IOMan:一种支持多操作系统远程启动和运行的I/O管理方法

为了降低用户使用和维护计算机系统的成本,基于透明计算模式提出了一种工作在局域网环境下的I/O管理方法:IOMan. IOMan只是用软件方法在客户端设置磁盘I/O重定向机制,按需动态下载数据,而不需要修改当前常用的操作系统如Windows的启动机制,也不影响其他I/O操作,能够支持多种操作系统的远程启动和应用程序的运行 . IOMan基于客户机/服务器模型,包括I/O Client和I/O Server两个部分,其中I/O Client工作在客户端,I/O Server工作在服务器端 . I/O Client通过重新定义访问磁盘的BIOS中断处理程序以及创建虚拟本地磁盘,将I/O请求发送给服务器;I/O Server响应客户端请求,读写服务器上存储的虚拟硬盘文件,然后以扇区形式将数据发送给I/O Client.     

基于透明计算模式的I/O Server的设计

设计并实现了一个基于透明计算模式的I/O Server系统，I/O Server和I/O Client是一个在透明计算环境下，支持多操作系统远程启动和运行的网络存储访问服务I/O Manager的2个软件模块，I/O Server工作在服务器端，I/O Client工作在客户端。在透明计算模式中，各客户机硬件与操作系统分离，用户需要的操作系统的应用程序存储在服务器端。在客户机启动时，I/O Server和启动协议将I/O Client下载到端系统上运行，然后I/O Client向I/O Server发出I/O请求，I/O Server对收到的I/O请求加以分析，进行优先级分类，在优先级分时轮转调度I/O请求、操作服务器上的虚拟硬盘文件，并通过预取和缓存策略减少磁盘I/O操作，将处理结果返回给客户端，支持操作系统的远程启动，并为系统运行时的各种请求提供服务。     

基于HTML5的客户端本地MIS系统的设计与实现

基于Web的MIS系统由存储于服务器端的数据和客户端代码共同实现业务逻辑．设计开发流程复杂。HTML5的Web Storage功能在客户端本地保存数据,能够快速实现Web MIS系统的开发,提高应用程序的性能,减轻服务器端的负担。     

基于加密中间件的iSCSI远程镜像方法的研究与实现

现有的iSCSI安全机制对于基于IP网络的远程镜像不能提供足够的安全保护,为此提出了基于加密中间件的iSCSI远程镜像方法.通过加密中间件内嵌的加密机制,解决了现有算法基于应用主机进行加密运算导致的客户端和服务器端CPU资源占用率过高的问题.该方法能够在保证数据传输和存储安全性的同时,提高了系统的性能.实验表明,采用基...     

透明计算中用户访问行为特征分析与预测

在透明计算中,服务端存储并管理着所有用户所需的操作系统、应用软件和个性化数据,并高效处理来自透明网络的用户资源请求服务。因此,服务端是透明计算系统性能的瓶颈。为制定更高效的缓存策略提供有效的依据,基于信息熵和三次指数平滑对透明计算用户行为特征进行分析和预测。首先基于信息熵策略分析用户访问行为特征,进而利用指数平滑预测算法预测将来一段时间内数据块的访问频率,在真实数据的实验结果上验证了预测方法的有效性。     

Windows2000智能镜像技术

文中介绍了Windows2000的智能镜像技术。智能镜像技术是由一系列强大的桌面修改和设置管理技术组成,它结合了集中计算和分布计算的优点,通过在服务器端和客户段使用智能镜像技术,用户的数据、应用程序、设置在整个网络环境下始终跟随用户。同时,管理员也可以实现Windows2000操作系统的远程安装,Windows2000通过用户数据管理、软件安装和保持、用户设置管理、远程安装服务珲实现智能镜像技术。     

一种基于文件预测的分布式缓存模型

在分布式存储中,客户端的数据访问请求并非完全随机,它是由程序或者用户的行为驱动,因此文件访问顺序是可以预测的;服务器端收到的访问请求在时间轴上也非平坦分布,因此服务器有时繁忙有时空闲。为此,提出了一种基于文件预测的分布式缓存模型,在客户端预测将要访问的文件,并利用服务器空闲时间传输预测文件。     

基于网络/主机副本法的诱骗系统的研究与实现

分析比较了现有的网络诱骗技术及其优缺点,在采用网络/主机副本方案的基础上,提出了一种基于Limux动态进程共享库注射的数据捕获方法.系统主要分为诱骗客户端和服务器两个部分,客户端主要负责数据捕获和数据发送,服务器端将获得的数据存储并分类显示,显示方式包括命令行和图形界面.系统还采用了用户态-内核态通信、内核态发包、内核模块隐藏等技术.     

在操作系统中实现分布共享存储、存储管理和文件系统的集成

开发分布共享存储系统的目的是为了在分布式存储器的基础上构造逻辑上的共享存储器模型,对于如何在共享存储器模型的基础上为用户进程构造虚拟空间,传统的分布共享系统并未给予足够的重视。只有在操作系统中把分布共享存储技术、存储器管理和文件系统结合起来,才能充分发挥分布共享存储技术具有的能力。基于以上思想,在文中提出了一个实现了分布共享存储的操作系统模型,并分析了该模型一个实现原型,讨论该原型具有的优缺点。通过在操作系统中取消进程的逻辑空间,使进程直接在文件上运行,该模型不仅能够实现分布共享存储,而且和许多传统操作系统以及传统分布共享存储系统相比,具有许多优点。该操作系统实现了分布共享存储技术和操作系统中的存储管理以及文件系统的完美结合。     

基于三方传送的存储管理系统设计与实现

存储系统已由NAS向SAN发展,如何融合NAS和SAN技术,提高存储系统的可管理性和性能,是目前存储领域研究的热点。提出了一种扩展文件共享的方法,采用三方传送机制来融合NAS和SAN,通过存储管理器和存储服务器的功能划分,由存储管理器负责存储设备的空间和文件的管理,存储服务器能共享SAN中的存储设备以及直接访问存储设备上的数据。该系统采用Lease协议来保证存储服务器端数据一致性,在此基础上分析了Lease协议模型。     

基于轻量级虚拟机的透明计算系统

基于虚拟机的透明计算系统MMNC-VX实现了未经修改的操作系统在透明计算环境中可按需加载,但其性能与同配置PC相比有较大差距。针对该问题,提出一种基于轻量级虚拟机的透明计算系统,仅虚拟网络设备,减少了由全虚拟化带来的开销,利用设备模型将用户操作系统的存储I/O请求重定向到服务器上处理,实现透明计算。经测试,原型系统性能与同配置PC基本相当,与MMNC-VX相比有较大提高。     

农机监控调度系统的设计与实现

针对目前农机作业中信息发布滞后、农机资源调度不合理、效率低下等问题,提出一种基于地理信息系统(GIS)、通用分组无线业务(GPRS)及全球定位系统(GPS)技术的农机监控调度系统,运用GPRS数据传输技术和GIS组件MapObjects,实现农机作业信息的即时采集与监控调度。为满足实时计算的需要,采用A-Star寻路算法规划农机的调度路径。应用结果表明,该系统能有效管理和调度农机,提高作业效率。     

基于虚拟化与分布式技术的存储系统

介绍了一套基于云计算(cloud computing)技术的数据应用平台系统设计方案。该系统由多组服务器集群组成,可提供数据存储、备份和并行运算服务。并可采用虚拟化应用端与分布式(Hadoop)技术相结合的方式为用户提供高容量和异构应用存储系统,以便结合iSCSI协议在硬件层获得更灵活的部署。     

基于Bloom Filter的混合云存储安全去重方案

针对现有云存储系统中数据去重采用的收敛加密算法容易遭到暴力破解以及猜测攻击等不足,提出一种基于布隆过滤器的混合云存储安全去重方案BFHDedup,改进现有混合云存储系统模型,私有云部署密钥服务器Key Server支持布隆过滤器认证用户的权限身份,实现了用户的细粒度访问控制。同时使用双层加密机制,在传统收敛加密算法基础上增加额外的加密算法并且将文件级别去重和块级别去重相结合实现细粒度去重。此外,BFHDedup采用密钥加密链机制应对去重带来的密钥管理难题。安全性分析及仿真实验结果表明,该方案在可容忍的时间开销代价下实现了较高的数据机密性,有效抵抗暴力破解以及猜测攻击,提高了去重比率并且减少了存储空间。     

面向海量高清视频数据的高性能分布式存储系统

通过对视频监控数据的特点和传统存储方案进行分析,提出一种高性能分布式存储系统解决方案.不同于传统的基于文件存储的方式,设计了一种逻辑卷结构,将非结构化的视频流数据以此结构进行组织并直接写入RAW磁盘设备,解决了传统存储方案中随机磁盘读写和磁盘碎片导致存储性能下降的问题.该方案将元数据组织为两级索引结构,分别由状态管理器和存储服务器管理,极大地减少了状态管理器需要管理元数据的数量,消除了性能瓶颈,并提供精确到秒级的检索精度.此外,该方案灵活的存储服务器分组策略和组内互备关系使得存储系统具备容错能力和线性扩展能力.系统测试结果表明,该方案在成本低廉的PC服务器上实现了单台服务器能同时记录400路1080P视频流,写入速度是本地文件系统的2.5倍.     

一类高效的数据库系统安全存储策略研究

针对云存储环境下多副本方案存储效率低下的问题,设计了一种高效的数据安全存储策略；该策略采用了并行思想,设计了高效的数据同步存储算法;该算法将用户的存储请求同时转发给多个工作者,由这多个工作者同时向每个副本服务器写入数据;该策略将云端设计为整体协调、并行处理模式,即多个工作者由管理者统一分配调度,各个工作者独立地服务于对应的副本存储服务器,由管理者与用户进行交互处理,并且这多个工作者对用户来说是透明的,该设计模式并没有增加用户使用云存储的复杂度;实验结果表明,提出的数据安全存储策略在保证副本冗余的情况下可以有效地降低额外的时间损耗,保证用户读写云端数据的效率不低于单副本情况下的效率;该方案用于云存储环境下高效的数据安全存储是可行的、有效的。     

基于龙芯3A处理器的加固服务器设计与实现

该加固服务器采用VPX架构,利用双龙芯3A处理器实现NUMA架构服务节点,利用单龙芯3A处理器和双FPGA实现异构计算节点,结合高速交换模块、电源模块、数据装载模块、机箱等共同构建。依据模块化设计思想,该加固服务器模块可根据应用需求扩展配置,支持国产中标麒麟操作系统。     

Massive Storage Systems

To accommodate the explosively increasing amount of data in many areas such as scientific computing and e-Business, physical storage devices and control components have been separated from traditional computing systems to become a scalable, intelligent storage subsystem that, when appropriately designed, should provide transparent storage interface, effective data allocation, flexible and efficient storage management, and other impressive features. The design goals and desirable features of such a storage subsystem include high performance, high scalability, high availability, high reliability and high security. Extensive research has been conducted in this field by researchers all over the world, yet many issues still remain open and challenging. This paper studies five different online massive storage systems and one offline storage system that we have developed with the research grant support from China. The storage pool with multiple network-attached RAIDs avoids expensive store-and-forward data copying between the server and storage system, improving data transfer rate by a factor of 2-3 over a traditional disk array. Two types of high performance distributed storage systems for local-area network storage are introduced in the paper. One of them is the Virtual Interface Storage Architecture (VISA) where VI as a communication protocol replaces the TCP/IP protocol in the system. VISA's performance is shown to achieve better than that of IP SAN by designing and implementing the vSCSI (Vl-attached SCSI) protocol to support SCSI commands in the VI network. The other is a fault-tolerant parallel virtual file system that is designed and implemented to provide high I/O performance and high reliability. A global distributed storage system for wide-area network storage is discussed in detail in the paper, where a Storage Service Provider is added to provide storage service and plays the role of user agent for the storage system. Object based Storage Systems not only store data but also adopt the attributes and methods of objects that encapsulate the data. The adaptive policy triggering mechanism (APTM), which borrows proven machine learning techniques to improve the scalability of object storage systems, is the embodiment of the idea about smart storage device and facilitates the self-management of massive storage systems. A typical offline massive storage system is used to backup data or store documents, for which the tape virtualization technology is discussed. Finally, a domain-based storage management framework for different types of storage systems is presented in the paper.     

基于虚拟机的透明计算设备子系统设计及实现*

为解决在现有透明计算系统中磁盘等设备的虚拟化,需要对操作系统进行修改才能在端计算机上运行的问题,提出透明计算系统中一种基于虚拟机技术的设备子系统。以Intel VT硬件级虚拟支持和Xen虚拟化技术为基础, 在全虚拟化的虚拟机上运行用户操作系统: 通过运行在管理域用户空间中设备模型的虚拟磁盘和网络驱动,将用户域访问磁盘和网络的I/O请求跨网络地重定向到服务器进行处理, 从而实现端计算机上多操作系统的远程运行。在VT硬件平台和Xen虚拟机监控器上实现了原型系统,验证了该方法的可行性。