Redbud并行文件系统的可扩展存储管理机制

数据规模和并发访问的需求日益增长,可扩展能力成为并行文件系统的重要需求之一.文中提出了一种基于非对称并行文件系统Redbud的高可扩展资源管理机制.该管理机制根据数据的访问特征,使用不同的树形结构管理不同类型的数据,满足了文件数据和元数据的并发检索需求;该管理机制还使用文件级的数据分布机制,允许用户利用各种策略进行目录和文件的管理,能满足文件级的数据访问性能、目录级数据可靠性等实际应用需求.多个基准测试程序和实际应用程序的测试结果表明,文件的独占访问能达到磁盘95%的性能;同时,随着设备和应用节点的增加,数据和元数据的并发访问性能线性增长.

拜占庭系统技术研究综述

随着分布式系统规模的增大,设计复杂度也不断提升,系统可靠性所面临的问题也越来越严峻.由于拜占庭协议能够容忍包括人为失误、软件bug和安全漏洞等各种形式的错误,其系统技术和实现方法越来越受到研究者们的重视.介绍和总结了目前拜占庭系统技术的研究成果,分析了目前拜占庭系统的研究现状,并探讨了拜占庭系统的发展趋势.通过分析得出:1)拜占庭系统性能上仍然与已经实用的非拜占庭系统相距较大,占用资源数量仍然较多,需要进一步研究其性能和资源优化技术;2)通过检测错误或者定期修复来降低系统中的错误,是延长系统可持续运行时间的方法,需要研究新的、高效的全面检测拜占庭服务器、合理定期修复等保障系统可持续运行的方法;3)实际应用背景和需求及其特定错误类型的处理方法对拜占庭协议和功能等提出了不一样的要求,需要研究拜占庭系统在实际中的应用和可用性.

航天器缠绕肋天线缠绕过程动力学建模与仿真

航天器缠绕肋天线缠绕过程,涉及柔性大变形与大范围运动的耦合、阻尼因素影响,以及缠绕肋条与中心毂接触碰撞等动力学问题,是获取缠绕肋天线展开特性的重要输入。文章应用空间绝对节点坐标法对缠绕肋天线建模,基于比例阻尼模型推导了阻尼力对绝对坐标列阵的雅克比矩阵,建立了缠绕肋条与中心毂的刚柔耦合系统接触碰撞检测模型。通过对缠绕肋条缠绕过程进行仿真,获得了缠绕肋条缠绕过程的动力学响应,分析了阻尼系数选取对缠绕速度、中心毂接触力的影响,结果可为缠绕肋天线展开过程的动力学分析提供输入,并为缠绕肋天线研制过程中缠绕、展开试验提供参考。

基于带外存储虚拟化的逻辑卷高性能快照

在逻辑卷级别实现快照既能屏蔽物理存储设备的异构性,又能为各种应用提供透明的数据保护支持.提出了一种基于带外存储虚拟化系统的高性能快照方法LVHPsnap,它通过可扩展的元数据组织策略,能够灵活使用多种类型的快照适应不同应用的需求;通过以Finesnap卷、Checkpoint卷两种类型快照卷构建混合快照链表和压缩快照索引数据实现了高性能快照,以高频度生成快照时系统能保持较高的性能和存储空间利用率;引入自适应快照机制,通过监控数据块修改频度,使自动生成快照的时间间隔随应用负载的变化动态调整,实现数据按需保护.基于真实工作负载和基准测试程序的实验表明,在构建混合快照链表的条件下,LVHPsnap的性能和存储空间利用率随Finesnap卷的比例增加而提高,例如当Finesnap卷与Checkpoint卷比例分别为4:1和8:1时,LVHPsnap的性能分别较集群虚拟化系统LVM2提高了109.45%和130.86%,存储空间使用量分别仅为LVM2系统的43.40%和31.35%.

基于Windows平台的存储虚拟化按需分配技术

如何有效地节约存储资源是企业级用户在部署存储虚拟化系统时需要重点考虑的问题.设计并实现了一种基于Win-dows平台的存储资源按需分配软件VA-for windows,该软件在系统内核态将动态分配的映射表整合为元数据存储池,通过索引查询机制和高效通信策略,透明化地为Windows用户提供虚拟存储设备.实验结果表明,与传统的虚拟卷相比,使用具备按需分配功能的虚拟卷虽然在I/O性能上稍有损失,但可以有效地节约磁盘空间,提高存储资源利用率.

一种面向SAN环境的Windows存储虚拟化系统

企业级用户在部署存储系统时往往需要能够支持多操作系统平台的存储虚拟化系统.给出了一种能够应用在Win-dow s操作系统的存储虚拟化客户端软件.该软件作为SAN环境下的存储虚拟化系统的一部分,在系统内核态提供虚拟存储的基本服务.此外,该软件运用按需分配技术提高了存储资源利用率;通过虚拟卷在线扩展技术可以在不中断服务的情况下完成大规模的数据迁移.实验结果表明,与传统虚拟卷相比,使用按需分配技术可以在不损失性能的前提下有效节约存储资源;通过在线扩展技术不仅在容量上和性能上得到有效扩展,还能够在数据迁移的同时始终保持虚拟存储服务的持续性.

分布式key-value系统错误污染检测

随着key-value存储系统的广泛使用,越来越多的研究开始关注分布式系统中的可信问题,其中一个重要的问题是,如何在系统被入侵或者管理员配置错误并运行一段时间后,检测出受污染的数据,从而可以在恢复错误数据的同时保留系统的合法更新.文中提出了一种基于key-value存储系统的错误污染检测方法,该方法允许在客户端不可信的前提下,检测客户端之间的污染扩散.文中设计了一种基于各服务器逻辑时钟的向量时钟,该时钟以用户关联操作为更新规则,记录了跨服务器的读写请求逻辑关系,用以进行错误污染跟踪;同时为了减少大规模系统中污染检测的开销,基于该向量时钟,文中进一步提出了一种在分布式系统中由操作序列构成有向无环图的污染分析方法.基于广泛使用的Voldmort key-value系统,文中实现了一个错误污染检测系统,Tracker Store.在集群测试环境下,文中对引入新的检测系统后产生的额外延迟开销进行了测试.

基于应变的变形副反射面位姿形貌快速重构方法

随着双反射面天线口径的增大、工作频段的升高,天线对副反射面的精度要求也越来越高.当天线受到自重以及风荷、温度等外界因素的影响时,为了更好地保证满足天线的高指向精度等电性能要求,基于应变传感器和模态叠加原理,分别利用天线变形后副反射面支撑腿与副反射面自身结构的应变值来快速重构副反射面的位姿、形貌,便于副反射面调整机构对其进行实时修正,以实现更加精准的主副反射面位置匹配,降低因天线结构变形造成的波束指向误差和增益损失.

新疆天文台25 m南山射电望远镜日照温度场研究

中国科学院新疆天文台25m南山射电望远镜(25m NSRT)受日照导致天线结构温度不均匀,其指向精度和效率均有一定程度的损失.为研究25m NSRT日照下的热力学特性,构建了晴空下射电望远镜热环境参数和热力学有限元模型,考虑了射电望远镜背架、面板等结构件对光线的反射和遮挡作用,通过比较25m NSRT典型观测工况下各构件的平均温度、均方根温差、单位温差特征距离等特性参数,发现各部件热容量的差异是天线部件间存在大尺度温差现象的主要原因;分析了各类俯仰角和太阳照射角下天线背架结构的温度分布特征,表明日照区域的背架结构温度呈近似线性分布,平均梯度可达0.25℃·m^(-1).

天线座架非均匀温度场及热致变形研究

针对天线座架由于太阳辐照引起的非均匀温度热致变形问题,建立了天线座架环境参数模型、太阳辐照参数模型以及座架结构几何模型,可实现多种工况下天线座架结构热力学仿真。基于综合模型对天线座架温度特性进行了分析,在天线座架结构上布设24枚光纤光栅温度传感器,实测温度数据与仿真温度场的相对精度高于85%,验证了仿真方法的正确性。结合推导建立的天线结构位移场到天线方位轴偏差的几何关系和实测温度特征数据,可实现由实测温度到座架结构变形的快速计算,并对天线座架轴系偏差产生的原因进行了分析,为天线座架热致轴系偏差补偿提供参考。

基于线性数据重构的天线动力学模型辨识方法

射电望远镜天线伺服控制系统中的非线性特性,对系统动力学特性辨识有着显著的影响,会提高辨识难度,增加辨识模型的复杂程度.系统非线性特性的测量与补偿也会增加系统辨识工作量.针对上述问题,提出了一种基于非线性采样数据的线性重构方法,用于动力学特性建模.通过提取原采样数据的相位与幅值,对受到噪声与非线性畸变影响的系统采样数据进行线性重构,降低待辨识模型的复杂度.搭建了半实物实验平台,以平台实际采样为基础,重构线性数据,利用奇异值法与自回归神经网络评估并辨识平台动力学模型.实验结果表明,建模数据奇异值拐点从100阶下降至40阶,仅用10个神经网络节点200次训练即实现了模型辨识.

基于粒子群算法的大口径高精度射电望远镜旋转编码器快速校准方法研究

为解决旋转编码器在大口径高精度射电望远镜使用中,对安装工艺要求极高,需要专用设备校准,且安装后需要通过一段时间的运行建立误差修正模型,以进一步提高编码器精度的问题,开展了编码器快速校准方法研究。提出了一种基于粒子群算法(Partical Swarm Optimization,PSO)的旋转编码器快速校准方法。根据伺服电机恒转速运行时,角位移变化率为常量的原理,通过编码器采样数据与伺服电机恒转速参考值对比,获得编码器安装误差。利用粒子群算法快速拟合误差,从而校准编码器。通过构建编码器校准方法验证平台实测,此方法可以将有较大安装误差的高分辨率旋转编码器实际测量准确度恢复3~4位,为大口径射电望远镜编码器定期精度监测与修正提供一种简易的方法。