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计算机科学杂志北大期刊CSCD期刊统计源期刊

  • 主管单位:国家科学技术部

  • 主办单位:国家科技部西南信息中心

  • ISSN:1002-137X

  • CN:50-1075/TP

计算机科学杂志

计算机科学 2017年第06期杂志 文档列表

计算机科学杂志2016年全国信息存储技术学术年会
8-16

云数据持有性审计研究与进展

作者:田晖; 陈羽翔; 黄永峰; 卢璥 单位:华侨大学计算机科学与技术学院; 清华大学电子工程系; 华侨大学网络技术中心

摘要:作为云计算的重要分支,云存储以高性能和低成本等优势吸引了越来越多的组织和个人将大规模数据托管于其上。然而,云数据的外包特性和近年来频繁爆出的安全事件,使得用户对云存储服务的信心不足,其关键问题是如何确保存储在云端的数据的完整性。为应对该挑战,云数据持有性审计在最近几年被提出并受到了广泛的关注,文中对此进行了综述。首先,回顾了云数据持有性审计的一般模型和审计系统的设计目标;其次,按照实现的审计功能,对近年来的研究成果进行了分类介绍及对比分析;最后,指出了云数据持有性审计研究中存在的开放问题及发展趋势。

17-22

异构存储感知的Ceph存储系统数据放置方法

作者:刘飞; 蒋德钧; 张欢; 陈静; 王筠; 熊劲 单位:中国科学院计算技术研究所; 山东省计算中心(国家超级计算济南中心)山东省计算机网络重点实验室; 山东科技大学计算机科学与工程学院

摘要:Ceph分布式存储系统正成为广泛使用的开源云环境存储解决方案。异构存储如果应用有效的数据管理策略,则能够在保持低成本的同时提供大容量和高性能存储。在Ceph中使用异构存储设备不能有效发挥异构存储设备的性能,由于数据的多个副本可以存放到不同的存储介质中,因此不同的副本组合的性能和成本都不一样。针对Ceph提出一种面向异构存储的数据放置方法,通过划分多种不同的副本组合,根据数据热度和读写比例将不同的数据放到不同的副本组合上,在提升系统性能的同时有效地控制了系统容量成本。

23-30

DiskSeen预取算法的分析及优化研究

作者:刘燕; 朱春节; 王芳 单位:华中科技大学武汉光电国家实验室

摘要:计算机存储层次结构是一种典型的金字塔形结构,以平衡计算机对存储系统的两方面需求,即高速处理数据和大的存储容量。然而随着信息技术的飞速发展,计算机处理器和磁盘之间的速度鸿沟持续扩大,因而磁盘访问便成为一个影响计算机系统性能的瓶颈问题。近几十年来,如何减小磁盘访问延迟对整个计算机系统性能的影响,一直是存储领域的热点研究问题。预取技术,通过提前预测I/O请求并将数据读入缓存中,以对上层应用程序隐藏I/O延迟,是缓解这一瓶颈问题的重要技术手段。DiskSeen是一种块级预取算法,通过分析磁盘块的位置和访问时间的联系来提高磁盘访问的顺序性和总体的预取性能。针对DiskSeen算法,文中主要做了以下几方面工作:首先,分析DiskSeen算法的不足之处,据此提出动态控制预取粒度和二次匹配激活历史预取方法,以优化效率;然后,实现了DiskSeen算法及改进后的算法;最后,在模拟仿真实验环境下对算法进行了性能对比测试。实验结果显示,DiskSeen算法能够明显提高缓存命中率并减少平均响应时间,而优化后的DiskSeen算法则可以进一步提升上述两方面的系统性能。

31-35

Spark内存管理及缓存策略研究

作者:孟红涛; 余松平; 刘芳; 肖侬 单位:国防科学技术大学计算机学院

摘要:Spark系统是基于Map-Reduce模型的大数据处理框架。Spark能够充分利用集群的内存,从而加快数据的处理速度。Spark按照功能把内存分成不同的区域:Shuffle Memory和Storage Memory,Unroll Memory,不同的区域有不同的使用特点。首先,测试并分析了Shuffle Memory和Storage Memory的使用特点。RDD是Spark系统最重要的抽象,能够缓存在集群的内存中;在内存不足时,需要淘汰部分RDD分区。接着,提出了一种新的RDD分布式权值缓存策略,通过RDD分区的存储时间、大小、使用次数等来分析RDD分区的权值,并根据RDD的分布式特征对需要淘汰的RDD分区进行选择。最后,测试和分析了多种缓存策略的性能。

36-42

基于异或的隐私保护码优化研究

作者:金星彤; 李鹏; 王刚; 刘晓光; 李忠伟 单位:南开大学计算机与控制工程学院

摘要:随着存储系统的发展,为了满足当前高速增长的信息数据量对存储的需求,云存储行业迅速兴起。然而,单云存储面临着数据保密性、安全性、可用性和厂商锁定的风险。基于异或的非系统纠删码-隐私保护码(PPC)可以用来构造具有隐私保护能力的多云存储系统,从而在很大程度上解决上述问题。主要针对PPC编码算法进行优化,以提高编码运行性能。通过设计搜索PPC的最优调度来减少编码过程中的异或次数。由于PPC的编码/解码计算可以表示为生成矩阵(0/1矩阵)和数据向量的乘法,直观上计算量与生成矩阵中1的数目成正比,因此通过对计算次序的优化调度可以获得更好的性能。首先,设计并实现搜索PPC最优调度次序的算法,利用此算法寻找计算性能最优者,可优化具有隐私保护能力的多云存储系统的性能。其次,在基于最优调度次序的编码算法的基础上,利用AVX2技术的SIMD并行优化来提高编码过程中的每次异或的性能。实验表明,基于最优调度的编码性能提高了34.8%,进行SIMD并行优化后进一步提高了107.1%。

43-50

一种基于热数据识别技术的UBIFS优化方案

作者:马骏; 童薇; 刘景宁; 刘景超 单位:华中科技大学光电国家实验室; 华中科技大学计算机科学与技术学院

摘要:NAND Flash介质具有特殊的物理性质,传统文件系统不能直接对NAND Flash进行管理,容易造成NAND Flash设备性能下降、磨损不均衡等负面影响。闪存文件系统将FTL与文件系统功能有机地结合起来,可更好地发挥NAND Flash的高性能。无序区块镜像文件系统(Unsorted Block Image File System,UBIFS)是一种被广泛使用的闪存文件系统,但其存在着写放大和垃圾回收操作频繁触发等问题。针对UBIFS中存在的问题,提出利用多哈希函数的哈希表对热数据进行识别,以降低热数据识别开销,提高热数据识别的准确率;采用多日志技术,将不同热度的日志、数据分开存放,以减少垃圾回收触发频率;采用热数据日志延迟提交技术来减少UBIFS中日志提交带来的元数据修改,进而减少了写放大产生的次数。测试与分析表明,与原UBIFS相比,优化后的UBIFS的系统内部写物理块的次数减少5%~10%,垃圾回收操作触发的次数减少了7%~13%,同时系统的IOPS提高了5%~18%,系统性能下降现象得到了有效缓解。

51-56

一种固态盘的读写性能优化调度方法

作者:朱玥; 吴非; 熊钦; 谢长生 单位:武汉光电国家实验室; 信息存储系统教育部重点实验室

摘要:相比于传统机械硬盘,基于NAND Flash的固态盘由于具有非易失性、高性能、低功耗等优点,被广泛应用于数据中心、云计算、在线事务交易等场景。然而,由于NAND Flash中的读操作速度远远快于写操作速度,当读写请求并发执行时,读请求可能被写请求阻塞,从而表现出极大的读延时。在许多以读请求为主的场合,尤其是在线事物交易中(读请求占总请求的比例超过90%),读延时的急剧增加严重影响了系统的整体性能。提出一种读写性能优化调度的策略,通过在闪存转换层之下动态调整读写请求的优先序列,使读性能获得显著的提升。实验中,通过对固态盘仿真器的设计与实现,对读写调度策略的有效性进行了系统的评估。实验结果表明,在该调度策略下,系统中读延时的最大值和平均值均得到了显著的减少,且降幅分别达到了72%和41%。

57-62

一种高效的混合内存布局机制与编码技术

作者:吴炀; 付印金; 陈卫卫; 倪桂强 单位:中国人民解放军理工大学指挥信息系统学院

摘要:随着大数据和多核技术的发展,传统内存技术的发展已经远远不能满足大量数据密集型应用涌现所催生的内存计算需求。近年来,新型非易失性存储器(NVM)的兴起与发展为打破传统内存技术瓶颈提供了契机。相变存储器(PCM)作为一种典型的新型非易失性存储器(NVM),与传统内存DRAM各有优势,被认为是最有可能代替传统内存DRAM的存储器,在内存应用中具有很好的发展前景。基于DRAM和PCM的混合内存使得同时发挥DRAM与PCM各自的优势成为可能,故提出一种DRAM与PCM混合内存架构,设计针对混合内存布局的高效读写策略及数据迁移机制,并且在混合内存系统中应用纠删码来提高系统的可靠性。实验表明,此混合内存系统能够大大减少能耗,提高数据吞吐量,同时保证读写的可靠性。

计算机科学杂志网络与通信
63-67

软件定义卫星网络的链路故障检测和恢复方案

作者:张芳; 邓畅霖; 王之; 郭薇 单位:上海交通大学电子信息与电气工程学院

摘要:针对具有星间链路的卫星网络,提出了一种软件定义卫星网络架构下的链路故障检测和恢复方案。首先基于软件定义卫星网络架构设计了一种主动上报式故障检测机制,并设计了链路故障检测算法,实现对卫星网络中链路故障的快速发现和准确定位。在此基础上,提出了一种保护加恢复式故障恢复机制来快速恢复因故障导致的业务中断。最后在原型系统中对该方案进行了验证。实验结果表明,该方案可以在毫秒级的时间内快速检测并准确定位到链路故障,并可以在10±2ms的时间内对故障进行快速恢复。同时,该方案可适用于多种卫星网络拓扑。

68-74

一种平滑的基于链路排序的节能算法

作者:黄鸿; 虞红芳 单位:电子科技大学通信与信息工程学院

摘要:针对目前网络级节能方案中存在的链路状态切换频繁的问题,提出了一种平滑的基于链路排序的启发式节能算法。该算法使用了一种新的排序机制,使得连续两次节能策略下的链路状态切换尽可能小,以达到平滑的目的。此外,该算法还综合考查了线卡能耗与链路能耗,以获得更高的节能效率。仿真实验表明,与一种基于链路排序的贪心节能算法相比,该算法链路状态切换频率更小,且节能效率更高;与追求最优节能效率的greenTE算法相比,在节能效率相差不大的情况下,该方法具有更好的平滑性以及更低的时间复杂度。

75-79

无线Mesh网络部署几何连通覆盖问题求解方法

作者:李越; 刘乃安 单位:西安电子科技大学通信工程学院

摘要:用户覆盖和网络连通是无线Mesh网络规划面临的重要挑战,传统上是对它们独立进行分析。为了有效结合二者进行网络部署,将网络的分层特性、用户需求、网络连通、部署开销等因素考虑在内,提出了面向无线Mesh网的几何连通圆盘覆盖问题。利用备选点集选择算法来将连续空间选址问题转变为离散空间选址问题,并采用改进的多目标遗传算法对优化问题进行求解,从而获得Pareto解集。实验结果证明,提出的方案可以有效解决网络部署的优化问题。

80-84

基于MapReduce的互联网拓扑特征参数算法研究

作者:朱凯龙; 陆余良; 张岩庆 单位:解放军电子工程学院网络工程系

摘要:针对传统单机算法在计算大规模互联网拓扑特征参数时效率低的问题,基于MapReduce分布式计算框架对网络拓扑特征参数算法进行研究。通过分析单机图算法并行移植时存在的问题,提出了图算法并行化设计的原则和消息传递机制;根据设计原则和消息传递机制,为4个网络拓扑参数设计了并行算法。实验证明,并行的拓扑参数算法能够有效提高计算效率,且具备良好的可扩展性。

85-90

基于比较诊断模型的超立方网络诊断算法

作者:陈秒江; 梁家荣; 张乾 单位:广西大学计算机与电子信息学院

摘要:一个有效的诊断算法对多处理器系统而言极其重要。在多处理器系统中,识别所有故障节点的能力称为诊断系统的诊断度。在比较模型下,诊断的执行是通过一个比较器处理器,给与之相邻的一对处理器发送相同的输入信号,并比较两者间的响应状态。为了提高超立方网络的诊断度,提出了一种新型的基于比较模型的超立方故障诊断算法,其利用超立方网络节点连接的特性生成一个拓扑图ES(k;n),最终得出一个3位二进制的诊断症候集,从而确定系统故障节点。该算法的诊断度最优能达到4n,大于传统超立方的诊断度n。

91-93

基于网络收缩的节点可复用虚拟网络映射算法

作者:吴果; 房礼国; 徐晓辉 单位:解放军信息工程大学; 91959部队

摘要:针对节点可复用虚拟网络映射中随机节点复用不能较好地利用节点可复用特点的问题,提出了一种基于网络收缩的节点可复用虚拟网络映射算法。通过将网络映射分为网络收缩与映射阶段,将复用节点选择与映射过程分离。在网络收缩过程中,针对收缩网络特性提出了基于邻居节点合并的网络收缩算法,该算法能够在约束最大节点资源需求与最大链路资源需求的条件下,取得较小的网络规模。实验证明,基于网络收缩的节点可复用虚拟网络映射算法具有更优的映射质量以及更少的时间消耗。

94-96

基于顶点度数的完全独立生成树研究

作者:林政宽; 赵源; 樊建席; 程宝雷 单位:苏州大学计算机科学与技术学院; 江苏省计算机信息处理技术重点实验室

摘要:在计算机互连网络中,完全独立生成树在信息的可靠传输、并行传输、安全分发等方面具有重要的作用。假设图G中存在n棵生成树T1,T2,…,Tn,若对于图G中任意两个顶点u和v,满足u和v之间的路径在这n棵树中都是顶点不相交的,则称这n棵树为完全独立生成树(CISTs)。在2015年,Chang等人证明了对于包含n(n≥6)个顶点的任意图G,如果图G的最小顶点度数至少为n-2,那么,G中存在至少n/3棵CISTs[1]。在Chang等人的基础上,文中继续深入研究了图G中顶点度数和CISTs的棵数之间的关系。对于包含n(n≥5)个顶点的任意图G,假设图G的最小顶点度数至少为n-2,得出度数为n-2的顶点的个数、度数为n-1的顶点的个数与图G中CISTs的棵数之间关系的推导等式,并证明了其正确性,从而改进了文献[1]中的结果。