NMST:一种基于线段树的持久性内存管理优化方法

新型非易失存储介质(Non-Volatile Memory,NVM)的出现引发了编程模型的革新。现有的基于函数库的编程模型为存储系统提供的ACID特性解决了数据一致性问题,但是在分配持久性内存时,延迟较大,不能很好地满足应用程序对动态内存分配速度的要求。针对现有函数库编程模型中存在持久化内存管理和分配低效的问题,以目前最具代表性的函数库编程模型NVML为基础,提出了一种基于线段树的持久性内存管理分配优化方法NMST;另外,针对线段树在持久性内存分配过程中维护连续空间时开销较大的问题,提出构造多粒度叶子结点的线段树的方法。实验结果表明,相比于NVML原始方法,NMST方法在分配持久性内存时使延迟降低了36.9%,而优化后的NMST方法在分配持久性内存时使延迟降低了43.6%。实验结果也证明,性能提升的大小与调用NVML函数库的程序中实际持久性内存分配的次数及粒度紧密相关。     

大型3D场景漫游系统内存管理

在大型3D场景漫游系统中,单个资源(如模型、纹理)所需内存较大且分配和释放频繁,为了防止内存碎片的产生并提高内存分配速度,提出了一种新型内存管理方法.根据程序需求首先划分出一块或多块大的虚拟内存区域,然后基于所划分的内存区域进行内存分配和回收管理.在该管理方法中,对于程序中的小资源,使用内存池;对于大的资源,则使用伙伴系统内存管理方法.实验结果表明,该内存管理方法高效且稳定.     

内存管理机制的高效实现研究

为了高效地管理内存,防止内存泄漏、越界访问等问题的出现,在分析传统动态内存管理机制的基础上,提出了一种基于Windows虚拟内存管理的高效动态内存管理机制.通过创建内存管理器来维护虚拟地址空间和处理内存申请和释放请求,改进了传统动态内存分配与回收算法,并在VC++6.0开发平台上实现了该动态内存管理机制.测试结果分析表明,该方法有效降低了申请与释放内存的时间耗费,减少了内存碎片的产生,提高了动态内存管理效率.     

实时操作系统SACOS的内存管理

研究了实时操作系统的内存管理,总结了静态内存分配和动态内存分配的优缺点。介绍了实时操作系统SACOS的特点、体系结构和目标机系统的内存映射。描述了SACOS的动态内存管理,并给出了实现SACOS动态内存管理的基础-堆的分配与回收的详细过程。SACOS的动态内存管理方法可以有效地减少内存管理开销和内存碎片,提高内存的利用率。     

一种适用嵌入式系统的自适应动态内存管理方案

实时性、可靠性、高效性的要求,使得许多嵌入式应用使用自己的内存管理方案。任何内存碎片的产生无疑都是对大块内存频繁分割造成的,适当减少对大块内存的分割,就会减少内存碎片的产生,但在减少分割内存块的同时又如何才能满足系统对内存的需求呢?文中在对当今最常用的两种内存分配算法分析的基础上提出一种新的适用于嵌入式系统的内存管理算法——自适应动态内存分配算法,重点就如何减少内存碎片,提高内存利用率,提出了新的构想与实现。望其成为嵌入式系统中内存管理算法的模板。     

一种适用嵌入式系统的自适应动态内存管理方案

实时性、可靠性、高效性的要求，使得许多嵌入式应用使用自己的内存管理方案。任何内存碎片的产生无疑都是对大块内存频繁分割造成的，适当减少对大块内存的分割，就会减少内存碎片的产生，但在减少分割内存块的同时又如何才能满足系统对内存的需求呢？文中在对当今最常用的两种内存分配算法分析的基础上提出一种新的适用于嵌入式系统的内存管理算法——自适应动态内存分配算法，重点就如何减少内存碎片，提高内存利用率，提出了新的构想与实现。望其成为嵌入式系统中内存管理算法的模板。     

实时操作系统内存分配性能检测

主要提出了一种检测实时操作系统内存分配性能的方法，利用概率统计的方法随机产生内存碎片，检测实时操作系统在不同条件下内存分配性能的变化，并采用符合正态分布的随机数产生内存碎片，对嵌入式操作系统VxWorks的内存分配性能进行检测，最后结合实际数据分析了VxWorks的内存分配性能符合实时操作系统的要求，同时验证了该检测方法的可行性和可信性。     

基于Linux网络服务器的内存分配方法研究

笔者在开发一款基于Linux的网络服务器时，被要求设计一种高效的、并且碎片率很低的内存分配方法。为此，先对当前流行的动态存储管理方法进行了研究分析，这些方法由于各种各样的原因，不能直接应用于Linux网络服务器中。为此，本文中引入了一个全新的O(1)分配算法，形成了一个符合现实需求、高效的、并且内存碎片率很低的用户内存分配方案。     

改进的实时操作系统内存分配性能测试模型

针对实时操作系统内存分配的性能,分析了一个现有的测试模型,提出了模型中存在的问题,并给出了改进方法.改进后的模型比原模型可以产生更多的内存碎片,这样可以更充分地反映内存碎片对内存分配性能的影响.改进后的模型也更符合真实环境下的内存分配规律,且考虑了内存分配失败的情况对内存分配整体性能的影响.最后通过实验结果表明了改进方法的有效性和正确性.     

一种高效网络数据捕包平台的设计与实现

提出了一种基于用户空间的捕包平台设计——ULPF（User Level Packet Filter）。系统完全在用户空间实现；通过修改网卡驱动将数据绕过操作系统内核直接提交给用户空间避免了耗时的数据拷贝操作；利用网络数据包长度的局部性实现了一个高效的内存分配算法避免了多线程带来的内存分配开销。实验证明，该平台基本可以实现将网络数据流线速还原到TCP层。     

基于红黑树的堆内存泄漏动态检测技术

设计与实现一个轻量级的堆内存泄漏检测工具,针对使用C++编码的开源代码,通过重载new, delete运算符,动态跟踪程序在执行过程中堆内存块的分配释放情况,在程序运行结束时给出内存泄露的检测结果。实现时采用红黑树管理所分配的堆内存,理论推导和实验表明其具有较高的效率。     

内存数据库系统SwiftMMDB索引机制的设计与实现

T树结合了平衡二叉树(AVL树)和B树的优点,可以有效地组织索引数据,从而为内存数据库提供优良的存储效率和查询性能。结合自主开发的一个内存数据库系统SwiftMMDB介绍T树索引的设计与实现,并通过节点分裂、填充等方法改进了经典T树的插入和删除操作,减少了T树中平衡旋转的次数,从而进一步提高内存数据库检索的效率和性能。     

动态存储错误的静态检测方法研究

文章指出了几类常见动态存储错误的特征及其危害。设计了一种描述程序动态存储状况的数据结构———指针树,和基于指针树的动态存储错误检测方法。该方法为程序建立并分析指针树,能够有效地检测和定位几类常见动态存储错误。     

基于时间线段树的城市可达区域搜索

针对城市计算中的可达区域搜索问题，提出一种基于时间线段树的搜索方法。该方法中，设计了存储局部可达区域的时间线段树结构，并提出动态自适应的可达区域搜索算法，从而提高了城市可达区域搜索的效率与准确率。该方法主要包括4个步骤：根据道路速度分布模型和轨迹数据生成道路段的概率时间权重；利用层级跳跃表算法进行短时间可达区域的查询与存储；利用时间线段树对层级可达区域建立高效的索引结构；使用时间线段树索引在道路网络中进行迭代搜索，最终输出可达区域集合。在北京市道路网络和出租车轨迹数据集上进行了大量实验，结果表明，与最新的单点上下界限区域可达查询（SQMB）方法比较，该方法在时间效率和准确率上分别提高了18.6%和25%。     

基于时间线段树的城市可达区域搜索

针对城市计算中的可达区域搜索问题,提出一种基于时间线段树的搜索方法。该方法中,设计了存储局部可达区域的时间线段树结构,并提出动态自适应的可达区域搜索算法,从而提高了城市可达区域搜索的效率与准确率。该方法主要包括4个步骤：根据道路速度分布模型和轨迹数据生成道路段的概率时间权重;利用层级跳跃表算法进行短时间可达区域的查询与存储;利用时间线段树对层级可达区域建立高效的索引结构;使用时间线段树索引在道路网络中进行迭代搜索,最终输出可达区域集合。在北京市道路网络和出租车轨迹数据集上进行了大量实验,结果表明,与最新的单点上下界限区域可达查询（SQMB）方法比较,该方法在时间效率和准确率上分别提高了18.6%和25%。     

基于T^＊树的RFID数据缓存的研究与实现

如何对RFID中的海量数据进行有效存储并支持高效查询已成为目前研究的难点和热点。根据RFID数据的访问特点,将RFID数据的存储分为缓存和数据仓库两部分。并设计实现了基于T^＊树内存索引结构的RFID数据缓存模块,最后对其中的查询算法特别是批量查询给出了具体实现。结果表明,T^＊树比T树更节省存储空间,具有更高的cache效率以及更短的平均查询时间。     

一种基于有序二叉树的高效优化索引树

在编制汉字输入法的过程中遇到了字符串的存储和检索问题，对此提出了一种基于有序二叉树的高效优化索引树，给出了优化索引树的生成算法和搜索算法。在该高效优化索引树中，采用特定的非定长结构存储树节点，并把索引树存放在一个字节型逻辑数组中，从而大大减少了索引树中儿子指针和兄弟指针的个数，使得索引树中不存在空指针。优化后的索引树不仅占用存储空间少，而且检索速度极快，非常适合存储编码信息。     

基于中间点划分无冲突哈希的高速包处理

通过在高速片上存储器上存储所有的攻击特征,实现对数据包的高速检测。针对有限的片上存储器空间,提出一种新的基于中间点划分无冲突哈希函数的trie树结构,将攻击特征串平均分配到trie树每层的多个组中,实现对片上存储器有效的控制。通过在同一个芯片中采用流水并行方式执行查询操作,获得更高的吞吐量。存储中间点的空间复杂度为O(n),哈希表的构建时间随攻击特征数量线性增长。实验结果表明：该方法降低了片上存储空间需求,在片上存储器只需执行一次即可完成特征匹配操作。     

基于改进的FP树的快速属性约简算法

在用差别矩阵思想设计的属性约简算法中,由于差别矩阵存在大量重复和无用的差别元素,不仅占用大量的存储空间,而且浪费属性约简的计算时间。为提高这种属性约简算法的效率,结合FP树（频繁模式树）的思想,给出一种新型的数据结构——改进的FP树（IFP_Tree）。改进的FP树可以完全删除差别矩阵中所有重复的差别元素,也可以完全删除无用的差别元素。不但减少了大量的存储空间,还大大提高了属性约简算法的效率。用IFP树设计一种新的快速属性约简算法。实例说明了该算法的有效性。     

基于AABB树的碰撞检测算法的内存优化

介绍了从存储空间角度来改进基于AABB树的碰撞检测算法的方法.根据有关三角形间快速相交测试算法和三角形与包围盒间的快速相交测试算法,略过包围盒间的相交测试,从叶节点结构里去掉包围盒信息,将叶节点从存储结构中删除.对一棵含有N个节点的 AABB 树而言,可以节约一半节点的内存空间.实验表明,利用 AABB 树叶节点的内存优化,减少了算法所需的内存空间且加快了算法的执行时间.