基于“写时复制”的培养方案管理系统逻辑锁定方案设计

培养方案管理系统提升了人才培养方案修订工作的质量和效率,然而,该系统在使用过程中也暴露出了专业间课程独立修改与数据规范化设计难以两全、高并发环境下数据容易出现不一致、共享课程导致某一专业培养方案定稿困难等一系列问题。文章引入了“写入时复制”(Copy-on-Write)技术,增加了专业锁、学期锁、课程锁等逻辑锁,利用两阶段锁协议等技术对培养方案管理系统进行重构,保证了系统的稳定高效运行,为此类数据库系统并发一致性问题提供了解决方案。

高效的一读多写全盘复制技术

本文介绍了一种高效的读一次写多次的磁盘复制技术,并给出了完整的在DOS上调试通过的Tufbc-C源程序。

Dalvik虚拟机进程模型分析

Android手机操作系统是Google于2008年推出的智能手机操作系统,它的所有应用都是基于Java语言的,它的类Java虚拟机Dalvik提供了所有应用的运行时环境。Dalvik是一个面向Linux作为嵌入式操作系统设计的虚拟机,尤其是它的面向进程的设计,充分利用了Linux进程管理的特点。介绍了Dalvik所依赖的基础,即Linux操作系统内核中进程管理的一些特性和传统Java程序对进程的控制;进而论述了Dalvik的进程模型的特点,从API和本地代码两个层面具体阐述了进程运行、创建和之间通信的部分细节。文中旨在为Dalvik的研究和应用提供参考。

AVFS:基于应用特点的版本文件

传统的版本文件系统一般针对单个文件的历史信息进行管理。在实际应用中,用户需要管理的版本信息不仅仅是针对一个文件,比如许多用户都是在一个大的工程中进行设计,用户往往需要对整个工程的所有文件进行版本管理。为此,需要研究基于应用特点的版本文件系统AVFS。对AVFS进行研究,重点讨论了其系统结构和实现技术。

一种非阻塞读文件系统的实现方法

针对现有文件系统在容错性及读性能远低于数据库系统的情况,运用数据库系统中数据的多版本技术实现数据的快速闪回及非阻塞读原理,通过改进文件系统元数据结构及结合写时复制技术的方法,在文件系统中增加文件瞬时恢复功能及非阻塞读功能,解决现有文件系统在容错性不足的问题,提高文件系统的读性能。通过该方法制作MVFS文件系统,测试结果表明,应用该方法生成的文件系统具有优越的读性能、容错性和可靠性。

磁盘级的ZFS数据跟踪技术与分析

当前磁盘驱动器的容量每9～12个月大约就会翻倍,按照这个速度,在未来10～15年内需要为文件系统增加64b的寻址能力.ZFS是一种创新的适应未来发展需要的海量文件系统,支持128b寻址,同时提供了丰富的特性.因而,剖析ZFS的工作机制对于海量文件系统的研究必不可少.然而,目前关于ZFS的文献非常有限,也很少提及切实可行的研究手段.提出了一种对磁盘原始数据进行跟踪的分析方法,通过在磁盘级别进行访问,由ZFS文件系统路径和文件名开始,逐步找到实际的源数据和文件数据.揭示出一些有关ZFS工作机制和性能的有趣的结论.

小型单内核嵌入式操作系统的设计与实现

文章阐述了小型单内核嵌入式操作系统的设计与实现.该系统以流行的PC机做研发平台,以VMWare虚拟机做实验环境,以Linux操作系统及开放软件做开发工具,整个系统的源码约为4200行.该系统可实现多进程优先级调度、信号处理、段页式存储管理、写时复制、虚拟内存等功能.结构简洁、易于移植,适用于嵌入式系统应用开发及操作系统教学实验.

基于SnapCopy的高性能数据库备份恢复技术

由于种种原因 ,现有的数据库系统在备份功能上都有不同程度的局限性 ,会对库的表空间进行备份时的锁定 ,从而导致一定程度的写操作中断。文中在设计存储管理系统时 ,应用了一种叫做SnapShotFS的技术 ,并在此基础上实现集成了SnapCopy工具的磁盘存储系统 ,解决数据备份过程中的业务不间断问题。

一种持久性内存文件系统数据页的混合管理机制

英特尔于2019年4月正式发布基于3D-Xpoint技术的傲腾持久性内存(Optane DC persistent memory),这为构建高效的持久性内存存储系统提供了新的机遇.然而,现有的存储系统软件并不能很好地利用其字节寻址特性,持久性内存性能很难充分发挥.提出一种文件系统数据页的混合管理机制HDPM,通过选择性使用写时复制机制和日志结构管理文件数据,充分发挥持久性内存字节可寻址特性,从而避免了传统单一模式在非对齐写或者小写造成的写放大问题.为避免影响读性能,HDPM引入逆向扫描机制,实现日志结构重构数据页时不引入额外数据拷贝.HDPM还提出一种多重垃圾回收机制进行日志清理.当单个日志结构过大时,通过读写流程主动回收日志结构;当持久性内存空间受限时,则通过后台线程使用免锁机制异步释放日志空间.实验显示,HDPM相比于NOVA文件系统,单线程写延迟降低达58%,且读延迟不受影响;Filebench多线程测试显示,HDPM相比于NOVA提升吞吐率33%.

一种策略灵活的多版本文件系统的设计与实现

设计并实现了一种新型的多版本文件系统——HFS。HFS 把启发式规则和用户规则结合起来,提供灵活的版本保留策略,为必要的文件保留必要的版本,节省了存储空间。同时,还通过写时复制和目录版本等技术,进一步降低对存储资源的消耗。分析表明,该系统可以在保证数据可靠性的同时,有效地提高存储资源的利用率。HFS 的实现基于 Ext3,对 HFS 和 Ext3的文件读写性能的测试和比较的结果表明,HFS 的顺序读文件的性能与 Ext3相当,顺序写文件的性能和随机读写的性能比 Ext3降低了2%～5%,版本机制对文件系统性能的影响很小。

一种面向事务型数据库的无锁并发B+tree索引结构

为了克服现有多版本并发控制(MVCC)进行数据的并发访问控制中短暂阻塞的缺点,达到读写完全并发,提出了一种基于写时复制的多版本并发B+tree(BCMVBT)索引结构。BCMVBT通过复制分离读写的操作空间以使读写事务在任意时刻完全并发执行,规避比较与交换(CAS)操作带来的高CPU消耗,达到一写多读场景下的完全并发。同时针对现有多版本开发B+tree(MVBT)范围查询的复杂操作,提出了无锁的BCMVBT的范围查询算法和回收机制,从而实现了索引的插入、查询、更新与回收的无锁并发操作。通过与事务型MVBT(transaction MVBT)的对比,在读写并发环境下BCMVBT的时间消耗降低了50%,实验进一步表明BCMVBT在大事务的场景下具有更高的优势。

基于卷的快照技术研究

随着计算机和信息技术的不断发展,人类每日产生的信息量正以指数的级别增加。面对海量的数据,如何快速存储数据并保证数据的安全成为当今社会的重要考验。首先阐述了快照技术的现状,并介绍了当前主流的快照技术,然后详细介绍了基于卷的快照技术,最后分析了该技术的应用前景。该技术提高了时间和空间的利用率,有较好的应用价值。

Linux内核的内存管理探秘之四 虚拟内存的管理

本文剖析了Linux内存管理中虚拟内存的管理算法和实现,并分析了关键的源代码。

虚拟机内存轻量级检查点研究

针对传统的虚拟机检查点粒度大和做检查点时停机时间长的问题,采用空闲内存页面排空、写时复制和增量检查点来解决传统虚拟机检查点的问题,通过这三项技术使检查点技术轻量化.空闲内存页面排空通过在检查点中排除空闲页面,可以减少虚拟机检查点文件的大小;写时复制通过在虚拟机内存写入时进行内存页面复制,可以减少做检查点的时间;增量检查点通过内存增量页面的计算,检查点只包含增量信息,可以减少虚拟机检查点文件的大小.在虚拟化平台Xen上的实验结果表明:采用写时复制技术减少了做检查点过程中虚拟机的停机时间,停机时间不超过300ms,并可使检查点这一过程对上层应用透明;采用内存排空技术和增量技术来做检查点,使得检查点文件的大小减少20%.