负载均衡的问题,引入反馈控制思想,结合负载均衡原理,提出反馈控制负载均衡的新算法。该算法采用全局集中式负载均衡策略调度和分配任务线程,为不同的请求服务等级提供服务响应时间保障,实时动态调整集群系统各节点的负载并使其实现负载均衡。实验结果表明,系统整体性能比传统系统提高约1/3,证明了该算法的可行性和有效性。     

基于蚁群算法的WSN多路径负载均衡路由

为使无线传感器网络节点能量消耗相对均衡,在定向扩散路由算法的基础上,结合蚁群算法,提出一种多路径负载均衡路由算法。该算法利用蚁群的自适应和动态寻优能力,在源节点和目的节点之间搜索建立多条传输路径,并将节点剩余能量引入启发因子,均衡节点能量消耗。同时,运用层次分析法,赋予每条路径一定的负载分配比例,使数据总能在链路性能较优的多路径中均衡传输,延长整个网络的生命期。仿真结果表明,与定向扩散路由算法相比,该算法能够均衡节点能耗,有效延长网络寿命。     

基于粒子群优化算法的RPL负载均衡研究

针对现有IPv6路由协议在建立网络拓扑过程中未考虑负载均衡,易导致低功耗有损网络出现部分节点能量过早耗尽、链路发生堵塞等问题,提出了一种基于父节点拥塞程度及其能量损耗的粒子群优化RPL路由协议(PSO-RPL)。通过将各子节点周围所有节点中Rank值最低的节点作为父节点集,并根据父节点集中所有节点的负载因子和剩余能量构造适应度函数的基础上,PSO-RPL借助粒子群优化算法获得了各子节点的最优父节点,从而实现了所有父节点的负载均衡。仿真结果表明提出的PSO-RPL协议实现了网络负载的有效均衡,延长了整个网络的生命周期,降低了整个网络的能量消耗。     

基于主机性能度量的异构集群作业调度算法

传统经典作业度算法在集群应用中实现简单、执行效率高,但在异构集群环境下由于缺乏在线节点运行状态动态反馈能力和负载均衡能力,降低了计算资源利用率和系统吞吐率.为解决上述问题,设计了一种在异构集群环境下基于主机性能度量的作业负载均衡调度算法,该算法通过收集集群中在线节点的状态信息和作业响应时间遴选出可信节点集合,计算出各可信节点的HPM值,利用负载均衡运算规则生成候选的作业分配节点集合,最终按照预先设计的优先原则把不同作业分配至各计算节点,并更新各节点运行状态.实验结果表明,在异构集群环境下调度同类型作业时,该算法在总完成时间和负载均衡性能等指标上均优于传统经典算法.     

医院无线传感网络分区节点能耗动态均衡算法

为解决能量消耗快、使用寿命短的问题,提出一种医院无线传感网络分区节点能耗动态均衡算法。计算医院内大流数据传输产生拥挤概率,明确候选路径选取最优结果,调度拥堵概率小的大数据流,建立节点能耗模型,计算节点跳转合作间能量消耗,凭借振动补给模型补充部分节点能量。受距离影响,节点间的补给程度不同,需计算单元中簇头数量迭代关系,利用簇点间传输数据融合率,确定单元个数及各单元簇头节点个数,平衡各节点耗能。实验结果证明,动态均衡算法节点能量消耗均衡,能有效延长节点使用时间,提高网络吞吐量、缩短时延。     

基于阈值控制的损耗均衡算法设计

由于NAND Flash块的擦除次数是有限的,必须采用损耗均（Wear-Leveling）算法,使各个块的擦除次数近似均衡,以提高其使用寿命。本文对损耗均衡问题做了详细的分析,提出了一种基于阈值控制的损耗均衡算法。实验证明,该方法能有效解决损耗均衡问题。     

UBIFS损耗均衡对系统I／O性能的影响

分析flash文件系统的损耗均衡问题,指出损耗均衡的触发条件对系统I／O性能的影响。在最新UBIFS文件系统上运行测试程序,结果证明在不同损耗均衡触发条件下,系统I／O性能的最大差距超过20％。针对现有损耗均衡算法的不足提出一种改进的自适应算法。     

一种基于YAFFS2的静态磨损均衡算法设计

针对已有算法大多基于FTL(Flash Translation Layer)闪存存储体系设计,无法直接应用到闪存文件系统的情况,基于YAFFS2闪存文件系统设计了一种静态磨损均衡算法。考虑不同数据冷热属性的差异,设计了两种不同的块分配策略,在减缓最大擦除次数增长速度的同时,加强对冷数据占用块的利用;利用闪存块擦除次数在物理空间上分布的随机性,简化了块分配策略中的搜索过程,降低了算法复杂度;采用不均衡度阈值作为算法触发条件,保证良好的均衡效果。实验结果表明,算法降低了擦除次数方差,提高了闪存磨损均衡度,可有效延长闪存寿命,提高闪存存储系统的可靠性。     

磨损均衡算法在NAND Flash管理中的改进

由于Flash具有擦除次数有限、先擦后写的特点,会带来使用寿命有限的缺陷。为延长其预期使用寿命,普遍采用磨损均衡算法对各存储单元进行管理。该算法核心在每次写操作时将新数据写入到最少被使用的物理块中。本文对该算法在垃圾回收策略和对静态文件管理方式做出改进。垃圾回收时在遵照磨损均衡原则的前提下提高写入数据效率,同时增强该算法对不同类型的文件存储单元管理能力,从而达到更加有效的磨损均衡。     

基于分组—循环擦写的闪存磨损均衡算法

为延长作为终端外部存储设备的闪存介质的使用寿命, 采用分组—循环擦写的思想设计了一种闪存磨损均衡算法。该算法将闪存物理块分成若干组, 在满足态势信息快速存取要求的前提下, 使不同组中同一用户的信息存储区域循环地参与擦写。仿真实验结果表明该算法能够使得擦写操作较为均匀地发生在闪存上。     

基于随机游走的大容量固态硬盘磨损均衡算法

基于闪存的大容量固态硬盘(SSD)能够在未来取代磁盘.它有很多优点,包括非易失性、低能耗、抗震性强等.然而,基于NAND闪存的存储块自身存在有限的擦除重写次数的问题一直影响着它的广泛应用.当闪存芯片达到擦除重写的限制次数后,存储块上的数据就会变得不可靠.目前研究者们已经提出了一些磨损均衡算法来解决这个问题.但当固态硬盘的存储容量不断增大后,这些算法需要越来越多的内存容量来保证运行.文中提出一种基于随机游走的磨损均衡算法来应用在大容量的固态硬盘上,该算法能够很大程度地减少内存消耗.实验表明所需内存容量仅为BET算法的15.6%,与此同时磨损均衡的性能并没有降低.     

基于布隆过滤器的新型混合内存架构磨损均衡策略

相变存储器（PCM）凭借低功耗的优势有望成为新一代主存储器,但是耐受性的缺陷成为其广泛应用的重要障碍。现有的随机存取存储器（DRAM）缓存技术和磨损均衡分别从减少PCM写数量以及均匀化写操作分布两个角度延长PCM使用寿命,但前者在写回数据时未考虑数据的读写倾向性,后者在空间局部性较强的应用场景下存在数据交换粒度、空间开销、随机性等诸多问题。因此,设计一种全新的混合存储架构,结合最近最少使用（LRU）算法和带有时间变化的最不经常使用（LFU-Aging）算法提出区分数据读写倾向性的缓存策略,并且基于布隆过滤器（BF）设计针对强空间局部性工作集的动态磨损均衡算法,在有效减少冗余写操作的同时实现低空间开销的组间磨损均衡操作。实验结果表明,该策略能够减少PCM上13.4%~38.6%的写操作,同时有效均匀90%以上分组的写操作分布。     

一种Flash存储器静态负载平衡策略

FLASH存储器是常用的存储器件,它的不挥发特性、灵活轻便、低功耗特性等特点为嵌入式系统、移动计算机提供了良好的条件。然而,FLASH存储器必须先擦除后写入,这对存储系统的设计提出了挑战。更重要的是,它的擦除次数是有限制的。本文分析了FLASH存储器数据存储结构和物理特性,提出了一种触发式数据分类静态负载平衡策略,并在此基础上作了基于VHDL语言的仿真,收到了较好的效果。     

Enhancing security of NVM-based main memory with dynamic Feistel network mapping

As promising alternatives in building future main memory systems, emerging non-volatile memory (NVM) technologies can increase memory capacity in a cost-effective and power-efficient way. However, NVM is facing security threats due to its limited write endurance: a malicious adversary can wear out the cells and cause the NVM system to fail quickly. To address this issue, several wear-leveling schemes have been proposed to evenly distribute write traffic in a security-aware manner. In this study, we present a new type of timing attack, remapping timing attack (RTA), based on information leakage from the remapping latency difference in NVM. Our analysis and experimental results show that RTA can cause three of the latest wear-leveling schemes (i.e., region-based start-gap, security refresh, and multi-way wear leveling) to lose their effectiveness in several days (even minutes), causing failure of NVM. To defend against such an attack, we further propose a novel wear-leveling scheme called the ‘security region-based start-gap (security RBSG)’, which is a two-stage strategy using a dynamic Feistel network to enhance the simple start-gap wear leveling with level-adjustable security assurance. The theoretical analysis and evaluation results show that the proposed security RBSG not only performs well when facing traditional malicious attacks, but also better defends against RTA.     

带磨损均衡的小粒度非易失性内存管理机制

非易失性内存以其卓越的特性被视作具有巨大潜力的下一代存储设备。然而,非易失性存储单元存在写耐受度低的缺点,使其难以承受频繁的小粒度数据更新操作。文中针对非易失性存储器,提出带磨损均衡的小粒度内存分配管理系统(IWMM)。IWMM将单个内存页分割为多个基本存储单元以适应小粒度的内存分配和数据更新操作。IWMM采用定向顺序分配算法轮流地使用单个内存页中的基本存储单元,从而将小粒度写操作均衡地分布到内存页内的各个存储单元中。实验表明,对比同样致力于磨损均衡的小粒度内存管理系统NVMalloc,IWMM能将内存页的写次数降低52.6%;同时,在内存回收率高于50%的应用场景中,性能比glibc malloc高27.6%。