基于矩阵运算的最小冗余存储再生码MSRRC研究

分布式存储系统常常使用纠删码冗余技术提高数据的安全性和可靠性,从而使系统具有自修复失效数据的能力,但传统纠删码在修复失效节点时需要传输的数据量较大。再生码是纠删码的一种改进形式,它的主要特点是无需下载整个数据文件就能恢复单个节点数据,从而有效减少了数据修复时的网络带宽。相关文献证明数据修复时存在最小存储再生点(MSR),由此提出最小冗余存储再生码MSRRC。本研究主要采用数据矩阵和修复矩阵实现MSRRC再生码,通过实例详细给出再生码的实现过程,并理论证明其正确性,最后仿真实验验证了MSRRC的有效性。     

基于稀疏随机矩阵的再生码构造方法

针对已有的再生码编码方案的运算是基于有限域GF（q）、运算复杂度高、效率低的问题,提出了一种将GF（2）上的稀疏随机矩阵和乘积矩阵框架相结合的再生码构造方法。首先,将文件数据矩阵式排布后根据编码矩阵进行行异或运算;其次,节点失效后,参与帮助节点根据失效节点的编码向量编码本地数据并发送至修复节点;最后,修复节点根据接收到的数据译码出失效节点原有的数据。实验结果表明修复带宽至多只有传统纠删码修复方案的1/10,相比基于传统范德蒙编码矩阵的再生码,编码速率提升了70%,译码恢复速率提升了50%,方便了再生码在大规模存储系统中的应用。     

图因子分解的故障节点快速修复

为了提高分布式存储系统中故障节点的修复效率, 提出一种新的部分重复(fractional repetition, FR)码的构造算法. 该算法利用完全图的因子分解进行构造, 称为CGFBFR (complete graph factorization based FR)码. 该算法首先对完全图进行因子分解, 分解完成以后确定完全图的因子分解个数, 根据需要存储数据块的重复度来选择完全图的因子个数, 将完全图选中的因子所有顶点当做分布式存储系统中需要存储的数据块, 然后对选中因子图的边进行标记, 标记的边当做分布式数据节点进行存储. 最后根据选中的因子的顶点和边生成编码矩阵, 在分布式存储系统中按照编码矩阵中的数据对数据块分别进行存储. 实验仿真结果显示, 本文提出的一种新的部分重复码构造算法, 与分布式存储系统中的里所(reed-solomon, RS)码、简单再生码(simple regenerating codes, SRC)以及最新的循环可变部分重复(variable fractional repetition, VFR)码相比, 在系统修复故障节点时, 能够快速地修复故障节点, 有效降低了故障节点的修复带宽开销、修复局部性、修复复杂度, 而且构造过程简单, 同时可以灵活选择构造参数, 广泛适用于分布式存储系统中.     

一类精确修复多个错误的Suh-Ramchandram码*

再生码因能有效的减少修复带宽更适用于分布式存储系统。利用干扰对齐技术,对于任意的参数 满足 且 ,Suh和Ramchandram构造了一类修复一个失效节点时,可达到最优修复带宽的最小存储再生码。 Chen和Shum证明了对于参数满足 的Suh-Ramchandram再生码,可以合作修复多个失效节点。基于Suh-Ramchandram再生码,给出了参数为 的编码结构,并说明这种参数为 的最小存储再生码为一类可修复多个失效节点的Suh-Ramchandram 再生码,而且这类码在修复单个或多个节点的失效时均可达到最优的修复带宽。     

基于简单再生码的分段编码方案

简单再生码将可容多错的RS纠删码与简单的异或运算相结合,在达到容忍任意n－k个节点故障可靠性的基础上,可以实现对单个失效节点的高效快速修复。对简单再生码的失效节点修复过程进行改进,提出一种新的基于简单再生码的分段编码方案,将f个具有相同下标的编码块分成两段,将每段中的编码块进行异或操作,生成一个新的校验块。对该方案的存储开销、磁盘读取的开销以及修复带宽开销进行性能分析和仿真实验,结果表明提出的基于简单再生码的分段编码方案在增加少量存储开销的同时,其修复带宽和磁盘读取的开销性能有了很大程度的优化,进一步验证了改进方案的正确性和有效性。     

分布式存储系统最小带宽再生码研究

分布式存储系统常常使用纠删码冗余技术提高系统可靠性.为保证一定的冗余度,系统必须具有自修复能力再生失效数据.再生码是纠删码的一种改进形式,最大特点在于无需下载整个数据文件就能恢复单个节点数据,从而有效减少数据修复时的网络带宽.相关文献证明再生码数据修复时存在极值点—最小带宽再生点(MBR),由此提出最小带宽再生码MBRC.文中从数据分布、失效数据修复和数据重构三个方面描述了实现的原理,并通过构建数据矩阵和修复矩阵实现MBRC再生码.利用实例详细给出了再生码的实现过程,并理论证明正确性,最后仿真实验验证了MBRC的有效性.     

X再生码:一类适用于云存储的准确修复编码

通过将(n,k)-RS编码和X编码结合,为云存储系统设计一类新的准确修复编码——X再生码。它具有容忍n-k个节点故障的可靠性,并且当系统中单个或者两个节点出现故障时,仅需从少量的节点下载数据块,使用简单的异或运算即可修复。对X再生码的存储代价、修复带宽、修复局部性(修复过程中需要连接的节点数)和编码率进行分析,并与RS编码、SRC以及LRC进行对比。结果显示,X再生码在一个或者两个节点故障时,修复局部性以及修复带宽上都具有显著的优势,并能达到任意高的编码率。     

应用于分布式存储系统的准循环再生码构造方案

传统纠错码编码方案能够提高系统容错能力,但在数据修复时会占用大量带宽。为此,基于循环结构,构造一种面向分布式存储系统的准循环最小存储再生码。根据该准循环再生码的冗余系数向量权重和修复带宽边界,设计一种改进的节点修复算法,证明其修复带宽在最好情况能达到最小割下界,在最坏情况下也优于最大距离可分码的修复带宽。实验结果表明,该再码构造方案不仅节省存储空间,而且具有构造简单、运算代价低和修复带宽小等特点。     

基于简单再生码的带宽感知的分布式存储节点修复优化

分布式存储系统为保证可靠性会采用一定存储冗余策略如多副本策略、纠删码策略.纠删码相对于副本具有存储开销小的优点,但节点修复网络开销大.针对修复网络开销优化,业界提出再生码与以简单再生码为代表的局部可修复码,显著降低了修复网络开销.然而,现有基于编码的分布式容错存储方案大都假设节点处于星型逻辑网络结构中,忽略了实际的物理网络拓扑结构和带宽信息.为实现拓扑感知的容错存储优化,相关研究在纠删码和再生码修复过程结合网络链路带宽能力,建立树型修复路径,进一步提高了修复效率.但由于编码和修复过程的差异性,上述工作并不适合于简单再生码修复.针对该问题,本文结合实际物理网络拓扑结构,将链路带宽能力引入到简单再生码的修复过程中,对带宽感知的简单再生码修复优化技术开展研究.论文建立了带宽感知节点修复时延模型,提出了基于最优瓶颈路径和最优修复树的并行修复树构建算法.并通过实验对所提算法性能进行了评估.实验结果表明,与星型修复方式相比,论文所提算法有效地降低了节点修复时延,提高了修复效率.     

分布式存储系统中的低修复成本纠删码

纠删码技术是分布式存储系统中典型的数据容错方法,与多副本技术相比,能够以较低的存储开销提供较高的数据可靠性;然而,纠删码修复成本过高的特点限制了其应用。针对现有纠删码修复成本高、编码复杂和灵活性差的问题,提出一种编码简单的低修复成本的纠删码——旋转分组修复码（RGRC）。RGRC首先将多个条带组合成条带集,然后利用条带之间的关联关系对条带集内的数据块进行分层旋转编码,以此得到相应的冗余块。RGRC大幅度地减少了单节点修复过程中所需要读取和传输的数据量,从而能节省大量的网络带宽资源。同时RGRC在解决单节点修复成本高的问题时,依然保留着较高的容错能力,且为满足分布式存储系统的不同需求,可以灵活地权衡系统的存储开销和修复成本。在分布式存储系统中进行的对比实验分析结果展示,与其他常用的RS（Reed-Solomon）码、LRC（Locally Repairable Codes）、basic-Pyramid、DLRC（Dynamic Local Reconstruction Codes）、pLRC（proactive Locally Repairable Codes）、GRC（Group Repairable Codes）、UFP-LRC（Unequal Failure Protection based Local Reconstruction Codes）相比,RGRC只需要增加少量的存储开销,就能降低单节点修复14%~61%的修复成本,同时减少14%~58%的修复时间。     

仿生机器鱼的动力学仿真

仿生机器鱼的研究受到各国越来越多的研究工作者的重视,并取得了一定的成果.本文着重研究了仿生机器鱼的尾鳍的动力学并建立了仿生机器鱼的运动模型,并对该模型进行了计算机仿真,研究探索了仿生机器鱼的前进速度与尾鳍摆角、摆动频率、摆动幅度之间的关系.     

多种燃料锅炉效率曲线的辨识方法

多种燃料锅炉的运行优化是钢铁联合企业节约能源的一个主要方法,但是这种锅炉的效率曲线的辨识却是一个复杂而困难的非线性最小二乘问题。借鉴大系统递阶算法的思想,本文提出了一种新的两级递阶辨识的算法。这种算法通过预估关联量,将非线性最小二乘问题转化为两级线性最小二乘问题。实验的结果证明:这种算法是一种有效的算法。     

PERCEPTION OF AREA OF INTERPOLATED FIGURES

The area perception of incomplete (interpolated) geometric figures is studied. The obtained data are discussed in order to compare them with the results of our previous experiments where complete figures were studied. The results of the present experiment support the validity of the model of area perception that is based on the concept of image function. The different contributions of the perceptual processes as well as of the cognitive processes to the area estimation are discussed.     

并发代码的继承问题

文献[1]提出了一种新的刻划并发行为的方法.本文继续讨论这种方法在面向对象的程序设计中是如何解决并发代码在继承过程中的冲突问题的.     

多台电轴系统稳定性区域之扩大

刘永清在[1]、[2]中研究了疏松桂提出的多台电轴系统的稳定性,本文应用标量函数分解法,从如何寻求尽可能大的稳定域的观点出发,研究了电力拖动自动控制系统中带平衡机的n台电轴系统的稳定性,扩大了参数稳定性区域,并给出渐近稳定性区域估计式。     

溴代胞嘧啶对三螺旋DNA稳定性的影响

研究了三螺旋ＤＮＡ中胞嘧啶被５－溴有包嘧啶取代后的稳定性问题。通过建立ＣＧＣ、ＣＧＢｒＣ,ＢｒＧＣ和ＢｒＣＧＢｒＣ４种模型。并２ＩｎｓｉｇｈｔⅡ软件包中的Ｄｉｓｃｏｖｅｒ程度进行计算模拟,骼５－溴胞嘧啶取代三螺肇ＤＮＡ分子中的胞嘧啶后,整个分子的稳定性与有所降低。同时,当用５－溴胞嘧啶取代三螺旋ＤＮＡ不同链上的胞嘧啶时,被取代链的碱基堆积能显著增高,导致分子人稳定性降低,但被取代链和相邻链同相互和     

智能优化策略的比较

智能优化是从诸多新兴学科衍生出来的前沿科学，本文研究了智能优化的策略，对计算智能策略进行了分析比较，并举出了在工程实践中用这些策略进行智能优化的实例，从中得出有意义的结论。     

人体三围特征计算的研究与实现

文中提出了一个基于多边形逼近和凸包球取的人体三围特征计算方法。首先给出了一个具有确定性的高效的多边形逼年算法，运用该算法对人体横截面边界进行特征化处理，再通过特征识别抽取人体三围的特征多边形，最后通过计算凸包的方法获取人体三围特征值。文中提出的方法已运用于一个综合化的服装ＣＡＤ系统中。     

计算机仿真系统的可信度评估

相似理论是计算机仿真的基础,它在建立仿真模型、仿真可信性评估等方面都有很好的指导作用,在文中分析相似理论中的序结构定律的基础上,将序结构定律运用于计算机仿真系统的相似评定中,并给出了具体的算法。对如何评估仿真系统的相似度问题,在理论上作了一定的研究和探讨。     

表的等价性的NP完全性的讨论

本文给出了表的等价性判定的一些结果：三元可满足性问题，表达式的ＮＰ完全性，表的ＮＰ完全性，还给出了函数依赖对表的影响，强等价性的复杂性的一些讨论。为对表的进一步研究屯指出了方向。