ZFS在基于HDFS的近线存储系统中性能分析与实现
摘要：通过将云计算技术应用于近线存储领域,设计实现了基于Hadoop分布式文件系统(Hadoop distributed file system,HDFS)的海量近线存储系统,用以扩展TH-1A超级计算机在线存储系统空间,提高系统利用率.该系统采用胖存储节点(大型的存储服务器)构建基于HDFS的近线存储集群,通过ZFS文件系统来解决HDFS存在的低效和空间利用率低的问题,采用双副本冗余、虚拟存储、动态管理等方法优化存储服务器存储和管理效率,提高了近线存储系统性能.实验结果表明,与传统HDFS集群存储系统相比,该系统在可靠性、经济性及灵活性上均具有一定的优势.前言
摘要：<正>由中国计算机学会信息存储技术专业委员会举办的全国信息存储技术学术会议(NCIS)是信息存储及相关领域研究人员交流最新研究成果的平台,每年举办一次.本届会议——第20届全国信息存储技术学术会议(NCIS 2014)于2014年9月11日至12日在北京举行,由中GeoFS:一个广域文件系统的设计与实现
摘要：GeoFS是一个遵从POSIX标准的广域分布式文件系统,用于站点之间共享数据.GeoFS使用FUSE用户态文件系统库,为应用程序提供标准文件系统接口,现有应用无需修改源代码即可运行其上.详述GeoFS副本及缓存设计,使得GeoFS适用于高时延、低带宽的广域环境的同时,提高GeoFS的可靠性与可用性.性能测试表明GeoFS在不同时延下,并行两副本读比单副本读性能平均提高56%,其中在100ms时延下,并行两副本读比单副本读性能提高66%;而当客户端缓存命中时,读写性能与本地文件系统性能相当.新型非易失存储I/O栈综述
摘要：随着新型非易失存储介质的出现,软件I/O栈的开销已经成为存储系统的性能瓶颈.首先详述了基于磁盘的传统I/O栈的各个软件层次和请求经过I/O栈的一般流程.在分析了传统I/O栈在闪存(flash)、相变存储器(phase change memory,PCM)等新型非易失存储介质构成的存储系统中存在的问题后,对专门为PCIe固态硬盘(solid state drive,SSD)设计的高性能主机控制器接口——NVMe接口及基于该接口的I/O栈、请求流程进行了详细介绍.最后,针对相变存储器、阻变存储器(resistive randomaccess memory,RRAM)和自旋转移矩磁阻随机存储器(spin-transfer torque magnetic random access memory,STT-MRAM)等下一代存储介质,对I/O栈在中断使用、文件系统权限检查等方面带来的性能问题进行了详细分析,指出未来I/O栈设计要考虑的问题.影响非易失性内存系统性能的因素分析
摘要：新型非易失性存储器(non-volatile memory,NVM)具有扩展性好、静态能耗低、非易失性等特点,基于NVM的内存系统有望在未来补充甚至替代DRAM内存.但是NVM写延迟较长、写耐久性有限、动态写能耗高的问题,对NVM的实际应用产生了挑战.NVM内存系统如何影响应用程序,哪些因素会影响NVM内存系统的性能,是一个值得研究的问题.初步评测了NVM内存系统的性能,所提出的NVM内存包括两种:一种是只有NVM的内存(NVM-only memory);另一种是DRAM/NVM构成的混合内存.同时对比了NVM内存与DRAM内存的性能,分析了影响NVM内存系统的因素.最后,讨论了NVM内存系统研究的未来工作.多值忆阻器的写入方式研究
摘要：通过改变忆阻器在SET过程中的限制电流或在RESET过程中的电压边界,是实现多值存储的常用方法.而针对某一种方法,又存在多种不同的写入方式.针对在SET过程中通过改变限制电流大小而实现多值的方法,提出了两种不同的写入方式,为其命名为"先判断后写入"和"先擦除后写入".分别使用两种方式对制备的Au/TiO2/Au器件测试发现,"先判断后写入"的方式由于减小了操作过程中的RESET次数而比"先擦除后写入"的方式具有更明显的阻值窗口和更好的低阻值的均一性.一种加速广域文件系统读写访问的缓存策略
摘要：针对广域网高延迟、低带宽的特性给广域文件系统访问带来的性能影响问题,提出了一种不依赖于底层文件系统、能够加速广域文件系统读写访问的缓存策略.该策略支持基于区间粒度的文件数据缓存及访问,并支持元数据本地缓存;该策略提供基于阈值的容量管理功能,采用超时与最终一致相结合的方式维护缓存的一致性.最后使用典型的文件I/O基准测试工具和元数据性能测试工具对该缓存策略进行了评测,实验结果表明:该缓存策略减少了客户端与服务器的交互次数,给广域文件系统的数据访问带来了明显的性能提升,当缓存命中时其数据的读写性能与本地文件系统相近.I/O访问相关性原理
摘要：作为数据访问的基本原理,局部性一直是以单个数据访问请求为研究对象,忽视了数据之间的一个重要规律:数据访问中存在一些数据会一起访问——访问相关性.而且,相关性是有强度的:一些数据元素之间的相关性比其他元素更紧密.通过对典型数据I/O访问的分析,提出了访问相关性模型,并采用基于LRU堆栈的方法,提出了相关性集合的刻画方法.基于pNFS的小文件间数据预读机制研究
摘要：随着信息技术飞速发展,小文件的数量越来越多.高效管理海量小文件、提供低延时的小文件访问服务,是并行网络文件系统的研究热点.小文件数据读取访问中,由于数据读取粒度小并且不同小文件之间的数据访问空间连续性差,难以发挥数据存储设备的大粒度顺序访问的性能优势,导致小文件的访问性能远远低于大文件的访问性能.在扩展只读目录授权机制框架下,提出一种小文件间数据预读机制,充分发挥了数据存储设备大粒度顺序访问性能的优势,大幅降低了小文件数据读取访问延迟.典型应用环境实测表明,对比pNFS系统,小文件数据顺序读取访问性能最高可提升8.92倍,随机读取性能最高可提升11.82倍.面向在线教育领域的大数据研究及应用
摘要：随着互联网和视频通信技术的发展,在线教育如火如荼地展开,在线教育平台产生的数据日益增多.面向在线教育领域的大数据研究及应用对于在线教育的高效性至关重要.首先明确了在线教育平台上大数据的基本概念、分类及特点,其次介绍教育数据挖掘、学习分析和知识图谱等有关技术,然后构建面向在线教育领域的大数据模型,最后按照服务对象的分类重点描述有关大数据的功能,勾勒出未来在线教育平台上大数据应用的基本轮廓,为之后在线教育领域大数据的研发起到指导性作用.基于深度信念网络的语音情感识别的研究
摘要：针对语音情感识别中的特征提取的问题,提出了一种新的特征提取方式,利用深度神经网络(DNN)中的深度信念网络(DBNs)自动提取语音信号中情感特征.通过训练一个5层的深度信念网络提取语音情感特征,把连续多帧的语音并在一起,构成一个高维的特征,把深度信念网络训练完的特征作为非线性支持向量机(SVM)分类器的输入端,最终建立一个语音情感识别多分类器系统.其识别率为86.5%比传统的基于提取句子的时间构造、振幅构造、基频构造等特征的方法提高7%.面向多样化搜索背景的查询推荐策略
摘要：基于日志的搜索引擎查询推荐方法大多从流行性角度进行查询推荐,这种方式能够带来不错的推荐效果.然而,流行性行为代表群体用户共性的需求,所以这类推荐方法忽略了用户背景不同带来的搜索需求的差异,当小团体用户的搜索需求与流行性需求不一致时,往往造成小团体搜索需求无法被满足,进而导致针对此类用户的推荐失败.而且,在搜索引擎领域,用户信息难以获取,提供个性化推荐服务也比较困难.为了减少推荐失败的风险,提高查询推荐质量,提出一种折衷的解决方案,面向多样化搜索背景的查询推荐策略.在查询流图的基础上构造密集行为块,通过密集行为块表示用户特征,从而构建典型用户行为模型,并以典型用户行为区分用户背景.另外,还提出了面向多样化搜索背景的查询推荐方法,当搜索词面临多种用户背景时,推荐系统提供多样化的推荐词集合,最后,在真实数据集的实验结果证明了本策略能够在较小程度降低准确度的同时降低推荐失败的风险.一种基于SLA与ROI结合的IaaS动态计费模型
摘要：IaaS服务的商用化使得对计费模型的研究成为学术界和工业界关注的热点之一.合理公平的计费模型对服务提供商和服务消费者来说都至关重要,现有典型的IaaS服务计费策略多数只侧重服务提供商或服务消费者一方的利益,因此,提出一种基于服务等级协议(service level agreement,SLA)与投资回报率(return on investment,ROI)结合的计费模型来同时保证提供商和消费者双方利益.实验证明,该计费模型对用户和服务商来说都相对比较公平,在二者之间取得了平衡.基于弱隔离性的事务内存冲突分析
摘要：事务内存是一种扩展性好、易于编程的并行编程模型,其核心技术在于事务冲突的检测和处理.已有研究工作主要关注于冲突检测机制,但缺少对如何减少事务冲突的深入研究.分析表明,冲突概率的增长会严重降低事务内存系统的性能,并且随着处理器核数目的增长,这一问题会变得更加严重.研究发现,事务系统中弱隔离性模型的使用可以系统性地减少事务执行中的冲突,从而提升程序执行效率.基于该研究,提出了弱隔离性冲突检测方法(weak isolation conflict detection,WICD),并在SESC事件驱动模拟器上对WICD进行实现和评估,结果表明,与传统的严格隔离性模型相比,弱隔离性模型下最高可以减少35.7%的事务冲突,提升系统性能最大为31.0%.基于WICD的方法,通过对部分冲突进行立即检测,进而提出了一种改进的弱隔离性冲突检测方法(enhanced WICD,EWICD).实验表明,EWICD对于事务冲突的减少比率和WICD近似,最高达到33.8%,对系统性能的提升优于WICD,最大达到36.8%.一种基于Trace精度改进的内存系统模拟器优化方法
摘要：随着计算机系统规模的不断增长,计算机系统结构的研究对于如何更有效地利用各个部件的性能显得尤为重要.但是在系统结构的研究中,由于研究对象规模过大,采用模拟器进行模拟测试是一种常用的方法.但是在使用全系统模拟器的时候,将整个系统进行模拟会造成实验效率的降低和模拟器程序的维护困难.因此,使用基于trace输入的模拟器成为了一种提高模拟器效率的常用方法,但是由于trace不能良好地表现计算机系统某些部分的运行特性,难以避免地存在一定的模拟误差.对此,提出了一种基于trace精度改进的内存系统模拟器优化方法,通过增加trace中包含的内容、提高trace的精度并在内存系统模拟器中实现相应的支持机制,从而在不影响模拟器运行效率的情况下提高内存系统模拟器的运行精度.Xilinx V7 FPGA存控IP核带宽测试与分析
摘要：FPGA在产品制造、技术研发以及学术科研等领域发挥着巨大的作用,DIMM以其容量大、速度快、方便更换等优点成为FPGA设计中常用的外部存储器.随着FPGA芯片中可容纳系统的规模越来越大,对片外内存的访问量也越来越大,存储控制器的带宽逐渐成为设计者关注的问题之一.针对Xilinx V7存控IP核,首先测试了该IP核在不同读写跨步下的带宽,研究影响其性能的因素;然后,分析业界认可度较高的测试存控带宽的Stream程序,设计其基于FPGA的实现;最后,使用该程序测试存控IP核的带宽,并与当前主流Intel CPU中的存控进行对比.实验结果表明,Xilinx存控IP核的性能与主流CPU中的存控有一定的差距,受不同因素的影响较大,在使用时要合理组织数据在内存中的存储以及访存操作的并发.小容量高性能SRAM的设计与实现
摘要：微处理器的第一级高速缓存需要速度快的小容量SRAM存储器,以8管SRAM单元组成存储阵列,然后构建电路,设计一个容量为32×32的SRAM存储器.将定制设计的存储器与Memory Compiler生成的存储器和RTL级代码进行半定制设计的存储器进行对比.通过对比发现,定制设计存储器的性能比其他二者在速度、功耗和面积上都要好.一种支持阻塞分段传输的DMA部件的设计与实现
摘要：针对通用矩阵乘(GEneralized matrix multiplication,GEMM)核心算法,提出了一种支持阻塞分段传输的直接存储访问控制器(direct memory access,DMA)结构.当有多个核进行核内到核外的数据传输时,阻塞分段传输机制可以替代软件锁同步的方式自动检测这些事务的状态,并在所有事务结束后启动分段传输事务.在NC-VERILOG仿真平台上的仿真结果表明,与软件锁同步方式相比,阻塞分段传输结构有2方面的优势:1)对单纯的数据传输,使用阻塞分段传输结构启动分段传输可以至少提前50拍;2)对GEMM核心算法,使用阻塞分段传输结构比使用软件锁同步的运行时间减少10 000拍以上.
