基于存储结构重配置的分布式存储系统节能算法
摘要：作为云计算底层核心基础设施，分布式数据存储系统是各种云计算服务的基础，是云计算重要的组成部分．然而随着系统规模的不断扩大以及设计时对能耗因素的忽略使其暴露出高能耗问题．由于存在数据可用性要求，使其并不能简单采用已有节能技术解决能耗问题，保证数据可用性成为设计分布式存储系统节能算法的前提．对系统与数据的可用性进行了建模，并通过对存储结构与机制、节点状态与数据块可用性之间的关系的研究提出构造数据块可用性度量矩阵解决数据可用性完全覆盖问题．定义了分布式存储系统的节能模型，将RACK划分为Active—Zone与SleepZone两个存储区域，根据不同数据的访问频率与规律计算活动因子以配置数据的存储区域，通过数据中心负载规律适时对Sleep—Zone区域中的服务器进行休眠处理以达到节能的目的．实验结果表明：算法在适应数据访问规律与可用性保证前提下，能够提高分布式存储系统的能耗利用率，并且当系统负载与数据平均活动因子越低时算法节能效率越高．组合盘节能缓存替换机制
摘要：利用组合盘（由固态盘和硬盘构成）进行节能是近年来的一个研究热点．对基于文件粒度的组合盘节能缓存机制开展了研究，利用能量代价模型改编FBR，提出了基于频率和能量的替换算法FEBR；同时，基于滑动窗口机制提出了考虑硬盘寿命的自适应磁盘电源管理机制；为探索现有缓存算法在新硬件结构上的适用性，对过去提出的一系列缓存替换算法在能效、性能、硬盘寿命影响等方面进行了较为全面的比较和评价．通过对收集的4个真实用例数据进行一系列比较实验，得到了如下结论：组合盘节能是可行的，可达70％～80％节能效果；联机替换算法FEBR，FBR以及GDS在所有评价的算法中具有总体最优效果，FEBR略优于FBR和GDS，能耗代价模型可以用于指导算法；所提自适应磁盘管理机制能够较好控制硬盘寿命．混合S-RAID：一种适于连续数据存储的节能数据布局
摘要：存储系统规模的日益增大，其高能耗成为一个无法忽视的问题，因此对存储系统的节能研究十分重要．提出一种由SSD固态盘与普通磁盘组成的混合S—RAID结构，通过关闭部分处于空闲状态的磁盘，达到节能效果．混合S—RAID将包括超级块在内的少量随机读写数据放在由SSD组成的RAID1中，将连续数据放在由普通磁盘组成的S—RAID中，s—RAID对磁盘分组，连续数据访问模式下只有一个组处于活动状态，关闭处于空闲状态的磁盘组．在仅增加少量成本的前提下，提高了存储系统的节能效果．混合S—RAID适用于各种以连续数据访问为主要特征的应用环境．实验表明，由12块普通磁盘和两块SSD固态盘组成的混合S—RAID5与同级别RAID5相比，能耗仅为RAID5的28％．闪存存储系统综述
摘要：闪存因其低延迟、高并发、低能耗、体积小等特点受到了广泛关注．首先讨论了简单利用闪存固态盘替换传统磁盘的方式隐藏了闪存特性，限制了软件系统对闪存特性充分利用的不足．然后，分析并比较了现有包括闪存加速卡、闪存阵列、基于闪存的分布式集群系统等基于存储介质直接构建的闪存存储系统的特点，归纳了其通过改变硬件接口、调整软件或控制器管理模块、匹配处理器与I／O处理能力等方式实现系统低延迟、高可靠、低能耗等特性的优化方法．然后重点讨论了闪存存储系统3个方面的关键技术：基于I／O栈调整与重构的存储性能优化、系统级可靠性、体积与能耗．最后总结了闪存存储系统的现状与特点，并指出未来可能的研究方向．GC—RAIS：一种基于垃圾回收感知的固态盘阵列
摘要：垃圾回收操作会显著影响固态盘的性能，进而导致固态盘阵列的性能波动．为此，提出一种基于垃圾回收感知的磁盘阵列（GC—RAlS），充分利用固态盘的高随机读特性和固态盘阵列中的热备份盘，以减轻垃圾回收操作对固态盘阵列性能波动的负面影响．当固态盘阵列中某个固态盘正在处理垃圾回收操作时，对于到达该固态盘的读请求采用重构方式处理，即读取同一条带上其他固态盘上的数据重构得到，而对于到达该固态盘的写请求则将写数据临时存放在热备盘中，并更新相应的校验信息．当垃圾回收过程结束后，将被重定向的写数据写回到正确的固态盘中．仿真实验结果表明相对局部垃圾回收LGC策略和全局垃圾回收GGC策略，GC-RAIS分别减少用户I／O请求的平均响应时间达55％和25％．NVMMDS——一种面向非易失存储器的元数据管理方法
摘要：元数据管理方法是影响文件系统性能的重要因素．针对现有元数据管理方法存在的查找性能低、适应性差和丢失元数据等问题，设计了面向非易失存储器的元数据管理方法（NVMMDS）．首先针对元数据的访问特性和管理要求，给出了NVMMDS的结构和元数据管理流程，混合使用非易失存储器和DRAM存储元数据，为提高元数据查找性能和避免丢失元数据奠定了基础；设计了基于NVBB树的元数据查找算法和基于主动写回的元数据缓存算法，提高了元数据的查找性能，增强了元数据管理方法的适应能力，避免了元数据丢失问题．与现有元数据管理方法进行了分析和比较，在单机文件系统ReiserFs和分布式文件系统pNFS中实现了NVMMDS原型，使用FileBench和多个标准数据集进行了测试与分析，验证了NVMMDS能提高文件系统最大359／6的操作处理速度和I／O性能．一种用磁盘备份SSD的高性能可靠存储系统
摘要：固态盘（solidstatedrive，SSD）因为其优越的性能已被大量部署于当前的存储系统中．但是，由于寿命有限，SSD的可靠性受到广泛的质疑．磁盘阵列（redundant arrays of inexpensive disk，RAID）是一种传统的用来提高可靠性的手段，但并不适用于SSD．这项工作提出一种基于SSD和磁盘的混合存储系统，构建该系统的主要思想是SSD响应所有i／o请求，从而获得较高的性能；磁盘备份所有数据，从而保证系统的可靠性．但是，磁盘的I／（）性能显著低于SSD，构建该系统的问题在于磁盘能否及时地备份SSD上的数据．为了解决这一问题，从两方面提出优化：在延迟方面，采用非易失主存弥补磁盘与SSD的延迟差距；在带宽方面，采用两种措施：1）在单块磁盘内部重组i／o请求，使磁盘尽可能的顺序读写；2）采用多块磁盘备份多块SSD，通过将一块SSD上的写请求分散到多块磁盘上，有效应对单块SSD上出现的突发写请求．通过原型系统实现表明，该混合系统是可行的：磁盘能够为SSD提供实时的数据备份；与其他系统相比，该混合系统取得较高的性价比．一种基于流水线的重复数据删除系统读性能优化方法
摘要：重复数据删除技术已逐渐应用到以云计算为代表的主存储系统中，这些系统对读响应时间的高要求使读性能成为重复数据删除系统中需要解决的重要问题，而已有研究对如何提高重复数据删除系统读性能关注很少．针对这一问题，对重复数据删除系统中读取流程和性能瓶颈进行了量化分析，提出了一种基于流水线的数据读取模型，然后通过并行计算机制对模型进行了进一步的优化．基于这一模型设计实现了实验系统，通过实验证明：对于网络安全监测日志文本数据和虚拟机镜像文件，应用此模型后，重复数据删除系统读速度的提高可达5倍以上；基于流水线的数据读取模型适用性强，对提高不同消冗率的数据读速度均有明显作用．IBM新款芯片用光为互联网服务提速数百倍
摘要：IBM公司表示，该公司在用光代替电子信号传输数据方面取得了重大突破．他们最新研制的一款芯片将光学组件和电子电路“手拉手”集成在了一块芯片上．该公司宣称，这项名为“硅纳米光子学”的突破性技术使各种服务器内的处理器之间能更快传输数据，因此，有望将网络服务的速度提高数百倍，而且成本低廉．IBM公司表示，这是硅芯片首次使用小于100纳米的半导体技术．使用光而非电子流来传送数据有两个关键的优势：美合作发明与人体皮肤性状一致的超薄电路装置
摘要：最近，美国伊利诺伊大学香槟分校材料系教授JohnRogers领导的研究小组与美国、新加坡、中国的几家单位合作研发成功了与人体皮肤性状一致的超薄电路装置，经试验验证，这种装置尽管像一张邮票大小能藏在临时纹身底下，却能准确读取并发送心脏脉搏、脑电波以及简单语音（上、下、左、右）的信息，堪称神奇．有专家估计，如这种装置能进一步完善功能并成功实现产业化，必将淘汰大量累赘的电子装置，给人体的测量和监控乃至语音操控电子设备等方面带来极大的方便．新研制人机界面可实时完成任务
摘要：人机界面可让大脑和一台外部机器产生直接交流．但是目前，大多数界面仍局限于一次移动一个目标，不能完全满足医学上的需求比如帮助瘫痪病人，因为界面还只能对内存中的单个运动进行解析，并且稳定性有限．虽然目前大多数人机界面还限制于每次只能移动一个目标，但是同时让其移动两个单独目标还是存在可能的，这是最近出版的《自然一神经科学》上的一项报告得出的结论．这表明，之前那些只能让瘫痪病人移动单个外部机械肢的人机界面或能潜在地处理更复杂运动量子密钥通过嘈杂光纤传输距离创新纪录
摘要：一种新型探测器将一串量子密钥通过嘈杂的光纤传输了创纪录的距离——90公里．英国东芝剑桥研究实验室的物理学家安德鲁·希尔兹和同事开发出一种新探测器，能让编码的光子在它们被送出后计算好的精确瞬间击打它，从而从量子通道中辨认出这些光子．希尔兹解释，设计一个有如此精确时间点的探测器是很困难的．标准探测器使用半导体装置FAIDA：一种快速精确的图像消冗方法
摘要：重复数据删除能够有效地提高存储利用率，现已在备份、归档系统中得到良好应用．然而这种基于比特流的Hash匹配策略对很多应用来说过于严格，例如重复图像删除．为了解决该问题，提出了一种快速精确的图像消冗方法．该方法首先根据web图像特点给出重复图像定义，然后将图像消冗分为两个阶段．在重复图像发现阶段利用感知Hash等多重过滤技术提高图像检索速度和精度，在重复图像消冗阶段利用模糊逻辑推理选取质心图像以实现消冗．实验结果表明，该方法不仅具有快速、精确的重复图像消冗能力，而且在质心图像的选择上也能满足用户的感知要求．支持高并发数据流处理的MapReduce中间结果缓存
摘要：针对面向大规模历史数据的高并发数据流处理需求，为改进MapReduce的实时处理能力，提出了一种内存HashB树、外存SSTable文件的key／value中间结果缓存，该结构具有可划分性、可扩展性和高效性．在此基础上，利用B树的平衡性特征提出了一种基于概率的B树构造算法和多路查询算法，利用读写开销估算和缓冲区信息改造了外存文件读写策略和内外存替换算法，进一步优化了中间结果的高并发读写性能．算法分析和实验证明了该缓存的有效性．一种基于点路结合的骨干网P2P缓存部署方法
摘要：P2P应用的广泛流行给ISP骨干网络带来了前所未有的流量压力，P2P缓存（peer—to—peercaching）技术是目前缓解这种流量压力的最有效手段之一，缓存部署方法对P2P缓存系统的运行效率有重要影响．已有缓存部署方法分为两类：基于骨干节点的部署方法（node—based cache deployment，NCD）和基于骨干链路的部署方法（1ink—based cache deployment，LCD）．在不同的P2P流量分布情形下，NCD与LCD各有优劣，但是，这两类方法未能充分发挥缓存的性能．提出一种基于点路结合的骨干网P2P缓存部署方法（node—Link based cache deployment，NI。CD），根据缓存部署过程中P2P流量分布和缓存存储状态的动态变化，灵活选择骨干节点或骨干链路作为部署位置．建立了以网络负载最小化为目标的缓存部署模型，基于该模型将P2P缓存部署问题建模为一个最优化问题，由于流量分布和缓存状态会在部署过程中不断变化，不具有最优子结构性质．证明了该最优化问题为NP完全问题，并设计了一种启发式贪婪算法进行求解．实验结果表明，针对典型的H＆s型、Ladd．er型骨干网络拓扑，使用NLCD的平均链路使用率比使用LCD低5％～15％，比使用NCD低7％～30％．安全云存储系统与关键技术综述
摘要：随着云存储的迅猛发展，越来越多的用户选择使用云存储存放自己的资料．云存储的最大特点在于存储即服务，用户可以通过公有API将自己的数据上传到云端保存．但由于用户丧失了对数据的绝对控制权，一些数据安全的隐患也由此产生．为了消除安全隐患，并在保证安全性的同时尽可能地提高系统的服务质量，近年来国内外机构作了大量研究，从而开启了云存储中的一个研究方向——安全云存储系统．首先介绍了云存储系统的安全需求，然后阐述了安全云存储系统的研究现状，并总结了现有安全云存储系统中的一些关键技术的现状与不足之处，其中包括密钥分发与管理、基于属性的加密机制、基于数据密文的搜索机制与删冗机制、数据的持有性证明与恢复以及数据的可信删除等；最后指出了安全云存储系统未来的研究方向．大数据管理：概念、技术与挑战
摘要：云计算、物联网、社交网络等新兴服务促使人类社会的数据种类和规模正以前所未有的速度增长，大数据时代正式到来．数据从简单的处理对象开始转变为一种基础性资源，如何更好地管理和利用大数据已经成为普遍关注的话题．大数据的规模效应给数据存储、管理以及数据分析带来了极大的挑战，数据管理方式上的变革正在酝酿和发生．对大数据的基本概念进行剖析，并对大数据的主要应用作简单对比．在此基础上，阐述大数据处理的基本框架，并就云计算技术对于大数据时代数据管理所产生的作用进行分析．最后归纳总结大数据时代所面临的新挑战．面向多线程程序基于效用的Cache优化策略
摘要：为了提供高速的数据访问，多核处理器常使用Cache划分机制来分配二级Cache资源，但传统的共享Cache划分算法大多是面向多道程序的，忽略了多线程负载中共享和私有数据访问模式的差别，使得共享数据的使用效率降低．提出了一种面向多线程程序的Cache管理机制UPP，它通过监控Cache中共享、私有数据的效用信息，为每个线程以及共享数据分配Cache空间，使得各个线程以及共享数据的边际效用最大化，从而提高负载的整体性能．另外，UPP还考虑了程序中数据的使用频率以及临近性信息，通过提升、动态插入策略过滤低重用数据，从而使得高频数据块留在Cache中．通过实验表明，其性能相对于基于LRU的纯共享Cache结构和基于公平的静态Cache划分结构均有提升．
