一种嵌入式网络摄像机的设计

本论文设计了一种基于S3C2410嵌入式网络摄像机系统,该系统以裁减后的Linux2.6作为操作系统,采用USB接口摄像头采集视频数据与MJPEG压缩,设计实现了基于复用I/O的并发视频服务器,利用Java Applet实现网页中图像的实时播放,客服端通过Web服务器可以直接用浏览器观看视频服务器发送的MJPEG视频流.     

Qtopia构架手机多媒体IPC服务器的设计与实现

本文重点阐述了IPC多媒体服务器模型实现的原理,通过对基于进程并发IPC服务器模型与基于I/O多路复用IPC并发事件驱动服务器模型优劣的分析和比较,得出在Qtopia构架下采用后者模型的理论依据。根据该模型的原理,详细论述了媒体服务器实现的方法和仲裁并发应用冲突的策略。由于该模型不适合传输大批量数据,因此通过共享内存和信号灯的结合给出了基于I/O多路复用服务器对流媒体播放的解决方案。     

基于单根I/O虚拟化的多根I/O资源池化方法

虚拟化技术在为现代数据中心提供高效的服务器整合能力和灵活的应用部署能力的同时,也对数据中心服务器的I/O系统设计提出了新的需求,现有I/O资源与服务器紧密绑定的I/O体系架构将产生成本上升、资源冗余、I/O连线复杂化等一系列问题.针对上述问题,提出了一种基于单根I/O虚拟化协议(single root I/O virtualization,SR-IOV)的多根I/O资源池化方法:基于硬件的多根域间地址和ID映射机制,实现了多个物理服务器对同一 I/O设备的共享复用,有效减少单体服务器所需的设备数量和连线数量,并进一步提高服务器密度;同时提出虚拟I/O设备热插拔技术和多根共享管理机制,实现了虚拟I/O资源在服务器间的实时动态分配,提高资源的利用效率.提出的方法在可编程逻辑器件(fieid-programmable gate array,FPGA)原型系统中进行了验证,其评测表明,方法能够在实现多根I/O虚拟化共享的同时,保证各个根节点服务器获得近乎本地直连设备的I/O性能.     

云数据中心 I/O 资源池化

近年来,云计算的发展为数据中心带来了新的应用场景和需求.其中,虚拟化作为云服务的重要使能技术,对数据中心服务器I/O系统的性能、扩展性和设备种类多样性提出了更高的要求,沿用传统设备与服务器紧耦合的I/O架构将会导致资源冗余,数据中心服务器密度降低,布线复杂度增加等诸多问题.因此,文章围绕I/O资源池化架构的实现机制和方法展开研究,目标是解除设备与服务器之间的绑定关系,实现接入服务器对I/O资源的按需弹性化使用,从根本上解决云计算数据中心的I/O系统问题.同时,还提出了一种基于单根I/O虚拟化协议实现多根I/O资源池化的架构,该架构通过硬件的外设部件高速互连接口多根域间地址和标识符映射机制,实现了多个物理服务器对同一I/O设备的共享复用;通过虚拟I/O设备热插拔技术和多根共享管理机制,实现了虚拟I/O资源在服务器间的实时动态分配;采用现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array)构建了该架构的原型系统.结果表明,该架构能够为各个共享服务器提供良好的I/O操作性能.     

视频监控存储系统的设计与实现

针对文件系统存储视频数据时存储效率低和检索性能差的问题,提出一种基于裸盘设备的视频数据专用存储方案,实现了视频数据的高效存储和秒级检索。针对多路视频流的并发写入控制,采用单线程非阻塞I/O复用技术和"乒乓缓冲"机制,避免多路视频流并发写入时的阻塞问题;针对视频监控系统媒体转发服务器的时钟漂移问题,采用基于两级索引的回馈定位技术,提高系统对服务器钟差的容错能力。系统测试结果表明,相对于文件存储,"时间索引+数据块"存储方式的视频检索效率不受数据规模大小影响,多路并发写入时,单线程非阻塞I/O复用和"乒乓缓冲"机制能有效避免阻塞现象的发生。     

Linux下套接字I/O复用模型介绍

本文介绍了I/O复用模型的产生背景以及Linux下套接字的常见集中I/O复用模型,通过具体的伪代码说明在处理套接字连接时各个模型的技术特点。     

嵌入式数字视频监控系统通用存储与检索方案

为了解决现有的嵌入式数字视频监控系统的多路视频存储与检索的结构差异,从而严重制约视频监控系统的可复用性与引起系统I/O瓶颈问题,提出一种嵌入式数字视频监控系统通用存储与检索方案.采用组件化思想构建视频存储与视频检索模块,通过设计存储调度算法减少了I/O瓶颈问题,使用检索控制策略降低了检索拥塞.与以前的系统相比在支持多路视频存储与检索方面表现出改进的性能,同时具有更好的可重用性.     

一种适合多用户并发访问的影像存储模型

针对传统的遥感影像金字塔一体化存储模型在多用户并发访问应用中的存在的问题,提出一种适合多用户并发访问的可分离式存储模型,通过数据的分布存储和访问处理任务的分解、转移,提高数据服务器的I/O性能和响应效率。实验结果证明了该模型的有效性,且模型系统具有较高的可扩展性和稳定性。     

Linux系统中网络I/O性能改进方法的研究

选择并设计高效的网络I/O模型是改善服务器性能的关键。该文通过对Linux系统中几种网络I/O模型的分析和研究,提出3种改善网络I/O性能的方法,并讨论这3种方法在Linux系统中的实现技术。实验结果验证了该方案的有效性。     

基于Socket的Windows与Linux平台异步通信

分析了I/O复用模型的原理和特点,并针对Windows与Linux平台间通信的并发数量不足的问题,提出在Windows与Linux平台间使用socket(套接字)异步通信的方法.通信采用客户端/服务器(Client/Server)模型.在该模型中,服务器端使用Linux提供的epoll接口,而客户端使用.NET提供的AsyncCallBack(异步回调)的委托方式构建跨平台的异步通信.此外,结合多线程编程方法,处理 socket 通信客户端的显示问题.从观测通信过程来看,服务器端能够同时接收多个客户端发送的数据并返回数据.实验结果表明,在Windows与Linux进行socket异步通信是完全可行的, epoll接口的使用提高了Linux服务器端的并发性,从而提高了Windows和Linux平台间网络通信的实时性.     

基于透明计算模式的I/O Server的设计

设计并实现了一个基于透明计算模式的I/O Server系统，I/O Server和I/O Client是一个在透明计算环境下，支持多操作系统远程启动和运行的网络存储访问服务I/O Manager的2个软件模块，I/O Server工作在服务器端，I/O Client工作在客户端。在透明计算模式中，各客户机硬件与操作系统分离，用户需要的操作系统的应用程序存储在服务器端。在客户机启动时，I/O Server和启动协议将I/O Client下载到端系统上运行，然后I/O Client向I/O Server发出I/O请求，I/O Server对收到的I/O请求加以分析，进行优先级分类，在优先级分时轮转调度I/O请求、操作服务器上的虚拟硬盘文件，并通过预取和缓存策略减少磁盘I/O操作，将处理结果返回给客户端，支持操作系统的远程启动，并为系统运行时的各种请求提供服务。     

Denial-of-Service attacks on PCI passthrough devices: Demonstrating the impact on network- and storage-I/O performance

PCI Passthrough is an established x86 server technology for directly assigning PCIe devices to Virtual Machines (VMs). In combination with Single Root I/O Virtualization, which enables concurrent sharing of single physical PCIe I/O devices, PCI Passthrough enables low overhead and high performance I/O virtualization. Besides server environments, the combination is also a promising approach for sharing I/O in future multi-core embedded systems. In this paper, we demonstrate that PCI Passthrough has yet-to-be-solved problems regarding performance isolation, because it is prone to Denial-of-Service (DoS) attacks. VMs executing DoS attacks on Passthrough devices can degrade the I/O performance of devices that share PCIe links with the DoS victim, which may affect concurrent VMs and the host. We evaluate how attacks on an SR-IOV capable Gigabit Ethernet NIC cause a degradation of the system’s network- and storage-I/O performance. The attacked NIC’s TCP throughput drops by 35%; other NICs that share PCIe links with the victim see degradations of 46% and 65%; performance of a host-assigned SSD degrades by 77%. We investigate what influences the severity of such attacks and introduce three protection approaches.     

影响VoD服务器I/O性能的关键因素

在讨论了基于网络视频点系统模型和通用服务器体系结构的基础上，主要分析了影响视频点播服务器性能I／O能力的几个关键因素，对存储设备的吞吐量，PCI总线速率，SCSI通道的速率和网卡的传输速度等对服务器I／O性能的影响进行了较全面，深入的分析，最后提高一种利用服务器集群的方式提高VoD系统I／O能力的方法。     

Block I/O Scheduling on Storage Servers of Distributed File Systems

This paper presents a new scheme of I/O scheduling on storage servers of distributed/parallel file systems, for yielding better I/O performance. To this end, we first analyze read/write requests in the I/O queue of storage server (we name them block I/Os), by using our proposed technique of horizontal partition. Then, all block requests are supposed to be divided into multiple groups, on the basis of their offsets. This is to say, all requests related to the same chunk file will be grouped together, and then be satisfied within the same time slot between opening and closing the target chunk file on the storage server. As a result, the time resulted by completing block I/O requests can be significantly decreased, because of less file operations on the corresponding chunk files at the low-level file systems of server machines. Furthermore, we introduce an algorithm to rate a priority for each group of block I/O requests, and then the storage server dispatches groups of I/Os by following the priority order. Consequently, the applications having higher I/O priorities, e.g. they have less I/O operations and small size of involved data, can finish at a earlier time. We implement a prototype of this server-side scheduling in the PARTE file system, to demonstrate the feasibility and applicability of the proposed scheme. Experimental results show that the newly proposed scheme can achieve better I/O bandwidth and less I/O time, compared with the strategy of First Come First Served, as well as other server-side I/O scheduling approaches.     

集群环境中影响NFS文件系统带宽的测试与分析

NFS是集群系统中提供全局文件共享的主要手段,研究影响NFS带宽的因素对于优化集群系统的性能十分重要。该文针对集群系统中I/O特征建立了NFS的带宽模型,设计和实现了基于MPI开发的并行文件系统测试工具Mpbonnie,在集群系统中测试和分析了多种因素对NFS性能的影响。结果表明,除已知的存储和网络因素外,与NFS带宽关系密切的因素还包括客户端数量、服务器文件系统类型、读写方式和服务器处理能力等。     

多阶段通用网络I/O库的研究与实现

为提高网络应用服务器的健壮性、高并发性和用户公平性,将多阶段的事件驱动体系结构(SEDA)及其负载控制策略和多级队列调度等技术应用于服务器网络I/O的处理之中,设计和实现了基于SEDA的多阶段通用网络I/O库。对基于该网络I/O库的网络服务器CServer和Apache服务器进行了对比测试,测试结果说明CServer在吞吐量、响应时间和用户公平性上较Apache服务器都有提高,反映出多阶段通用网络I/O库在一定程度上能提高网络服务器的健壮性、高并发性和用户公平性。     

Fast-path I/O architecture for high performance streaming server

In a disk-network scenario where expensive data transfers are the norm, such as in multimedia streaming applications, for example, a fast-path I/O architecture is generally considered to be “good practice.” Here, I/O performance can be improved through minimizing the number of in-memory data movements and context switches. In this paper, we report the results of the design and implementation of a high-performance streaming server using cheap hardware units assembled directly on a test card (i.e., NS card). The hardware part of our architecture is open to further reuse, extension, and integration with other applications even in the case of inexpensive and/or faster hardware. From the viewpoint of software-aided I/O, we offer Stream Disk Array (SDA) for scatter/gather-style block I/O, EXT3NS multimedia file system for large-scale file I/O, and interoperable streaming server for stream I/O.     

高性能代理服务器的实现

文章针对代理服务器需要响应大规模用户请求并转发大量远程服务器的回应数据这一需要,综合分析系统整体I/O情况,采用不同解决方法处理与远程主机的连接和对数据的收发操作,有效地解决了多线程系统中高效和稳定的矛盾,同时利用缓存技术减少系统I/O量,提出了一种高性能的代理服务器的具体实现方案。