ErlangShen:基于流水线低访问开销的图式区块链高效事务执行机制

基于有向无环图(DAG)的图式区块链能够显著提升系统性能,已成为近年来业界的研究热点。相较于传统串行化的链式区块链,图式区块链可在单位时间内并发处理大量事务从而提升吞吐量。随着事务量的激增,图式区块链面临事务执行效率低的瓶颈问题,即海量事务执行对状态数据访问的需求大幅增加,导致高昂的输入/输出(I/O)开销。实现低I/O访问主要包括两方面的全新挑战:一方面,图式区块链若直接采用传统的事务预取机制,将因执行逻辑不一致引入大量的陈旧读;另一方面,针对不同账户的状态访问会在默克尔树的高层节点中造成重复的I/O开销。为此,本文设计基于流水线的图式区块链高效事务执行机制—ErlangShen,包括Epoch粒度的状态预取机制和默克尔高层路径缓存机制来分别减少陈旧读的数量和重复的I/O开销。具体而言,ErlangShen充分分析并利用了事务访问频次的冷热特征,将访问热事务的逻辑执行与冷事务的状态预取并行化,以避免状态预取对事务执行的影响。此外,为了进一步提升事务执行的吞吐量,根据访问冷热状态事务的特性设计了定制化的并发控制方法。实验结果表明,ErlangShen机制能够减少约90%的陈旧读数量,与最新图式区块链事务处理机制Nezha相比,可将性能提升3~4倍。

区块链网络综述

区块链是典型的分布式系统,底层网络的性能和安全性至关重要.区块链网络的本质是P2P网络,然而在安全模型、传输协议和性能指标等方面与传统P2P网络存在明显差异.首先,针对区块链网络的传输流程进行全面、深入地分析,阐明区块链网络所面临的瓶颈挑战.其次,针对区块链网络拓扑结构和传输协议的最新研究工作,从节点异构性、编码方案、广播算法和中继网络等方面系统性地分类梳理,并归纳总结跨链网络实现和网络仿真工具.最后,探讨区块链网络的未来研究趋势.

ElasticDAG:弹性图式区块链

图式区块链采用有向无环图(directed acyclic graph,DAG)的并行拓扑结构,相较于基于串行拓扑结构的传统链式区块链,能够显著提升系统性能,已受到业界广泛关注.然而,现有图式区块链的共识协议与存储模型高度耦合,缺乏灵活性,难以适应多元化应用需求.同时,大部分图式区块链在共识协议层面上缺乏灵活性,局限于概率性共识协议,难以兼顾确认延迟和安全性,尤其对于延迟敏感型应用很不友好.为此,提出弹性图式区块链系统ElasticDAG,其核心思想是将存储模型和共识协议进行解耦,让两者并行、独立地运行,从而灵活适配多元化应用.针对提升系统吞吐量和活性的需求,为存储模型设计自适应区块确认策略和基于划分的确认区块排序算法;针对降低交易确认延迟的需求,设计低延迟DAG区块链混合共识协议.实验结果表明,ElasticDAG原型系统在广域网下的吞吐量高达11 Mb/s,并具有10秒级确认性能.与OHIE相比,Elastic DAG在实现同等吞吐量的情况下,可将确认延迟降低17倍;与Haootia相比,Elastic DAG在实现同等共识延迟的情况下,可将安全性从91.04%提升到99.999914%.

大巷煤柱回收工作面覆岩破坏及应力演化规律研究

以赵家梁煤矿大巷煤柱回收为研究背景,用物理相似模拟实验和现场监测等方法,对大巷煤柱回收工作面覆岩破坏及应力演化规律进行研究。结果表明:3101工作面采空后,靠采空区侧保护煤柱应力峰值为5.12 MPa,距采空区7 m;3102工作面采空后,靠采空区侧保护煤柱应力峰值为5.2 MPa,距采空区8.5 m;大巷煤柱回收工作面回采完成后,保护煤柱上方应力分布呈马鞍形,两侧采空对大巷煤柱回收工作面影响较小。现场实测数据与物理相似模拟实验所得数据相符,验证了相似模拟实验用于类似问题研究的可行性。

浅埋煤层不同工作面重复扰动下大巷煤柱稳定性研究

以赵家梁煤矿3-1煤层大巷煤柱回收为研究背景,通过物理相似模拟及现场监测,研究浅埋煤层不同工作面采动影响下覆岩垮落特征以及重复扰动下大巷煤柱应力演化规律。结果表明:3101工作面回采后,1^(#)大巷煤柱应力峰值5.09 MPa,应力集中系数为1.62;3102工作面回采后,2^(#)大巷煤柱应力峰值5.7 MPa,应力集中系数为1.54;大巷煤柱回收工作面回采后,1^(#)和2^(#)大巷煤柱垂直应力分布由单峰型分布转为马鞍型分布,1^(#)大巷煤柱应力峰值7.4 MPa,应力集中系数为1.87,2^(#)大巷煤柱应力峰值8.46 MPa,应力集中系数为2.1。现场实测数据与物理相似模拟试验所得数据相符,研究结果可为大巷煤柱回收工作面的安全生产提供参考依据。

浅埋煤层大巷保安煤柱尺寸优化研究

以赵家梁煤矿3-1煤层大巷保安煤柱为研究背景,通过数值模拟和理论计算的研究方法,对浅埋煤层大巷保安煤柱尺寸优化进行研究。结果表明:随着大巷煤柱宽度的减小,1^(#)、2^(#)大巷保安煤柱两侧塑性区宽度均呈现增大趋势。当1^(#)大巷煤柱宽度为32 m,2^(#)大巷煤柱宽度为30 m时,弹性核区消失,塑性区贯通且中部垂直应力变化幅度明显加快。因此,1^(#)大巷煤柱宽度应不小于32 m,2^(#)大巷煤柱宽度应不小于30 m。理论计算与数值模拟结果基本相符。

微纳富磷生物炭对土壤-苏柳系统中Cu和Pb稳定性的影响

土壤重金属污染对生态环境和人类健康造成严重威胁,生物炭作为优秀土壤改良剂,与植物联合发挥作用,是修复受重金属污染的土壤的潜力途径。以动物源生物质骨粉为原料,采用高温裂解联合湿法球磨技术,制备了两种不同粒径(<75μm和<1.0μm)的富磷生物炭(BC和MBC)。通过大棚盆栽试验,考察不同施用剂量(0、0.5%、1.0%和2.0%,w%)的BC和MBC对重金属污染土壤中Cu和Pb的赋存形态及其在苏柳172(Salix jiangsuensis ‘172’)的积累和转运影响。主要结果如下:1)通过对两种粒径的富磷生物炭进行SEM-EDS-mapping、TEM、XRD和FT-IR等分析表征,证明了富磷生物炭为含有大量的羟基磷灰石的富炭固相材料,且球磨后的MBC的比表面积和孔体积较BC可分别提升5.93倍和4.65倍;2)施用BC和MBC均能有效降低土壤Cu和Pb的生物可利用态含量,且同等剂量MBC的效果更优。在添加2%BC和MBC条件下,Cu和Pb的生物可利用态含量较对照显著降低了6.41%、17.31%和8.84%、30.31%(P<0.05);3)添加BC和MBC均显著增加了苏柳172生物量(P<0.05),显著降低了苏柳172根部中Cu和Pb的含量(P<0.05),但对苏柳172积累Cu和Pb无显著影响(P>0.05);4)BC(0-2.0%)对苏柳172的Cu和Pb生物富集和转运能力无显著影响(P>0.05),而MBC(1.0%-2%)显著提升苏柳172对Cu和Pb的生物富集和转运能力(P<0.05),2.0%MBC可使Cu和Pb的TF值分别提升101.06%和25.16%。该文对了解微纳富磷生物炭联合树木修复Cu、Pb复合污染土壤具有重要意义,可为重金属污染土壤的生态修复提供科学依据。

二氧化碳捕集及封存技术探索研究——以陕煤集团榆林化学公司为例

践行减排降碳措施,落实“双碳”目标是煤化工企业走向高端化、多元化、低碳型发展的重要转型契机。陕煤集团榆林化学有限责任公司谋划400万t/a二氧化碳捕集、运输及封存(CCS)示范项目及开展40万t/a先导试验项目助力国家碳达峰、碳中和。在借鉴神华10万t CCS示范项目经验基础上,依据已建180万t/a乙二醇项目中产生的CO_(2),设计了高纯(98.94%)和低纯(77.78%)2种超临界CO_(2)封存流程;结合对鄂尔多斯盆地东部三叠系、二叠系咸水层的认识,找寻了3套物性较好且CO_(2)封存潜力巨大的地质咸水层(刘家沟组、石千峰组、石盒子组);在深入CO_(2)储存层盖层及存储容量评估分析,认为CO_(2)在超过1000 m的咸水层封存环境最佳;通过设计4口注入封存井并结合数值模拟方法对40万t/a CO_(2)的封存运行机制进行研究分析得出理论可行;设计采用PNX测井、井下光纤传感及地表InSAR等监测方法搭建起CO_(2)从井筒到储层再到储层扩散一体化的监测监控管理平台;从CCS当前经济技术成本、产业政策发展以及机遇挑战现状展望出煤化工开展CCS非常具有潜力。

基于格局动态与空间形态协同分析的长江中游景观演变特征研究

【目的】长江中游地区水网密布,林田湖草等用地广泛交错分布,自然资源丰富。长期以来,也是人口、城镇与乡村聚落密集分布的区域。近年来,这一区域在经历快速城镇化建设扩张的同时,生态用地的保护和修复也逐步加强,景观格局呈现更为剧烈和复杂的全局性变化。因而,从区域视角开展对这一快速变化期的景观演变过程与机制探讨,将为区域生态系统优化、生态经济协调发展提供有价值的指导。【方法】研究创建了一个全新的格局动态与空间形态协同的分析框架,在景观动态模型、景观指数等分析基础上引入形态学空间格局分析(MSPA)方法,从格局变化与景观形态两方面,全面揭示了2000—2020年长江中游地区景观格局时空演变特征和趋势。【结果】2000—2020年,耕地、林地、草地、水域面积均显著减少、建设用地持续增加。同时,耕地、林地、草地之间动态转化速度也急剧增加。长江中游地区城市扩张模式由边缘式转为飞地式,耕地、草地的破碎化水平持续上升,平均斑块面积不断减小,林地、水域和建设用地的破碎化水平显著下降。规划引领的城乡建设和生态工程对景观格局的影响日趋显著。区域生态核心斑块规模呈现下降趋势,原生生态斑块日趋破碎,各类小尺度生态斑块显著增加,斑块之间的景观连通性保持良好。【结论】长江中游地区全域的景观格局演变存在整体一致性,景观类型比例差异不断缩小,景观破碎化程度增加,生态景观格局的网络化特征进一步显著。然而,在跨省边缘地带廊道稳定性较差。今后应强化跨省域的一体化用地协调、保护和监测机制,以促进长江中游城市群生态与经济协同的可持续发展。

一体化预制泵站的应用及设计要点

通过整合、比对一体化预制泵站的设计规范及多本图集,系统全面地介绍了其工作环境、水泵选型、工艺设计等环节,重点阐述了集水池有效容积、三大液位的确定复核和液位控制程序,力求阐明其高集成度下的基本设计要求及运行规律,对一体化预制泵站的应用和设计起到较好的指导价值。

民宿酒店消防设备配置现状及优化策略

近年来,民宿酒店蓬勃发展,其消防设备配置面临着严峻挑战。通过对民宿酒店消防设备配置现状进行分析,揭示了其在消防器材设备设置、运行管理及维护保养等方面存在的问题,进而提出针对性优化策略,期望能够提升民宿酒店的消防安全水平。

甘肃西和锑矿生态破坏区优势物种生态位及种间联结性

种间关系能够揭示植物群落的物种共存特征及演替规律,对于矿区植被恢复和管理具有指导意义。以甘肃西和锑矿生态破坏区为研究对象,基于生态学原理,采用生态位测定、方差比率(V_(R))、χ^(2)检验、种间联结系数(A_(C))和Pearson相关系数等方法,分析了该区优势植物的生态位和种间联结特征。结果表明,1)锑矿生态破坏区发现物种35科73属90种,多为菊科(Asteraceae)和豆科(Fabaceae)物种,重要值最大的灌木和草本植物分别为马桑(Coriaria nepalensis)(42.3%)和白茅(Imperata cylindrica)(9.48%);而对照区则有物种43科86属105种,重要值最大的灌木和草本植物分别为平枝荀子(Cotoneaster horizontalis)(10.6%)和薹草(Carexspp.)(21.6%)。2)锑矿生态破坏区灌木层物种间生态位重叠值大于0.50的有7对(占比33.3%),其中灌木层小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)与密蒙花(Buddleja officinalis)和插田藨(Rubus coreanus),草本层荩草(Arthraxon hispidus)与紫花香薷(Elsholtzia argyi)和华蟹甲(Sinacalia tangutica)的生态位重叠值均为1.00,表明该类植物对资源利用较为相似。3)锑矿生态破坏区灌木层物种总体负联结,灌木层稳定性较弱,而草本层物种总体呈显著正联结,表明锑矿生态破坏区植物群落仍处于演替前期阶段。总之,需要进一步加强锑矿生态破坏区植物群落的正向演替,未来可以适当引种乡土且有正联结的物种,例如马桑和薹草等,结合补充当地土壤种子库的种子,以促进植物群落演化,进而形成稳定的植物群落。该研究揭示了锑矿生态破坏区植物群落优势物种的种间关系,为人工促进受损系统的植被恢复提供基础数据和理论依据。

脱落酸的摇瓶发酵工艺优化研究

【目的】通过脱落酸的摇瓶发酵工艺优化,提高脱落酸的摇瓶发酵水平,从而减少摇瓶效价误差,有利于诱变效应的分析。【方法】通过工艺试验确定对脱落酸摇瓶发酵的影响因素,对影响因素进一步进行正交优化试验,得到脱落酸摇瓶培养基的最优配比组合浓度。【结果】脱落酸摇瓶配方中的麦麸可以完全被黄豆粉替代,替代后其摇瓶效价从0.171 g/L提高到0.550 g/L,提高幅度达221.6%。经过进一步正交试验,以黄豆粉、麦芽糖、乙二醇为影响因素,摇瓶产量为评价指标,摇瓶产量结果显示黄豆粉为最显著影响因子,其次为麦芽糖。得到最佳摇瓶配方为黄豆粉5 g/L、麦芽糖10 g/L、乙二醇4 g/L,花生粉4 g/L,葡萄糖4 g/L,硫酸镁1 g/L。摇瓶发酵效价从0.205 g/L提高到1.441 g/L,比对照提高602.9%,其提高幅度较大。【结论】发酵摇瓶中黄豆粉替代麦麸更有利于发酵过程中脱落酸菌产素水平的提高。

蛭石与无机纳米粒子复配改性对沥青老化的延缓作用

研究了蛭石与不同无机纳米粒子复配改性对沥青老化的延缓作用,采用了薄膜烘箱老化、压力老化箱老化和紫外光加速老化试验模拟沥青的短期、长期和热氧、紫外光老化作用,测试了复配改性沥青老化前后的物理流变性能。结果表明:蛭石与3种无机纳米粒子复配改性能够同时有效延缓短期、长期和热氧、紫外光对沥青的老化作用;综合对比蛭石与3种无机纳米粒子复配改性沥青不同老化后的性能,蛭石与纳米氧化锌对沥青老化的延缓效果最佳。

一种支持干涉多光谱图像ROI的压缩编码方法

提出了一种基于EBCOT (率失真优化截取内嵌码块编码 )算法的矩形ROI(感兴趣区域 )编码的干涉多光谱卫星遥感图像压缩方法 该方法不需要对小波域的系数进行提升 ,而是在码流组织时通过对多光谱区域的误差跟踪提高恢复图像的质量 误差的跟踪完全是自适应的 ,可以根据用户给定的恢复图像多光谱区域的峰值信噪比最低要求自动实现码流的组织 ,解码器不需要知道该图像是否存在ROI ,而且该方法保留了EBCOT的优良特性 实验结果表明 。

富水覆岩采动裂隙渗流相似模拟研究

为了确保工作面在综放开采条件下安全生产,研究了采动过程中因顶板冒落、放顶垮落造成的顶板透水的灾害机理.结合具体工程地质条件,利用固-液耦合相似材料模拟方法对首采工作面综放开采过程进行了研究,分析了裂隙带与冒落带导水通道分布特征,总结了含水层潜水渗流规律.模拟结果表明,当工作面推进到300 m左右时覆岩主关键层断裂,裂隙带发展高度到达含水层,为顶板透水提供了可能的通道.在此基础上,分析了采动岩体的周期破断与裂隙发展过程,划分了顶板透水危险区域,其结论可为大佛寺煤矿顶板透水预测及防治提供依据.

基于CUDA的矩阵乘法和FFT性能测试

针对NVIDIA公司的CUDA技术用Geforce8800GT在Visual Studio2008环境下进行测试,从程序运行时间比较判断CUBLAS库、CUDA内核程序、CUDA驱动API、C循环程序与Intel MKL库以及FFTW库与CUFFT库运行响应的差异。测试结果表明,在大规模矩阵乘法和快速傅里叶变换的应用方面,相对于CPU,利用GPU运算性能可提高25倍以上。