面向21世纪的广域高性能元计算技术

一、引言高性能并行与分布计算是关系到国家战略利益的核心高技术,也是国民经济发展的重要基础,是一个重大的基础研究问题。由于计算机微处理器的速度越来越高,网络通信技术的迅猛发展,网络规模的扩大和速度的提高,特别是Internet技术的兴起和广泛应用,网络已经交叉纵横整个世界。与此同时,人类的应用需求朝着高性能、多样性、多功能发展,许多大规模科学计     

数据网格系统GridDaEn安全结构模型的设计

GridDaEn是针对广域网环境开发的一个数据网格系统，其通过将广域网环境下各种导构存储系统进行抽象虚拟，实现对这些数据资源的统一访问和管理，并为用户提供统一的逻辑视图。GridDaEn面向广域网环境，这使得其面临极大的安全风险。根据GridDaEn结构，给出GridDaEn安全结构模型，并在广域网环境下进行实现。测试结果表明，系统能够提供GridDaEn所需要的安全支持。     

基于重复数据删除的虚拟桌面存储优化技术

虚拟桌面基础架构依靠数据中心海量的云基础设施,为用户按需提供虚拟桌面部署所需的软硬件资源,但同时面临存储资源利用率低和虚拟机启动慢的困境.针对虚拟桌面存储中具有大量数据冗余的特性,采用重复数据删除技术缩减虚拟桌面基础架构的存储空间需求;并利用服务器本地磁盘缓存以及共享存储池内的固态硬盘来优化虚拟机的启动性能.通过原型实现,发现相比于基于内容分块的策略,静态分块策略更适合虚拟桌面存储进行重复数据删除,最优的分块大小为4KB,并能够缩减85%的存储空间容量;通过服务器本地磁盘缓存和基于闪存的固态硬盘进行I/O优化,虚拟机的启动速度能够获得35%的提升.     

基于网络编码的无线传感网多路径传输方法

可靠性在无线传感器网络中是非常重要的.传感器网络主要通过增加传输冗余来提高数据传输的可靠性,如多路径或重传.然而,这些方法会造成能效降低,缩短网络生命周期.因此,提出了一种能量有效的方法,将一种新型的网络编码与多路径结合在一起,通过将同组数据编码产生的相互独立的多份数据沿多条路径进行传输,有效地降低了对单份数据的依赖,减少了链路失效带来的影响.在保证数据传输可靠性的同时,显著地减少了通信量,而代价仅仅是少量的元数据传输和小规模的线性运算.此外,还就其中的关键问题——每组数据所需的最小路径数问题提出了一种低开销的近似方法.详细的模拟实验验证了该方法的有效性.     

一个基于网络并行计算环境的动态负载分配算法

网络并行计算系统具有大量的自主的计算资源,如何充分发挥它们的潜在性能,这正是负载平衡的研究内容。文中描述一个基于网络并行计算环境的动态负载分配算法,该算法能够根据系统的状态和任务之间的通信关系动态地分配系统中的负载,以实现系统的动态负载平衡。通过应用实例测试说明该算法在稳定性和性能上,优于稳定的发送者动自适应算法。     

QoS感知的副本放置问题研究综述

副本技术是分布式存储中的重要技术.与传统副本放置问题不同,QoS感知的副本放置关注单个访问请求的服务质量需求满足.介绍了QoS感知的副本放置问题出现的背景,归纳了系统的抽象模型与问题的定义,并逐一介绍了当前几种较好的算法.通过自行设计和实现的副本放置模拟器,对现有算法进行了定性和定量分析,讨论了算法的优劣性,并指出进一步研究需要关注的问题.     

混合预测模型PMA GM在网格资源性能预测中的应用*

提出了基于时间序列的混合预测模型,即将改进的移动平均预测模型MA和灰色预测模型GM(1,1)结合起来。该混合预测模型产生的预测准确率比较高,有效地提高了网格中调度组件的调度效率。     

基于DICache的混合线索解释执行技术

由解释执行实现的指令集仿真是解决二进制兼容问题的有效手段。解释执行各步骤的组织方式对解释器性能有着重要影响。集中方式效率较低,而效率较高的线索方式由于译码过程过于复杂而无法用于CISC指令集的解释执行。本文提出了一种基于DICache的混合线索解释执行技术,DICache实现一种高效的硬件动态预译码,将源指令转换为一种中间表示,在解释例程中对DICache快速访问实现对CISC指令集的线索解释执行。本文在一个源为IA-32、目标为VLIW的解释器上,采用SPEC INT2000中的测试程序对基于DICache的混合线索解释执行技术进行评估。结果表明该方法可以显著提高解释器的性能。     

基于顺序检测的双队列缓存替换算法

缓存技术是提高存储性能最有效的技术之一,在存储系统中得到了广泛应用.由于缓存容量有限,替换算法在缓存策略中占据了重要地位.当前,缓存替换算法的研究工作主要集中在如何提高缓存系统命中率,忽略了通过降低缓存失效开销来提高缓存系统性能方面的研究.针对这一问题,本文提出了一种基于顺序检测的双队列缓存替换算法:本算法优先淘汰缓存中的顺序页面,保留随机页面,从而大大减少后续请求对磁盘进行随机访问的次数,能够显著降低缓存系统的失效开销.同时,本算法使用两个队列分别维护新加入页面和待淘汰页面,遵循时间局部性原理,保证了缓存命中率.实验结果表明,本算法在多种缓存大小及工作负载下,可以达到比LRU和ARC算法更优的性能.     

一种基于公钥分割的多副本持有性证明方案

在数据外包的云存储环境中,如何验证存储服务方是否忠诚地按照客户需求保存足够数量的副本数据是一个挑战性问题。现有方案只能对各个副本逐一进行验证,存在验证效率低、计算开销大和对数据更新支持弱等缺点。提出一种带 Collector 的多副本云存储模型,在此基础上给出一种基于公钥分割的多副本持有性证明方案（multiple replica possession proving scheme based on public key partition , MRP‐PKP）。该方案将公钥分割为多个份额并分配给对应的副本存储节点;在验证时,能够一次性对所有副本的持有性进行高效验证。此外,该方案可有效防御同谋攻击,能够方便地支持数据块级更新操作。进一步理论分析和模拟实验表明：与传统方案相比,MRP‐PKP 方案具有安全性高、通信开销低、运算代价小等优势。