基于节点中心性和热度的数据布局方法

随着5G和大数据的飞速发展,海量数据的快速、持久存储需求对存储设备和网络性能提出了极大挑战。信息中心网络以及边缘存储等技术的出现,使数据能够在网络边缘就近存储,减少了数据传输时延。但数据长期存储在网络边缘势必会引发边缘节点空间不足的问题,迫使数据传向更远方,降低存储效率。针对上述问题,提出一种基于节点中心性和热度的数据布局方法,利用节点空闲时间将高空间负载节点的数据迁移至低空间负载的节点,确保边缘高热度的节点空间富余。实验结果表明,相比较Random和一致性Hash等存储布局方案,在进行长期存储任务后,该方法能在边缘空间相对不足的情况下,减少存储数据时的传输开销,使数据写入时间减少30%以上。

基于ICN的数据中心服务调度方法优化设计

虚拟化技术使得数据中心的服务可以在任意位置灵活部署,同时也引入如何合理调度用户的服务请求到这些位置的问题。本文提出一种基于信息中心网络(ICN)技术的数据中心服务调度方法——ICSS。基于ICN标识与地址分离特性,ICSS可直接在网络层数据平面级别提供分布式服务调度功能,网络层数据平面支持线速转发,能实时快速处理服务请求的调度决策,避免传统调度方案在路径延伸和传输时延方面的不足。ICSS考虑服务请求大小及虚拟机资源负载情况,基于PSO-GA算法进行服务调度,以优化服务响应时间和虚拟机负载均衡程度,提高网络的扩展性。为实现与现有数据中心IP业务的无缝承接,本文设计一种ICN协议与IP网络协议的转换方法,确保ICSS对客户端和服务端透明。实验表明,相较于传统的加权最小连接算法(WLC),ICSS的服务完成时间平均减少约21%,CPU、内存资源利用率方差分别平均减少约10%、10%;相较于网络层分布式服务调度方法——分布式计算感知调度算法(CArDS),ICSS在服务请求数量较多时具有更少的服务完成时间,CPU、内存资源利用率方差分别平均减少约32%、29%,转发表表项平均减少约97%,控制开销数量平均减少约98%。ICSS在服务完成时间、负载均衡以及可扩展性方面具有明显优势。

确定扩展基础基底尺寸的一种解析解法

针对传统的确定扩展基础基底面积的逐次渐进试算法在计算效率等方面的不足,根据极限状态设计原则和中国国家标准《建筑地基基础设计规范》要求,分别提出中心荷载和偏心荷载条件下扩展基础基底面积计算的一种简洁的解析求解新方法。该法将承载力验算公式转换为一元三次不等式和一元四次不等式,从而理论上可分别采用Cardan公式法或Ferrari法进行求解。简便起见,也可借助MAPLE等数学软件,快速和精确地得到满足验算要求的基底面积下限解答。通过算例对比分析,验证了该法的优越性,为基础工程优化设计提供新的参考。

传感器网络中基于环的负载平衡数据存储方法

传统的以数据为中心的存储方法有一个非常严重的缺点:网络中存在着明显的热点区域,主要出现在sink和home节点周围.位于热点区域附近的节点所消耗的能量远大于网络内的其他节点,从而严重缩短了传感器网络的寿命.对于出现在sink周围的热点问题,采用在网络中分布多个sink节点的方式消除热点.对于出现在home节点周围的热点问题,提出基于环的负载平衡数据存储协议,并以此数据存储为基础,给出相应的查询处理算法消除热点.首先,负载平衡数据存储协议将传感器网络划分为多个环,在网络工作的某个时间段内,数据被分散存储在某个环内的多个节点上;其次,该存储结构的最大特点是,在不同时间段内,各环轮换工作进一步消除热点.最后,基于环的查询处理算法也是由环内的多个节点协作完成.基于环的负载平衡数据存储协议以及基于此存储协议的查询处理算法虽然在查询处理中所消耗的能量高于传统方法,但可以保证从数据存储到查询处理的整个过程中,网络的所有节点均匀地消耗能量,从而避免了传统方法中的热点问题,达到延长网络寿命的目的.实验表明,基于环的数据存储及查询处理算法可以解决传统上基于事件存储协议中出现的热点问题,并延长传感器网络的寿命.

内容中心网络中基于内容迁移的协作缓存机制

内容中心网络(CCN)是为了适应未来网络通信模式的转变,提供对可扩展和高效内容获取的原生支持而提出一种新型的网络体系架构,内容缓存机制是其研究的关键问题之一。现有机制在缓存节点的选择时往往过于集中,缓存负载分布严重不均,大大降低了网络资源利用率以及系统的缓存性能。该文提出一种基于缓存迁移的协作缓存机制,首先在缓存节点选择时考虑节点的中心性保证内容尽可能缓存在位置更重要的节点。同时,在缓存压力过大时,通过可用缓存空间大小、缓存替换率以及网络连接的稳定性等信息选择合适的邻居节点进行缓存内容的转移,充分利用邻居资源实现负载分担。仿真结果表明该机制能有效地改善缓存负载在节点上分布的均衡性,提高缓存命中率和缓存资源利用率并降低平均接入代价。

大规模无线传感器网络中基于振荡轨迹的数据存储与发现机制

在大规模无线传感器网络中,在不存在基站节点的情况下,节点组成对等网络,任何一个节点都有可能成为数据消费者节点或者数据生产者节点.传感器网络是一种资源受限的自组织网络,节点的能量和计算能力不足以支持复杂协议的设计.如何让随机产生的消费者节点和生产者节点能够有效迅速地发现对方并进行数据查询工作是传感器网络研究中的一个难点.利用数据为中心的存储策略,提出了一种振荡轨迹的数据存储发现机制.该方案要求消费者节点和生产者节点将查询或者数据存储到相应的振荡路径上.该方案不需要节点存储全局的网络信息,每个节点根据局部信息和预设的反射角度进行路由选择和数据转发.理论上,所有的振荡轨迹满足两两相交的特性,保证了数据查询成功率,而且消费者节点在查询数据时所需要的跳步距离是有界的,同时该方案能够保证数据负载的平衡.

考虑负载均衡的无线传感器网络数据汇集算法

基于最小生成树策略的数据汇集算法使得数据传输效率高,但是树的构造使得转发节点负载过高,能量消耗过大,还会造成无线传感器网络的负载不均衡。针对这种情况,提出一种考虑负载均衡的数据汇集算法,该算法基于最小代价树的建立策略,在构造树的过程中避开剩余能量小的节点,最大化无线传感器网络的生存时间。

内容中心网络中基于可用带宽的多接口路由策略

针对内容中心网络(content-centric networking,CCN)中过多的兴趣包容易造成链路拥塞和负载不均衡的问题,提出一种MRSAB算法。采用三颜色机制标识可用接口,利用加权移动平均(weighted moving average,WMA)数学模型预测节点的可用链路中数据包的个数;预测的数据包个数反映链路中带宽占用情况,选取可用带宽较大的链路进行兴趣包的转发。仿真结果表明,该路由算法能够有效减少链路拥塞和服务器负载,提高链路的负载均衡。

桩端压力注浆桩技术

桩端压力注浆桩是指灌注桩在成桩后 ,通过预埋在桩身的注浆管 ,利用压力作用 ,将能固化的浆液经桩端的预留压力注浆装置 ,均匀地注入桩端地层 ,以提高桩的承载力 ,并减小桩基沉降量。它是一种承载力高、适用范围广、施工方法灵活。

网络中心化数据集成架构与关键技术

针对网络中心环境下复杂系统的数据共享需求,分析了传统数据集成解决方案在网络中心环境下应用的不足,以网络环境下分布和异构数据的集成与共享为目标,提出了一种网络中心化数据集成架构模型,并从概念结构、标准、技术和系统4个视角对模型进行了描述。在深入研究基础上,提出了多源异构数据的服务化集成访问、服务开发与管理、ETL(抽取、转换与装载)流程管理及语义处理等关键技术,并给出了相应解决方案。

一种内容中心网络中的热区控制及内容调度缓存算法

针对内容中心网络中同质化缓存造成的节点负载不均和存储资源无法有效利用的问题,提出一种热区控制及内容调度缓存算法.在内容请求时,根据节点介数与节点访问度综合判断节点热度,筛选出负载过重节点;缓存决策时,以流行度为依据将内容调度至空闲邻居节点,并设置生命期控制机制,从而达到分散请求、消除热区的目的.仿真结果表明该算法减少了请求时延与路由跳数,在提高缓存命中率的同时,有效改善了负载在节点上分布的均衡性.

蚁群分工启发的ICN负载均衡机制

信息中心网络(information centric networking,ICN)支持网内缓存和多路径路由,但由于路由器缓存能力有限,网络可能出现严重拥塞。针对这种情况,设计了蚁群分工协作启发的ICN负载均衡机制(ant swarm cooperation inspired ICN load balance scheme,ASCLB)。首先定期预测路由器和链路负载,再判断是否执行负载均衡机制;其次设计了蚁后表、雄蚁包和工蚁包;最后通过蚁群分工协作,寻找一条到内容服务器的新路径,将部分待处理包沿该路径迁移至轻载节点或链路。实验表明,与不考虑负载均衡的ICN路由机制相比,该机制可以有效均衡路由器、链路和内容服务器负载。

Wireless HART负载均衡方法研究

无线HART网络是同类无线网络中网络稳定性和健壮性最好的网络之一,负载均衡的网络可以有效的提高传感器网络的生存周期,本文针对Wireless HART的mesh网络结构提出一种以节点负载为中心的负载均衡因子,并在此基础上提出一种通过在无线网络拓扑图中构造负载均衡树的方法来改进网络负载均衡的算法。最后通过实验仿真比较发现新算法是一种更有效的均衡策略。

信息中心网络中基于流量负载控制的缓存策略

信息中心网络通过高速网内缓存可以有效降低用户的访问时延,降低服务器和链路负载,提升网络性能。然而,网络中部分节点负载过高导致节点内缓存替换率升高,使得个别节点乃至整体网络性能下降。本文提出一种基于流量负载控制的缓存策略,根据节点接收队列的流量状态,动态控制节点缓存的替换速率,并将由于负载控制而无法缓存的内容交给下游低负载节点缓存。实验结果显示,我们的策略可以有效提升高流量负载节点的缓存命中率,同时提高了低负载节点的缓存利用率,均衡了网络中的缓存负载状态,提升了网络的整体性能。

基于t-SNE算法的ICN缓存容量分配机制

针对现有ICN中节点负载不均衡、重要节点缓存利用率低、缓存开销大等问题,面向互联网主干网节点,提出了基于t-SNE算法的ICN缓存容量分配机制.首先,收集网络拓扑信息和流量特征信息并建立高维数据集;然后,通过构造K-近邻表征相似性的方式改进t-SNE算法,对数据集进行降维并对网络节点进行聚类划分;最后,基于聚类结果,将有限的缓存容量合理地分配给不同节点以平衡节点负载.仿真结果表明,本设计的缓存容量分配机制和基准机制相比,在保证路由成功率维持在约95%的前提下,缓存命中率提升了3%~4%,平均缓存开销减少了13.5%~23.4%.

钢筋混凝土面层加固石砌体轴心受压构件材料强度利用系数和可靠度分析

钢筋混凝土面层加固石砌体形成的组合结构轴心受压构件属二次受力结构,面层的混凝土和钢筋强度不能得到充分利用,为此,在极限承载力计算中,引入小于1.0的材料利用系数来考虑这一影响,然而现行规范中未给出该系数取值.根据石砌体、混凝土和钢筋的本构关系研究的成果和变形协调条件,分析了钢筋混凝土面层加固石砌体轴心受压构件混凝土和钢筋的材料强度利用系数.根据分析结果并结合相关规范,建议混凝土和钢筋的材料强度利用系数均取0.8.基于《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB 50068-2001),利用一次二阶矩法(JC法)进行了钢筋混凝土面层加固石砌体轴心受压构件可靠度分析,分析结果表明满足现行规范要求.