Research on Software Architecture of the Extensible Services Router

With the rapid development of network technology,it is increasingly important to dynamically upgrade router‘s software.In this paper,the authors present new software architecture to be applied to extensible services router.The novel feature of the architecture is the ability to dynamically load and configure extensible components at run time.Each component implements one function such as packets classification,packets scheduling and routing protocol.We design a simple configuration language(ESRCL)to configure and manage the router,The architecture can be configured according to the packet flows,At Present,a prototype system based on highly efficient router operating system(HEROS) has been finshed.     

一种可编程安全处理器体系结构的研究与实现

提出了一种可编程安全处理器PSP(Programm ab le Security Processor)的体系结构,该体系结构由SPARC V8处理器内核、AHB片上总线及密码算法模块等部分构成,密码算法模块通过AHB总线与处理器内核进行高速交互.FPGA原型实现表明,该安全处理器能通过SPARC指令编程进行灵活控制,密码算法模块可以按需配置,能够满足嵌入式计算中对安全性和灵活性的需要.     

云计算下安全可控的移动弹性资源动态调度算法

当前云计算下移动弹性资源动态调度算法CPU利用率较低,且运行不稳定。为此,提出一种新的云计算下安全可控的移动弹性资源动态调度算法,把云计算下移动弹性资源的CPU平均利用率、内存负载、带宽负载以及可靠性看作移动弹性资源调度目标的约束,给出移动弹性资源的状态模型。依据遗传算法的优点,设计了一种基于蚁群算法的、安全可控的移动弹性资源动态调度算法。依据云计算下移动弹性资源动态调度特点和约束条件,利用适应度指标,对种群中个体的优良度进行描述,给出适应度函数。通过一维字符串完成对解的编码,利用轮盘赌法设置合理的阈值,获取所有染色体中选择性能较好的染色体。通过选择的实数编码完成对字符串的逆向解码,得到云计算下移动弹性资源调度的最优方案。实验结果表明,所提算法稳定性、效率和资源利用率高,迁移率低,负载均衡性好。     

PCI中断机制分析

PCI总线有四条中断线。所有PCI设备共同使用这四条线向系统申请中断，中断请求经可编程中断路由器路由到可编程中断控制器的某条中断请求输入脚IRQi，再由中断控制器代理向CPU申请中断，CPU响应中断后，从中断人口表中取得人口或顺次入口链查得人口，再转人中断服务程序执行．     

面向CPU+GPU异构计算的SIFT

依据图形处理器(GPU)计算特点和任务划分的特点,提出主从模型的CPU+GPU异构计算的处理模式.通过分析和定义问题中的并行化数据结构,描述计算任务到统一计算设备架构(CUDA)的映射机制,把问题或算法划分成多个子任务,并对划分的子任务给出合理的调度算法.结果表明,在GeForce GTX 285上实现的尺度不变特征变换(SIFT)并行算法相比CPU上的串行算法速度提升了近30倍.     

基于OpenCL的图像灰度化并行算法研究

随着图像数据量的增加,传统单核处理器或多处理器结构的计算方式已无法满足图像灰度化实时处理需求.该文利用图像处理器(GPU)在异构并行计算的优势,提出了基于开放式计算语言(OpenCL)的图像灰度化并行算法.通过分析加权平均图像灰度化数据处理的并行性,对任务进行了层次化分解,设计了2级并行的并行算法并映射到“CPU+GPU”异构计算平台上.实验结果显示:图像灰度化并行算法在OpenCL架构下NVIDIA GPU计算平台上相比串行算法、多核CPU并行算法和CUDA并行算法的性能分别获得了27.04倍、4.96倍和1.21倍的加速比.该文提出的并行优化方法的有效性和性能可移植性得到了验证.     

云计算环境下多目标约束的虚拟资源动态调度

为了解决静态资源调度所导致的CPU利用率不高的问题,研究了多目标约束的虚拟资源动态调度方法。给出了云计算虚拟资源调度模型,设计了多目标约束的虚拟资源表示方法,采用马尔科夫链对虚拟资源的下一时刻状态进行预测,从而得到可用资源向量;最后,计算任务与可用资源向量之间的匹配向量,将任务分配给匹配向量中具有最大各维分量之和的虚拟资源进行调度,并提出了具体的采用基于马尔科夫链预测的云计算虚拟资源动态调度算法。实验结果表明：该算法能有效解决云环境下多目标约束的虚拟资源动态调度问题,具有较小的负载均衡离差和任务执行跨度,较其它方法具有较大的优越性。     

可编程路由器的虚拟化技术研究

可编程虚拟化路由器作为构建未来网络试验床的核心设备,在针对未来网络的体系架构以及相关协议、算法的性能进行评估和实验验证时将发挥关键作用.分析了可编程虚拟化路由器基本概念及其特性,对可编程路由器的整体框架结构进行了划分,并对各个层次结构的功能进行了详细描述.给出了一种基于NetFPGA的可编程虚拟化路由器的设计方案,并对路由器的虚拟化技术进行了研究论述.     

基于CPU_MIC_GPU异构架构的Roberts算法优化探究

在高分辨率图像日益普及的情况下,Roberts边缘检测的处理速度急需进一步提高。在CPU表现不尽如人意的情况下,基于CPU/GPU和CPU/MIC的高度并行运算的研究愈加深入。在分析Roberts算法特点的基础上,将能并行的部分移植到GPU和MIC上进行。完成基于CPU/GPU和CPU/MIC的异构架构上的Roberts算法实现,并针对CPU/MIC上将程序进行向量化优化。实验结果表明,在相同单精度浮点运算能力下,GPU处理低分辨率图像的速度更快、加速比更高,但处理高分辨率图像时MIC的加速比最高为23.52,高于GPU的21.43。     

一种基于动态聚合方法的网格任务调度算法

网格中的资源都是动态的,传统的静态任务调度算法不能适应网格的动态特性。通过对资源在未来一段时间内的状态进行预测,可以提高调度算法的性能。文中提出了一种用动态聚合进行调度的算法。首先对处理器的负载进行取样,然后根据网格任务的执行时间,对处理器的取样值进行动态聚合,再利用AR(p)模型进行预测,最后利用预测到的值作为参数对网格任务进行调度,把网格任务分配给每个处理器,使得每个处理器完成子任务的时间都相同,从而使得整个任务的执行时间最短。实验表明,这种算法能很好地适应处理器负载高度变化的情况。     

基于端到端时延保证的紧急分组优先算法

提出了一种能够提供端到端时延保证的多跳问时延协作Crossbar调度算法(紧急分组优先算法)。该算法以分组头中记录的剩余时延为权重对分组进行调度，通过控制分组在各跳上的时延不但能够保证分组的端到端时延，还能够平衡不同跳数分组的端到端时延。算法还能够使路由器避免维护每个流的状态信息以及对单个流进行复杂的队列管理和调度，由此增加了路由器的可扩展性。计算机仿真表明该算法具有较高的资源利用率，较低的端到端时延和时延抖动以及较低的分组丢弃率等特点。     

Efficient Data—parallel Computations on Distributed Systems

Task scheduling determines the performance of NOW computing to a large extent.However,the computer system architecture,computing capability and system load are rarely proposed together,In this paper,a biggest-heterogeneous scheduling algorithm is presented.It fully considers the system characteristics(From application view).structure and state,So it always can utilize all processing resource under a reasonable premise.The results of experiment show the algorithm can signuificantly shorten the response time of jobs.     

基于蚂蚁算法的网格计算任务调度方法设计

网格环境中的资源情况和任务情况异常复杂,难以用实验测试各种资源管理和任务调度方法的有效性.文中提出一种网格仿真系统结构,并设计和实现了基于蚂蚁算法的任务调度策略,将任务调度和资源管理相结合,兼顾系统的负载平衡和QOS,取得了较理想的实验结果.     

支持区分服务的队列调度与管理

首先分析了区分服务中提供的各种服务之间的映射关系,然后提出了一种边界路由器采用漏桶标记算法、核心路由器采用In和Out随机提前检测算法支持区分服务的路由队列调度与管理实现方案.最后用ns-2.26网络仿真器对实现方案的公平性、带宽使用效率进行了仿真试验和性能分析.仿真试验结果表明:可以对不同业务流提供有区别的服务质量QoS保证,证明了该方案的有效性和可行性.     

基于GPU的高阶辛FDTD算法的并行仿真研究

高阶辛时域有限差分算法(SFDTD)与传统的时域有限差分算法(FDTD)相比具有更优的稳定性和计算精度,但在进行电磁仿真时则更为耗时。为解决这一问题,文章应用SFDTD的空间并行性,研究并实现了基于计算统一设备架构(CUDA)的SFDTD的并行算法仿真;基于费米架构,分析了各种尺度网格下速度的提升,与传统的CPU实现该算法进行比较,验证了该方法的正确性和高速性。     

基于CUDA架构并行算法的带地形AMT二维反演实现与应用

并行计算是提高音频大地电磁（audio-frequency magnetotelluric method,AMT）数据反演效率的有效途径。本文在统一计算设备架构(compute unified device architecture,CUDA) 下开展带地形的AMT数据二维反演并行算法研究,旨在利用GPU强大的计算能力及并行计算技术实现高精度、快速度的AMT数据二维反演。首先利用有限元和自适应正则化反演算法实现AMT数据二维反演的串行化计算;然后在PGI Visual Fortran+ CUDA5.5环境下编写基于CPU+GPU的CUDA并行代码,将正演中的频率循环、反演中的模型灵敏度矩阵计算和反演方程正则化求解部分进行并行化处理;通过不同复杂程度的理论模型正反演模拟验证了该并行算法的有效性和准确性。不同模型和不同模式下的数值模拟结果对比表明,基于CPU+GPU的CUDA并行算法相较于传统的CPU串行算法,在灵敏度矩阵计算和反演方程正则化方面耗时更少,加速比最高可达10倍以上。最后将该并行算法应用于某矿区实测AMT数据的二维反演中,取得了较好的应用效果。     

基于需求的数据广播调度

随着通讯、互连网以及移动技术的发展,数据广播逐渐成为一种流行的数据传播方式。在结合了数据广播和传统的客户/服务器模式优点的基础上,产生了新的数据传播方式,基于需求的数据广播。设计基于需求的数据广播系统的关键在于广播调度算法。本文介绍了基于需求的数据广播的系统结构和性能衡量标准,并分析了基本的广播调度算法,抢占式调度算法以及实时调度算法。     

基于BACKFILL的"削足适履"并行作业调度算法

BACKFILL方法在并行作业调度时并不能有效地的利用CPU资源.在BACK-FILL的基础上,提出一种“削足适履”算法.利用CPU的空闲空间作为判断依据,扩展了可参与填充操作作业的数量,“削足适履”算法通过合理修改队列中作业的参数-CPU数量和运行时间,将BACKFILL算法无法处理的作业填充到空闲的CPU空间中,弥补了BACK-FILL算法的不足,提高了并行系统作业调度CPU利用率.     

FlexCore: Dynamic Virtual Machine Scheduling Using VCPU Ballooning

As multi-core processors become the de-facto configuration in modern computers, the adoption of SMP Virtual Machines(VMs) has been increasing, allowing for more efficient use of computing resources. However,because of existence of schedulers in both the hypervisor and the guest VMs, this creates a new research problem,viz., double scheduling. Although double scheduling may cause many issues including lock-holder preemption,v CPU stacking, CPU fragmentation, and priority inversion, prior approaches have either introduced new problems and/or addressed the problem incompletely. In this paper, we describe the design and implementation of Flex Core,a new scheduling scheme using v CPU ballooning, which dynamically adjusts the number of v CPUs of a VM at runtime. This essentially eliminates unnecessary scheduling in the hypervisor layer, and thus, boosts performance significantly. An evaluation using a complete KVM-based implementation shows that the average performance improvement for PARSEC applications on a 12-core Intel machine is approximately 52.9%, ranging from 35.4% to79.6%.     

A Novel Active Network Architecture Based on Extensible Services Router

Active networks are a new kind of packet-switched networks in which packets have code fragments that are executed on the intermediary nodes (reuters). The code can extend or modify the foundation architecture of a network. In this paper, the authors present a novel active net-work architecture combined with advantages of two major active networks technology based on extensible services muter. The architecture consists of extensible service muter, active extensible components server and key distribution center (KDC). Users can write extensible service ~mpo-nents with programming interface. At the present time, we have finished the extensible services muter prototype system based on Highly Efficient Router Operating System (HEROS), active extensible components server and KDC prototype system based on Linux.