利用XY坐标实现GPU缓存索引分布在帧缓冲区上的漫射

针对为CPU设计的缓存索引映射技术会导致严重的缓存冲突缺失问题,本文提出了一种全新的基于像素XY坐标进行索引计算的XY型缓存索引映射技术。该方法可以在帧缓冲区上获得缓存行索引分布的良好漫射,并且能完全避免不同帧解像度的不良影响。实验结果表明,XY型缓存索引映射技术可使缓存缺失率最大降低82%。采用该技术的直接映射缓存或2-way组相联缓存的缺失率接近全相联缓存,这有助于降低缓存设计复杂度与缓存功耗。

一种适应GPU的混合访问缓存索引框架

散列表(hash table)作为一类根据关键码值(key value)提供高效数据访问的数据索引结构,其广泛应用于各类计算机应用中,尤其是在对性能要求极高的系统软件、数据库以及高性能计算领域.在网络、云计算和物联网服务方面,以散列表为核心结构已经成为缓存系统的重要系统组件.然而,随着大规模数据量的大幅度增加,以多核CPU为核心设计散列表结构的系统已经逐渐出现性能瓶颈,亟需进一步改进散列表的高性能和可扩展性.随着通用图形处理器(graphic processing unit,简称GPU)的日益普及以及硬件计算能力和并发性能的大幅度提升,各类以并行计算为核心的系统软件任务在GPU上进行了优化设计并得到可观的性能提升.由于存在稀疏性和随机性,采用现有散列表的并行结构直接在GPU上应用势必会带来高频次的内存访问和频繁的总线数据传输,影响了散列表在GPU上的性能发挥.重点分析了缓存系统中散列表索引的内存访问、命中率与索引开销,提出并设计了一种适应GPU的混合访问缓存索引框架CCHT(cache cuckoo hash table),提供了两种适应不同命中率和索引开销要求的缓存策略,允许写入与查询操作并发执行,最大程度地利用了GPU硬件的计算性能与并发特性,减少了内存访问与总线传输.通过在GPU硬件上的实现与实验验证,CCHT在保证缓存命中率的同时,性能优于其他用于缓存索引的散列表.

HT树:缓存敏感的内存数据库索引

在内存数据库系统中,针对处理器缓存对提高内存数据库的性能有重要影响的情况,在B+树的基础上提出一种新的缓存敏感的索引——HT索引。将Hash方法和树结构相结合,构造一种适用于内存数据库的索引。结果证明,该索引结构能提高处理器缓存的利用率,其整体操作性能优于传统的缓存敏感索引。

内容中心网络中基于缓存索引的缓存路由机制

从内容中心网络内置缓存可用性出发,提出了一种基于缓存索引的缓存路由机制.对传统CCN路由器转发引擎模块进行改进,在保留CS,PIT以及FIB的同时,添加缓存索引表模块,详细描述了缓存索引表表项的创建以及管理流程,并结合缓存索引表提出一种基于缓存索引的缓存路由机制.结合该路由机制转发用户产生的兴趣包,可以有效减少服务器的命中率以及转发兴趣包的跳数,仿真结果验证了其有效性.

面向网络GIS的最小价值空间数据缓存替换算法研究

海量空间数据的网络传输是影响网络GIS服务质量的重要因素.数据缓存机制能有效提高数据响应速度,提升网络GIS服务质量.FIFO、LRU、LFU等常用的缓存替换算法侧重于数据的访问时间和频率,而未能兼顾空间数据特有的空间位置特性,在空间数据缓存的应用上存在着局限性.该文面向网络GIS提出了一种最小空间数据价值缓存替换算法GDLVF(Lowest-Value FirstCache Replacement for Geospatial Data),除考虑数据的访问时间和频率外,还兼顾数据空间位置与可视区域间的面积和位置关系,并利用加权数据大小来降低数据大小差异对价值计算的影响.实验表明,GDLVF较传统的缓存替换算法能够同时兼顾请求命中率和字节命中率,减少数据的网络传输,显著改善网络GIS的服务质量.

基于复杂云资源查询的HChord索引机制

为了研究复杂云资源在巨大资源池中快速定位和查找问题,结合分布式对等技术资源定位的优势,提出分层的HChord云对等模型,通过提取云资源多维属性特征向量构建资源查询索引和相似资源聚类,建立全局与局部索引及缓存机制,并独到地提出依赖备份超级节点数来控制索引缓存率的方法。仿真实验表明,HChord模型比HTC-Chord模型在资源定位时需要更短的平均路径长度;验证HChord模型下不同索引缓存率对资源定位路径不同的有利影响。结果表明,分层HChord模型下构建的资源聚类和索引缓存机制,以牺牲少数节点维护开销能使资源在非常有效的路径范围内被定位。

网络地理信息服务中的空间数据缓存算法研究

网络地理信息服务中,由于带宽有限以及大规模的并发用户访问,海量异构的空间数据的快速实时网络传输,是提高系统性能、缩短服务响应时间的关键因素。提出适合于地形数据和影像数据的缓存机制,以提高网络地理信息服务的交互性能。以瓦片为缓存粒度,论述缓存瓦片索引的设计与效率并对缓存索引的性能进行验证。本文提出瓦片访问平均时间间隔最长的缓存置换算法TAIL(Tile Access average Interval ti me Longest),从瓦片访问的时间局部性和空间局部性分析TAIL算法并说明提高置换效率的方法。对最高分辨率为30m的全球LANDSAT7影像数据集和最高分辨率为90m的全球SRTM地形数据集进行日志驱动仿真实验。结果表明,TAIL与代表性的缓存置换算法相比,提高了瓦片请求命中率和字节命中率,同时大幅降低瓦片请求响应时间和服务器端所处理的瓦片请求数。

一种基于主题时空价值的服务器端瓦片缓存算法

先进先出置换算法(FIFO)、最近最少使用置换算法(LRU)、最不经常使用置换算法(LFU)等传统缓存算法侧重于数据的访问时间和频率,而现有面向瓦片的缓存算法大多只适用单一类型的瓦片数据,不能兼顾瓦片数据具有的多类型与空间位置特性,在服务器端瓦片缓存的应用上存在局限性。通过构建面向多类型瓦片的服务器端缓存索引,并综合考虑瓦片访问中的时间局部性、空间局部性和用户主题倾向性,提出基于主题时空价值的瓦片数据缓存置换算法(G DTST)。实验结果表明,相较于传统服务器端缓存置换算法,GDTST可以提高缓存命中率,并且在缓存容量较大时具有更好的延迟节省率,能够有效降低瓦片源服务端负载,提高用户响应速度。

基于GPU的大规模地形场景实时渲染

结合GPU(Graphic Processing Unit)的特点,以GeoMipMapping算法为基础,提出了一种充分发挥GPU性能的Patch-LOD地形绘制模型:层次索引模板。层次索引模板通过一组常驻显存的索引缓存序列,隐式地表示地形块细节层次。另外以层次索引模板为基础,在GPU上实现了裂缝消除。通过衔接索引模板扩充层次索引模板,隐式消除了不同分辨率地形块拼接时产生的裂缝。