供动态无锁数据结构使用的资源窃取型无锁内存池

动态内存管理的问题对无锁动态数据结构的性能尤为关键,因为多线程环境下的动态内存管理涉及开销较高的同步操作。提出一种构建用于动态无锁数据结构的内存池的方法来减少动态内存使用和与之相伴的动态内存管理开销。该方法通过平衡线程的动态内存消耗来减小内存开销,利用本方法构建的内存池基于线程私有的支持节点窃取的无锁循环队列。本方法具有以下优点:a)用本方法构建的内存池是无锁的;b)能够平衡线程的堆内存消耗;c)可以方便地与动态无锁数据结构集成。实验结果显示,用该方法构造的资源窃取型内存池扩展性较强,且能够在高负载下有效降低无锁数据结构的堆内存消耗和操作执行时间;平衡算法在很大程度上决定内存消耗量,内存池在高负载下的扩展性也受到它所用的数据结构自身多线程访问性能的影响。     

基于树型结构的共享文档副本的语义一致性维护

锁操作在实时协同编著系统中用于共享文档副本的语义一致性维护.针对已有线性结构文档中锁操作转换算法效率低下的问题,对文档采用树型结构的表示方法,在文档的不同层级引入可选锁机制,并提出一个新的锁操作转换算法TreeLock_GOTO,大大提高了锁操作转换算法的执行效率.     

集成用户可定制锁和操作转换的并发控制方法

锁是一种用于分布计算和数据库系统的传统的并发控制方法,它通过将对共享对象的修改访问权在某一时间内授予唯一的访问者,以使对共享对象的访问得以串行化;操作转换方法是一种用于实时协同系统中一致性维护的方法。这两种方法均不能完全解决数据一致性问题。论述了锁机制和操作转换在一致性维护中的互补关系,提出了一种用户可定制的锁方法,并将该锁方法与操作转换结合起来应用于全复制式的协同环境中。用户可定制的锁机制集成操作转换方法具有可靠性高、响应速度快和非阻塞的特点;用户动态定制加锁粒度可以保证最大程度的并发性。该方法有效地解决了实时群件系统中一般的一致性问题和特定上下文的一致性问题。     

分布式本体的构建与一致性维护方法

本体已经成为在语义Web环境下呈现和管理知识的重要手段。目前针对单个本体的创建、发布、浏览、编辑和存储等方面的研究已经较为成熟;随着知识规模的不断增大,在分布式环境下构建本体也已成为一种流行的方案。然而,分布式本体的构建受到多用户协同与一致性维护等问题的挑战。针对这种情况,提出一种分布式本体的协同构建与一致性维护方法,该方法以层次化的分布式本体组织形式来构建大规模的本体。在此基础上,该方法归纳了在本体构建过程中所涉及到的针对概念引用关系的编辑操作,并给出了相应的约束。另外,该方法还提出了在概念变更时的协同一致性维护方案。最后,通过模拟本体编辑人员对本体的编辑操作集合,实施了冲突检测、冲突消解和更新操作的实验。其结果表明,针对分布式本体的协同一致性的维护时间与单个本体的维护时间基本保持一致。     

基于图像共享的分布式协同排版系统的设计与实现

针对服装裁片手工排版中实际出现的重复操作、资源无法共享等问题,本文设计并实现了一个基于图像操作的协同裁片排版系统,介绍了系统的协同工作原理和在协同工作过 程中数据交换更新的方法。对于协同工作中出现的冲突问题,提出了对象锁和区域锁并用的解决方式。系统已经应用于服装生产公司,运行效果良好。     

本体协同演化冲突检测与消解方法研究

随着本体数量的不断增加和语义Web的发展,多用户本体协同操作成为发展的必然趋势,但是在共同协作的本体环境中总是充斥着各种冲突,所以协同演化冲突检测和消解是亟需解决的一个问题.提出了一个分类检测并消解演化冲突的结构化方法,根据演化冲突的复杂程度分为直接冲突、衍生冲突和不一致冲突,针对不同类型冲突的特点构建相应的协同演化冲突检测算法,最后通过判断演化冲突对中是否存在可删操作和寻求最大一致子序列进行冲突消解,使得多个本体演化意图并存,最终实现本体协同演化的目标.该算法在一定程度上提高了本体协同演化的效率,为开放环境下大规模本体演化的进一步发展奠定了基础.     

无锁并发二叉搜索树的实现

针对异步共享内存模型下的并发搜索二叉树（BST）数据结构,提出了一种新的无锁实现方法。通过一种有效的节点重用策略,使得删除操作是无等待的,插入操作是无锁的。实验数据表明,该数据结构是高度可扩展的而且在高负载下能提供很高的吞吐量。     

雷达兵作战计划协同制定系统锁机制研究

加锁是分布式协同编辑系统中防止并行操作中出现冲突的一种重要手段.本文针对基于GIS组件的雷达兵作战计划协同制定系统的特殊要求提出一种加锁机制,用户可以将图层锁、对象类型锁、区域锁和对象锁交叉使用.这种锁机制是一种细粒度和粗粒度的结合,使用户间的协作更加灵活.     

一种服务端驱动的无锁的文件元数据操作方法

当前的大规模存储系统提供大量的聚合I/O带宽,但并没有实现高度的元数据扩展性以管理分布于成千上万存储节点之上的文件。本文提出服务端驱动的无锁元数据操作来改进文件元数据操作的扩展性。服务端驱动技术简化了一致性维护,无锁技术既避免了资源冲突,又增进了元数据操作的并行性。实现了文件创建、删除操作。实验结果表明,该方法能显著提高系统的性能和扩展性。     

二维协同工作空间的并发操作加锁协议

提出一种用于在二维工作空间中协同作业的并发操作加锁协议和相应的锁调度算法,协议采用悲观锁,以抽象的二维空间为并发操作的对象,支持任意锁粒度,具有无死锁性质．加锁协议和算法存一个实时分布式协同绘图系统中实现．协议的实现采用多Agent系统模型。将面向Agent的程序设计中Agent的情绪值的概念用于控制锁的释放和调度,支持并发操作者之间的主动协同和细粒度感知．     

SAN中的分布式锁机制

总结了当今关于在SAN中的互斥机制的研究,认为将互斥信息完全分布到共享设备和各个互斥节点上是其未来的发展方向．现存的一个分布式锁机制使用双链表组织SAN中的各节点,因此具有节点间传递消息效率低的缺点．为此提出了一种网状结构,并给出了它的相关算法和容错设计以及性能分析．通过模拟实验证实了使用网状结构来组织节点可以大大提高消息传递的效率．网状结构也可以应用于其他需要广播消息但又信息分布的应用中．     

提高实时内核对实时任务响应时间的新方法

提出了一种延迟锁方法,以减小实时内核对周期性实时任务的响应时间。该技术的基本策略为：只让那些不影响实时任务的非实时任务进入非抢占临界区。为实现该策略,引入了定时器中断预测和锁持有时间的概念。此外,还设计了一种用于该策略的紧急定时器。最后将该策略原型在Linux2.6内核中实施,实验结果显示,在最差的情况下,Linux对实时任务的响应时间比原来降低了23％,同时,对非实时任务的响应时间比原来增加20％。     

高效而精确的锁别名分析方法

锁别名分析能够得到锁指针变量的指向信息,有效的锁别名分析可以更好地辅助数据竞争分析和死锁分析.现有锁别名分析往往采用保守的方式处理,进而影响分析结果的准确性.针对这一问题,提出了一种锁别名分析方法,该方法首先使用GCC插件获取SSA形式的中间代码,然后对中间代码进行预处理以获得与锁、函数指针操作相关的语句,最后对预处理后的程序使用本文提出的FP_LOCK算法进行准确的流敏感、上下文敏感分析.实验结果表明该方法能精确地确定锁别名,并且经过预处理后的FP_LOCK算法对分析大程序平均有9.95倍的加速比.     

Kronos: towards bus contention-aware job scheduling in warehouse scale computers

While researchers have proposed many techniques to mitigate the contention on the shared cache and memory bandwidth, none of them has considered the memory bus contention due to split lock. Our study shows that the split lock may cause 9X longer data access latency without saturating the memory bandwidth. To minimize the impact of split lock, we propose Kronos, a runtime system composed of an online bus contention tolerance meter and a bus contention-aware job scheduler. The meter characterizes the tolerance of jobs to the “pressure” of bus contention and builds a tolerance model with the polynomial regression technique. The job scheduler allocates user jobs to the physical nodes in a contention aware manner. We design three scheduling policies that minimize the number of required nodes while ensuring the Service Level Agreement (SLA) of all the user jobs, minimize the number of jobs that suffer from SLA violation without enough nodes, and maximize the overall performance without considering the SLA violation, respectively. Adopting the three policies, Kronos reduces the number of the required nodes by 42.1% while ensuring the SLA of all the jobs, reduces the number of the jobs that suffer from SLA violation without enough nodes by 72.8%, and improves the overall performance by 35.2% without considering SLA.     

基于智能型加密锁的高强度软件加密模型

研究一种基于智能型加密锁的软件加密模型,该模型分为PC模块、加密锁模块和通信交互与加密处理模块。通过以下两点保证软件的安全性:第一,将软件核心算法的关键程序段运行于加密锁内部CPU、核心参数存入加密锁内部存储器并进行通信加密来实现软件程序的硬件化;第二,使用加密锁制造技术实现硬件不可复制性。基于对目前加密锁的运算、通信及加解密性能测试提出一种将核心算法分布到PC和加密锁的分配原则及方法,确保软件的性能不受影响,保证了该模型的实用性。实际应用证明,在保证安全性的同时,该模型可方便地进行软件推广和应用,对一般软件加密普遍适用。     

基于结构特征量化的本体模块化划分研究

针对大规模本体模块化划分问题,从本体结构与复杂网络的相似性分析入手,根据本体语义和网络结构特征将其转换为对应的概念网络。提出衡量本体中节点局部中心度和边的语义连接强度的量化标准,用于选取核心节点和度量边权重,得到显式表示本体语义和结构特征的无向加权层次网络,将其建模为具有不同位势的电路网络,利用最大位势差法划分本体模块。实验结果表明,该方法能够在线性时间内得到质量较高、适合匹配应用的本体划分。     

基于高并发的分布式系统幂等设计

随着数字生活不断发展,分布式系统被广泛用来解决高并发等一系列问题。为了保证数据的准确性和一致性,分布式系统需要做幂等控制。通过分析对比各服务端幂等设计方法在高并发场景下的性能表现,提出一种改进的分布式锁设计方法。该方法主要解决由于集群服务主节点宕机可能造成分布式锁失效的问题,通过探讨RedLock算法方案及争论,提出对高并发请求二次拦截的理论,并将失效的锁通过消息队列服务进行通知,实现锁失效问题的排查以及服务监测治理。经实验测试表明,该方法实现了对失效锁的拦截,在高并发场景下有良好的性能表现,为分布式系统幂等设计提供了可行性方案。     

基于USB加密锁的软件防盗版方法

为解决现有软件防盗版方法易于破解和使用不便的问题,设计实现一种基于USB加密锁的软件防盗版新方法。该方法先在USB加密锁内写入一个用户密钥,在软件第一次启用时将USB加密锁内的唯一性密钥和用户密钥同时写入计算机注册表中,在软件运行过程中定时比对USB加密锁和计算机注册表中2个密钥的一致性,由此判断用户的合法性。将该方法用于某商业软件,结果证明其可以有效防止盗版行为。     

USB汽车智能防盗器的设计方法

提出了一种基于USB技术的汽车智能防盗器的设计方法。防盗器能够通过USB接口读取认证密码来控制汽油油泵,从而有效提高了密码传输的安全性,弥补了遥控防盗器的安全漏洞。     

协同图形图像编辑系统中对象锁与区域锁的并行

在分布式协同编辑系统中,为了防止并行操作中出现冲突,常常用到加锁的机制.分布式协同图形图像编辑系统是协同系统中一个特殊的类,因此有特殊的加锁方式.本文提出一种新的不但能够给对象加锁,而且能够给区域加锁的锁机制.在这种锁机制下,用户可以自由地选择给一个图案对象加锁或者给一个工作区域加锁.这是一种细粒度和粗粒度的结合,既有利于减少加锁时系统的负载,又有利于方便用户的操作.这个机制已经应用在我们的CoDesign系统.