一种集群多媒体存储系统的研究与设计

随着网络上多媒体数据的爆炸性增长和集群技术的快速发展,设计并实现了一个基于PC集群的高性能集群多媒体存储系统（cluster multimedia storage system,CMSS）,CMSS系统采用高自治、自维护的集群策略,提高了系统的并行性和可扩展性;采用逻辑元数据管理技术,即实现了单一名字空间,又避免了单点失效;采用服务器数据备份技术,即提高了系统的数据安全性,也解决了服务器之间的负载平衡．在详细介绍了CMSS系统设计方案的同时,进行了相应的实验测试和性能分析。     

混合类型多媒体负载访问存储系统的统计学访问控制算法

混合类型多媒体负载访问存储系统是一个复杂的过程，不同类型的多媒体应用要求存储系统提供不同的服务质量保证．存储系统需要一个有效的访问控制算法，为尽可能多的多媒体应用提供保证服务质量的服务．对混合类型多媒体负载访问存储系统的访问控制问题进行了系统的研究：定义多媒体应用访问存储系统的服务质量参数；建立并发多媒体应用的汇聚负载模型；推导出混合类型多媒体负载的访问控制约束条件；实现相应的统计学访问控制算法．仿真实验的结果表明，新的存储系统访问控制算法是有效的，并具有相当高的精确度．     

基于磁盘性能的应用程序存储设计

文章从分析影响磁盘性能的主要因素的角度出发,论述了应用程序存储设计的基本方法。通过实例分析了磁盘性能与存储设计的关系,在此基础上,论证了应用程序的存储需求分析,需要综合考虑存储容量与每秒钟输入输出操作次数这二个因素的事实。阐述影响磁盘性能的主要因素,然后分析磁盘的IOPS,最后给出了应用程序存储设计的基本方法。     

多媒体服务器混合磁盘调度策略

基于多媒体服务器的性能要求，提出了一种自适应的混合磁盘调度策略DRT-window．它既能满足实时请求对实时性的要求，根据实时请求的截止期动态选择窗口大小；又能在其松弛度内尽努力(best-effort)地服务非实时请求，从而减少非实时请求的响应时间。DRT-window采用了两级层次调度方案：第一层为不同类型的请求采用各自适合的调度策略；第二层为混合请求调度嚣，混合调度第一层中的不同类型的请求。通过性能比较和理论证明，表明此混合磁盘调度策略能在保证实时请求无抖动执行的同时，尽量地减少非实时请求的响应时间。     

一种基于对象的多媒体存储系统优化策略

设计一个实用的分布式多媒体服务系统,存储子系统是其中的一个研究重点.根据多媒体系统的存储特点,从全新的视角提出一种存储子系统设计方案--基于对象的多媒体存储系统(Multimedia Object-based Storage System,MOSS),并分析了MOSS的系统架构和工作流程.与传统的多媒体存储技术相比,对象存储不仅能有效地改善系统I/O性能,还具有较好的安全性.以对象存储原型系统为基础,讨论了热点对象文件的分布和均匀分块优化策略.通过建立与系统相对应的数学模型,对数传率、I/O请求丢失率等性能指标作了定性分析.该研究工作对消除多媒体服务系统I/O瓶颈、进行存储子系统设计具有实际的指导意义.     

ATCA媒体资源服务器中存储刀片的实现

媒体资源服务器是IP多媒体子系统中的一个重要实体,而文件存储又是媒体资源服务器的一个关键功能．本文介绍了ATCA存储刀片作为媒体资源服务器中存储资源的技术实现．该方案还可以作为一种通用的设计,在ATcA架构的产品中用来代替中小规模的磁盘阵列柜,提高产品的集成度．     

一种网络存储技术新方案——智能网络磁盘集群存储系统

针对网络存储技术中存在的一些问题,提出一种网络存储技术新方案——智能网络磁盘集群存储系统．通过“分散服务、集中管理”模式,有效解决了普遍存在的单点失效问题;通过设计一种虚拟文件系统,将多个存储节点虚拟成一个超大容量、集中化的数据存储中心,满足了海量信息存储的大容量、可扩展性等要求;通过多数据布局方法,满足了数据完整性和吞吐率等不同数据存储要求;最后分别提出了一种智能I／O调度和自适应负载均衡方案．     

无压缩视频服务系统的关键技术及实现

当前，高清晰度电视正在逐步普及，现行的硬盘播放系统主要是面向压缩的视频流，不断很好地满足高清晰度电视对画面质量的要求。因此，面向无压缩视频流的硬盘播放系统将会成为主流。该文针对无压缩视频流播放的独有特点，设计了面向无压缩视频流的视频播放系统。     

视频服务器中变比特率视频流的I/O调度

讨论了视频服务器中变化特率（ＶＢＲ）视频流的Ｉ／Ｏ调度问题．其中重点讨论了Ｉ／Ｏ调度中的接纳控制算法．首先提出了Ｂｉ－ＳＣＡＮ磁盘调度算法,并将其应用到ＶＢＲ视频流的Ｉ／Ｏ调度．接着讨论了两种确定性接纳控制算法．确定性接纳控制能提供确保的服务质量,但系统资源的利用率很低．为此提出了一种基于统计复用的统计接纳控制算法,该算法将ＶＢＲ视频数据复杂的统计特性转化为磁盘提交的数据块数量的统计特性,使问题得     

基于网络的多媒体计算机辅助教学系统

本文对基于网络的多媒体计算机辅助教学系统作了一定的研究,提出了开发分布式的Web应用系统框架的网络的多媒体计算机辅助教学设计方案,将系统划分为三层体系结构来加以实现。着重说明了内容发布、多媒体模块、数据管理、选课,在线交流,课程设置等六个子模块的功能及实现方法,并就多媒体网络发布的解决方案作了详细说明,在传统计算机辅助教学软件的功能基础上实现了多媒体和网络支持的特性,并将教学资源管理提升到一个统一的电子化平台中。     

Incremental Scheduling of Mixed Workloads in Multimedia Information Servers

In contrast to pure video servers, advanced multimedia applications such as digital libraries or teleteaching exhibit a mixed workload with massive access to conventional, discrete data such as text documents, images and indexes as well as requests for continuous data, like video and audio data. In addition to the service quality guarantees for continuous data requests, quality-conscious applications require that the response time of the discrete data requests stay below some user-tolerance threshold. In this paper, we study the impact of different disk scheduling policies on the service quality for both continuous and discrete data. We provide a framework for describing various policies in terms of few parameters, and we develop a novel policy that is experimentally shown to outperform all other policies.     

一种高性能多媒体对象存储系统的研究

通过对多媒体应用中多用户并发访问的特点和性能进行分析,提出一种高性能多媒体对象存储系统MOSS(Multime-dia Object Storage System)的对象数据组织结构.MOSS结构采用两层结构,下层采用RAID5的方式组织数据,这样可以利用RAID5磁盘利用率高的优势.上层放常用的热点数据,通过将不同对象存放在不同磁盘,从而将不同用户的请求尽量分散到不同的磁盘上,可以提高多用户的并发访问性能.通过仿真测试,在4用户情况下,MOSS的性能平均比RAID高90%,随着用户数的增加,传统RAID方式的性能下降明显,而MOSS的性能下降很少,在16用户情况下,MOSS的性能平均比RAID高550%.     

网络存储I/O流水机制研究

将I／O请求处理划分为多个阶段，为流水线技术引入网络存储提供了新思路．同时，I／O请求处理的各阶段必定通过缓存（内存）来传递或处理数据．I／O请求处理除了直通方式外，大部分依赖存储转发方式（例如对I／O命令的聚散、排队操作等），存储转发的方式下的网络存储I／O流水线具有一些新的特点厦其自身特有的制约因素．探讨I／O流水机制，对提高网络存储系统整体性能，具有一定的指导及实践意义．     

流媒体服务器存储子系统高性能I／O接口的研究与实现

本文在分析流媒体应用特征的基础上，结合嵌入式系统的特点，提出了一种基于嵌入式Linux系统的流媒体服务器存储子系统高性能I／O接口的解决方案，在内存管理、DMA控制以及文件系统方面进行了设计和优化，并对该系统作了性能测试和分析。     

主动存储系统结构

随着系统结构技术的发展和用户对数据访问的需求,目前的存储结构成为性能访问的瓶颈,磁存储技术的发展使得存储密度每年增长100％的同时,访问延迟的增长率仅为10％,导致目前的块数据式访问接口无法改变I／O的访问性能相对落后于CPU和内存访问速度的状况,随着嵌入式芯片技术的发展。计算向数据迁移成为必然趋势,文章提出了一种主动存储的系统结构,该系统中的主动存储设备利用嵌入式的计算能力通过集合存储对象和应用对象的访问接口支持简单的计算任务和存储管理功能,原型系统的实验数据表明。该系统对于数据敏感性应用的可扩展访问支持显著优于传统系统,同时相比于传统系统具备更高的可扩展性。     

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。     

保证存储系统QoS的统计学访问控制算法

传统的访问控制算法采用有效带宽进行访问控制,效果并不理想。该文建立描述并发多媒体负载访问存储系统的排队论模型,提出基于统计学的存储系统访问控制算法。在保证多媒体应用QoS需求的同时,最大程度地利用系统资源。仿真试验结果表明,该算法具有较高的精确性。     

倒排文件页式存储方法

页是磁盘与内存进行数据交换的基本单位,它在操作系统、数据库管理系统以及倒排文件的数据组织中占据十分重要的地位。为减少倒排索引的磁盘 I/O 读写开销,提出了一种倒排文件按页存储的构建方法,实现了按页读写文件。该方法主要包括磁盘I/O层设计、页管理器设计以及堆文件管理器设计三个部分,实现了页大小可变的分块式数据文件管理,支持页内定长记录、变长记录的组装以及超长数据记录的跨页存储。经实验测试,结果表明该方法是行之有效的,可以将其应用到实际的垂直搜索引擎中。     

一种支持数据去冗和扩容的多媒体文件云存储系统实现

随着互联网的发展,存储多媒体文件的场景日益增多,云存储系统成为了业界焦点,很多云存储系统为应用程序提供数据存储、查询和计算服务.许多应用程序拥有大量重复的体积较小的多媒体文件,传统的分布式文件系统已不能满足多媒体文件对存储性能的需求,它们通常会把多媒体文件分块存储在不同的存储服务器上,每次获取文件内容都需要从多个块结点把数据获取到,然后重构文件内容给应用程序,导致访问这类体积较小的多媒体文件会消耗更多的资源.为了解决数据冗余度高的应用程序在低存储成本条件下对多媒体文件进行分布式存储的问题,同时为了提高这类应用程序的运行效率,首先提出一种分布式存储目录建模方案,可以用来描述数据中心的存储目录逻辑结构;然后实现了一个多媒体文件云存储系统MFCSS,支持数据去冗和存储目录逻辑扩容.分析和实验结果表明：MFCSS系统在保存数据冗余度较高的多媒体文件时具有良好的性能,可以有效提高磁盘的存储效率,同时具备良好的扩展性,可以简化应用程序管理分布式存储环境中多媒体文件的过程.     

Courier: Multi-dimensional QoS guarantees for the consolidated storage system

The increasing cost and complexity of data management is driving data centers to consolidate resource and provide storage service for multiplex applications. Therefore, storage systems must be able to guarantee multi-dimensional Quality of Service (QoS) for various applications. However, satisfying performance targets for each workload is challenging, because that the I/O characteristics of workloads usually varies widely and capability of storage system changes significantly. In this paper, we design and implement a novel QoS scheduler, Courier, to maintain satisfactory performance for applications even in this highly-volatile scenario. Courier dynamically alternates between a feedback-based latency controller and reward budget-based scheduling to achieve per-application performance requirement. The feedback-based controller is employed to estimate request service times and adjust scheduling strategy dynamically. Based on the estimation, it can identify time-critical requests from throughput-sensitive requests and schedule applications with time-critical requests preferentially to avoid latency violations. In addition, Courier rewards well-behavior application with more budget to maintain high storage utilization while providing performance guarantees. We evaluate the effectiveness of our approach using synthetic and real workloads, and the results show that Courier has good ability to achieve per-application performance targets.