排队论在计算机存储系统性能中的应用和分析

I/O响应时间是衡量存储系统性能的重要指标。本文基于使用光纤通道磁盘阵列构建的存储区域网环境,利用排队论分析了不同预取策略对磁盘阵列I/O响应时间的影响,提出改进存储系统性能的方法。

基于FPGA的对象存储控制器的关键技术

研究了对象存储控制器的关键技术.基于交换式片内总线,使用NiosⅡ处理器,设计了高速对象存储控制器;基于可编程片上系统技术,用硬件描述语言实现光纤通道底层协议;基于实时操作系统,在软件层实现面向对象存储协议.以循环冗余校验算法的优化与8 bit/10 bit编码游程值计算的优化为例,描述了通过逻辑优化得到更高频率和提高系统性能的方法,并通过软件仿真分析了优化结果.仿真结果表明,优化后的算法逻辑正确且性能大大提高.

纠删码存储系统中基于网络计算的高效故障重建方法

目前分布式存储系统的规模越来越大,不论存储设备是磁盘还是固态盘,系统都始终面临着数据丢失的风险.传统分布式存储系统大多采用基于三副本的高可靠性技术,但为了追求较低的存储开销,大量系统正在转向基于纠删码的可靠性方法.但是在纠删码方案下,重建故障数据需要读取多个存储设备,这将导致大量的网络传输和存储I/O操作,增大系统恢复开销.为了能够在不损失其他性能的同时降低恢复开销,利用软件定义网络(software defined networking, SDN)技术,提出一种基于网络计算的高效故障重建方案——网络流水线(in-network pipeline, INP),其中SDN控制器利用网络的全局拓扑信息构造重建树,系统依据重建树进行数据传输,并在交换机上完成部分计算,减少向后传输的网络流量,从而消除网络瓶颈,提升恢复性能.测试评估了不同网络带宽下INP的恢复效率.实验结果表明:与传统的纠删码系统相比,INP总是能大幅减少网络流量,并且在一定带宽条件下,能够接近正常读的时间开销.

面向产业化应用的双光束超分辨数据存储技术

光学数据存储技术虽然在存储寿命和功耗上具有显著优势,但在应对大数据纵深发展趋势时,目前的一些光存储技术在容量和密度方面面临严峻的挑战。相比于其他光存储技术,双光束超分辨光学数据存储技术在光学大数据存储产业化方面展现了明显的容量和密度优势。本文针对双光束超分辨光存储技术,全面介绍了该技术在光存储技术产业化应用中亟待解决的核心关键问题,并着重讨论了解决这些问题所需要采用的基本方法。

聚集诱导发光分子在双光束超分辨光存储中的潜在应用

聚集诱导发光分子因其高效的发光性质而被广泛应用于生物成像、光波导和电致发光等领域,但在光信息存储领域还鲜有研究。与其他光存储材料相比,聚集诱导发光分子的局域密度变化会引发荧光强度的变化,这在光存储领域是一个显著优点。该文针对聚集诱导发光分子的特性,讨论了该类分子在超分辨光存储领域的可能应用方式,以及需要解决的关键问题。

访问控制技术在SSL VPN系统中的应用

采用了NAP和NAC的核心思想,设计了SSLVPN客户端安全状态检测系统,用于确保SSLVPN客户端的安全性.检测系统通过对客户端的防火墙、反病毒软件和系统补丁的检测来保护其不受病毒、恶意代码的侵害和黑客的攻击.在SSLVPN服务器设计了访问控制系统用于控制不同客户端的接入请求,控制的依据是VPN客户端安全状态检测的结果,对客户端访问控制进一步增强了SSLVPN系统的安全性能.

Heartbeat-Gear:一种新型的实时心跳监测技术

本文以双机热备高可用系统中心跳周期对高可用性能的影响为研究对象 ,提出了一种新型的实时心跳监测技术Heartbeat Gear。该技术通过动态排档式调整双机热备系统的心跳周期 ,能够在变化的请求服务环境下 ,提高系统的心跳周期环境适应能力 。

面向云存储的I/O资源效用优化调度算法研究

随着云计算的普及,越来越多的客户选择使用基于云的服务,以避免冗余的设施购买费用和繁杂的系统设计与维护,从而将精力集中在自己的专业领域.通常,云服务的客户从云服务供应商购买虚拟机,并根据双方商定达成的服务水平目标(service level objective,SLO)约束购买到的计算资源.分布式存储中大量的文件分布在不同的存储节点上,现有的CPU、内存以及带宽等资源的分配调度算法并不适用磁盘I/O资源.从云服务提供商的角度来说,高效用的I/O资源调度算法有利于提高其系统的利用率,节约资源开销并增加企业收益率.从云存储提供商为获取高效率高收益率的角度考虑,通过对用户的虚拟机在不同存储节点上的访问特性建模,提出了一个新的自适应分布式I/O资源调度算法,简称为PC算法.PC算法能够:1)根据用户与服务商之间制定的SLO,动态地在各个存储节点中为每个虚拟机制定适当的局部SLO,满足虚拟机对个体节点的访问需求;2)为各虚拟机提供高效健壮的资源分配策略,既能尽可能利用I/O资源,又避免由无序的I/O资源竞争导致的虚拟机I/O资源饥饿.PC算法能够根据不同的I/O资源供应状况在两种调度策略间自动切换,当系统I/O资源充足时,算法采用最早截止时间优先算法(earliest deadline first,EDF)方式提高I/O资源使用率;反之则根据每个I/O请求的预计效益来提高总收益率.实验结果表明,在不采用预先设定虚拟机对各个节点访问量的前提下,PC算法能根据访问模式制定合理的资源分配,提高系统的I/O资源利用率和收益.

基于对象存储系统的动态负载均衡算法

负载均衡是大规模基于对象存储系统必须要考虑的重要问题。本文为此以系统总响应时间为代价函数,以对象被访问频率为依据,建立了一种将对象复制与对象迁移统一在内的动态负载均衡模型,并充分利用存储设备的智能实现系统的动态负载均衡。仿真结果表明,在存在大量热点访问和对象分布不均匀的情况下,启用对象复制和对象迁移的负载均衡算法能最大程度地减少系统的平均总响应时间。

网络存储系统中I/O请求响应时间的研究

网络存储技术从很多方面改善了传统基于主机的存储系统的不足 ,但由于在数据存储和处理之间增加了网络 ,对整个I/O请求过程产生很大的影响 ,使得I/O性能难以准确地估计 通过对两种常用的网络存储系统———NAS和SAN的基本存储过程进行分析 ,提出了针对网络存储系统中I/O响应时间的性能评估模型 通过实验 ,发现这个模型在很大程度上能够对存储网络的性能进行评价 结果表明存储网络的性能不光和存储设备以及网络设备的物理性质有关 ,还和具体的负载状况密切联系 另一方面 ,FC(光纤通道 )对负载状况的依赖性远远小于TCP/IP网络 ,就I/O响应速度而言 ,FC有更好的性能 .

SSL VPN服务器关键技术研究

SSL VPN 服务器位于防火墙之后,它利用安全套接层协议SSL在公共网上建立虚拟专用通道。本文针对传统的IPsec VPN的缺陷,论述了SSL协议的基本工作原理以及SSL VPN Server的具体实现。

存储区域网(SAN)中存储虚拟化的研究与实现

网络上的数字信息呈爆炸性增长,SAN(StorageAreaNetwork,存储区域网)越来越多地在企业级存储中得到应用。SAN的虚拟化是存储系统的发展趋势,它在文件系统层实现。SAN虚拟化的目的就是让用户和应用系统把SAN作为一个单一的资源池来存取和控制。通过对目前几种SAN的存储虚拟化技术的对比,分析了存储虚拟化的技术关键,并给出了一种基于网络的SAN存储虚拟化的实现方案。

网络存储I/O流水机制研究

将I/O请求处理划分为多个阶段,为流水线技术引入网络存储提供了新思路.同时,I/O请求处理的各阶段必定通过缓存(内存)来传递或处理数据.I/O请求处理除了直通方式外,大部分依赖存储转发方式(例如对I/O命令的聚散、排队操作等),存储转发的方式下的网络存储I/O流水线具有一些新的特点及其自身特有的制约因素.探讨I/O流水机制,对提高网络存储系统整体性能,具有一定的指导及实践意义.

一种高可用对象存储系统的数据组织研究

通过对现有不同存储系统的容错能力进行认真分析,提出了一种新的高可用对象存储系统架构HAOSS(High Availability Object Storage System)。HAOSS系统分两层:上层存储的对象采用在多个设备之间的数据备份的方式来实现高可靠性,多个备份能够同时对外提供服务,保证系统的高性能,但是磁盘利用率比较低。下层采用RAID5,RAID6以及RAID_Blaum等不同的容错编码来实现多盘容错功能,磁盘利用率较高,但是由于编码越来越复杂,容错编码需要大量的计算,性能受到很大的影响。在数据组织上,新对象和热点对象放上层,这样大部分请求都能够在上层命中,从而保证系统的性能。下层主要用来放不常用的数据,磁盘利用率比较高。在1000Mbps以太网环境下对HAOSS性能进行了测试,结果表明,HAOSS顺序读写性能都比较好,最大可以达到104MB/s,达到1000Mb以太网的理论最大物理带宽。

使用聚集IO传输的方法提高网络存储系统的性能

网络存储技术为存储系统提供了更高的扩展性、可用性以及更好的灵活性,并且已经广泛应用到各种领域.但小IO严重影响网络存储系统的性能,现有的一些方法缺少理论模型.通过排队理论建立聚集IO传输的数学模型,然后在典型的IP网络存储(NAS)系统中,分别在NAS存储设备和客户两端设计了聚集模块,称之为CFS(chunkfilesystem),实现双向聚集IO.最后对CFS进行了实验,结果和理论分析基本吻合,说明聚集IO传输能够改善网络存储整体性能.

一种基于BMP图像的秘密信息隐藏算法

在传统的基于BMP图像信息隐藏算法的基础上,利用人眼对不同颜色敏感度不同的特点,将秘密信息储存于24位BMP图像文件中的3个不同像素分量的1位或2位最低有效位中。理论分析和试验证明,该算法较其它一些信息隐藏方法简单高效,并具有较好的不可见性。

存储区域网中磁盘阵列光纤通道接口的设计与实现

光纤通道具有高带宽、低延迟、适宜远距离传输等特点,已用于构造高性能、高可用性的存储区域网,而光纤通道磁盘阵列是构成存储区域网的基本存储单元之一。本文介绍了一种光纤通道磁盘阵列FC RAID3000的设计与实现,为海量数据快速、高可靠存储提供了一种可行的解决方案。

一种基于信息物理集成的光盘自动标识系统

光盘能够进行可靠、低成本地离线长期数据存储,当对保存的海量数据进行查询时,需要能够快速逻辑定位到查询结果,并且能够确定所属光盘的物理位置,进行数据读取。这要求光盘在信息及物理世界中拥有唯一的标识,从而方便、可信地统一管理海量数据。本文设计一种批量光盘自动标识系统,它集成普通商用的刻录机、打印机和摄像头,实现批量光盘的自动化物理标签打印和逻辑标识刻录。考虑到每个部件都具有内部独立的时序控制、特定的存取接口。本研究设计并开发了定制化机械结构,以及全局软件调度机制,统一协调物理和逻辑控制。实验结果表明,单套系统能够一次连续地标识200张光盘,平均每张2 min。

CTI技术中一种语音传输方法的设计与实现

本文对CTI技术中语音数据在PC和交换机单班之间的数据传送方法和策略进行了研究,实现了基于UDP协议上的类SCTP协议的传输策略,完成在不可靠的传输媒体上进行语音包的正确无序传输。同时讨论了多个语音数据流共享一个网络传输连接的情况下的流量控制和带宽分配方法。

基于LDAP的对象存储系统元数据的组织与管理

本文介绍了面向对象系统中元数据服务器的设计及元数据的组织和管理。该系统中元数据服务器使用了轻量级目录访问协议(LDAP)作为存放元数据的平台,针对这个平台设计了相应的数据分配算法和数据转换模块,并对其性能进行了分析和优化。