无锁并发二叉搜索树的实现

针对异步共享内存模型下的并发搜索二叉树（BST）数据结构,提出了一种新的无锁实现方法。通过一种有效的节点重用策略,使得删除操作是无等待的,插入操作是无锁的。实验数据表明,该数据结构是高度可扩展的而且在高负载下能提供很高的吞吐量。     

以B链树为索引的动态多版本数据库的并发控制

在对B链树极高同步性能研究的基础上，提出了一种将B链树作为数据库索引并和多版本技术相接合的一种新颖方案。该方案将事务分为只读事务或更新事务，只读事务不需要获取锁，而更新事务也只需要少量的锁，不会形成死锁。实验表明，在并发环境下这种方案能较大的提高数据库性能和事务的吞吐量。     

基于HBase的支持频繁更新与多用户并发的R树

基于位置服务的应用已经进入大数据时代,传统基于位置服务的技术面临系统扩展性、性能等方面的挑战。云计算技术是大数据处理的基础,索引是优化查询的重要手段。尽管目前已存在大量的研究成果,但尚未有HBase上的支持频繁更新与多用户并发的R树索引。针对移动对象索引的频繁更新与多用户并发的需求,文中提出了基于HBase的支持频繁更新与多用户并发的R树索引,它只索引包含移动对象的网格,避免了频繁更新问题;进一步基于HBase的数据行与数据分区的组织与读写特性,对R树的节点进行重组,并对网格Z-order编码,从而减少了对HBase的读写操作,提高了查询效率;最后提出了基于ZooKeeper分布式读写锁的优化策略,提高了索引的吞吐量。实验结果表明,与网格索引相比,在数据非均匀的情况下,所提策略的查询吞吐量提高了25%～50%,更新吞吐量约在同一数量级;与分布式共享锁索引相比,分布式读写锁索引的吞吐量提高了近40%。     

基于哈希图的建筑物联网数据管理方法

针对区块链应用于建筑物联网场景时存在的吞吐量严重不足和响应时延高的问题,提出一种基于哈希图的建筑物联网数据管理方法。该方法使用有向无环图（DAG）存储数据,从而利用图式结构的高并发特性提高区块链的吞吐量性能;引入哈希图算法对存储在DAG内的数据达成共识,从而减少共识所需时间;设计智能合约实现访问权限控制,以防止未授权用户对数据的操作。使用区块链性能测试工具Caliper进行的性能测试的结果表明：在由32个节点构成的中等规模仿真环境下,与现有边缘计算方法和跨链方法相比,所提方法的吞吐量为每秒处理1 063.1笔交易,分别为对比方法吞吐量的6倍和3倍;该方法的数据存储时延和控制时延分别为4.57 s和4.92 s,响应速度优于对比方法;该方法在尖峰冲击测试中的交易成功率为87.4%;同时基于该方法的原型系统在稳定性测试中可以平稳运行120 h。可见,所提方法可以有效提高区块链的交易吞吐量和响应速度,满足建筑物联网场景的实际使用需求。     

数据库锁资源的自适应管理

锁资源是DBMS的关键资源之一,锁资源的有效管理直接关系到系统性能的高低.提出基于规则引擎和神经网络预测器的锁资源参数自适应管理算法,通过不断监控数据库锁资源性能参数的变化,适时调整锁表参数,提高系统的吞吐量.实验结果显示,系统的吞吐量有16%左右的提高,证明本算法简单可行.     

移动事务并发控制技术的研究

为有效降低移动计算环境下事务处理的重启动率、提高事务的吞吐量,在研究传统并发控制协议的基础上,提出了一种数据锁乐观并发控制协议DLOCC,DLOCC协议结合了锁并发控制协议与乐观并发控制协议的优点,利用数据项的更新次数和访问概率将服务器上的海量数据进行分类,依据不同的数据类型采用相应的并发控制协议.模拟实验结果表明,DLOCC协议性能优于OCC-TI协议,有效地提高了系统资源利用率.     

基于文件相似性分簇的重复数据消除模型

为解决现有提高重复数据消除系统吞吐量方法的局部性依赖和多节点依赖问题,提出了一种基于文件相似性分簇的重复数据消除模型。该模型将传统平面型索引结构拓展为空间结构,并依据Broder定理仅选择少量最具代表性的索引驻留在内存中;同时对索引进行横向分片并分布到完全自治的多个节点。实验结果表明,该方法能有效提高大规模云存储环境下重复数据消除性能和平均吞吐量,且各节点数据负载量均衡,故该模型可扩展性强。     

相控阵三维声纳数据并行处理方法

为满足相控阵三维声纳系统对可视化处理的数据实时性和完整性要求,提出一种三维声纳系统高吞吐量数据的并行处理方法。通过对声纳数据的粗粒度划分,将处理过程进行任务划分并映射到多线程,实现主控板数据处理过程的流水线作业。实验结果表明,在高吞吐量情况下,该方法能将单横截面数据从获取到网络发传完成之间的时延控制在50 ms以下。     

AOS中基于最优帧长的链路自适应联合优化方法

针对AOS中数据传输误码率高的问题,导致系统吞吐量低的问题,提出基于最优帧长的链路自适应联合优化方法。该方法以系统吞吐量最大化为目标,联合可变帧长,自适应编码调制和混合自动重传请求技术进行优化,根据信道状态信息分配下一帧传输最佳的帧长和编码调制方式,并对出错数据进行纠错和重传,最终提升系统吞吐量。仿真验证表明,与AMC-HARQ和AMC-ARQ方法相比,该方法在保证系统误帧率的同时,提高了系统的吞吐量。     

CCSDS高级在轨系统协议吞吐量性能分析

简要介绍了CCSDS高级在轨系统（AOS）协议的信源特点，分析了影响AOS协议包业务吞吐量性能的因素，给出传输集中数据时的包业务吞吐量计算公式，讨论了吞吐量-包长、吞吐量-帧长关系曲线，并针对传输集中数据情况下以吞吐量为指标实现优化AOS协议配置给出了指导性建议，为CCSDS AOS协议的应用提供了参考。     

Coordinated optimized scheduling of locks and transshipment in inland waterway transportation using binary NSGA‐II

Traffic congestion in inland waterways caused by insufficient throughput capacity of locks has become a compelling problem in developed inland shipping countries. In order to avoid excessive time wasted in waiting for lock service, it is suggested that some types of cargoes should be unloaded at the quays and transported by road/train to their destinations, which is called water–land transshipment. By this means, the ships are divided into two groups that either pass the lock or are transshipped at the quays, engendering the lock and water–land transshipment co‐scheduling (LWTC) problem. This paper focuses on the LWTC, where the roll‐on roll‐off ships, passenger ships, and general cargo ships that can be transshipped and other ships that can only pass the lock are considered in a lock‐quay co‐scheduling system. The LWTC problem is decomposed into an outer‐layer main 0‐1 optimization problem and two inner‐layer subproblems: lock scheduling and berth allocation. A multiobjective optimization model is proposed for the LWTC problem based on its two‐layer structure. To solve the LWTC problem, a hybrid heuristic method is proposed, where a modified binary nondominated sorting genetic algorithm II is proposed to solve the main problem, and the two subproblems are solved by specific heuristics. The proposed model and hybrid method are tested on instances extracted from historical data of traffic at Three Gorges Dam, the results of which demonstrate the feasibility of the model and the superiority of the proposed hybrid heuristic method over other comparisons.     

A formal approach to lock escalation

Since database management systems(DBMSs) have limited lock resources, transactions requesting locks beyond the limit must be aborted, degrading the performance abruptly. Lock escalation is considered a solution to this problem. However, existing lock escalation methods have been designed in an ad hoc manner. So, they do not provide a complete solution. In this paper, we propose a formal model of lock escalation. Using the model, we analyze the roles of lock escalation formally and solve the problems of the existing methods systematically. In particular, we introduce the concept of the unescalatable lock that cannot be escalated due to conflicts. We identify that the unescalatable lock is the major cause of exhausting lock resources. We then analyze the reasons why unescalatable locks are generated and propose a new lock escalation method, adaptive lock escalation, which controls lock escalation based on the number of unescalatable locks. Through extensive simulation, we show that adaptive lock escalation significantly outperforms existing methods reducing the number of aborts and the average response time and increasing the throughput to a great extent. Adaptive lock escalation drastically reduces (more than 10 fold) the number of lock resources required to maintain the same level of throughput and average response time. At the same time, the throughput and average response time when using adaptive lock escalation are rather insensitive to the number of lock resources. Existing methods rely on users to estimate this number accurately at system initialization time. Adaptive lock escalation greatly alleviates this burden.     

一种改进的内存数据库封锁机制

事务之间的封锁协议一直是数据库领域中的研究重点。在典型的内存数据库系统中,由于事务通常都比较短小,执行速度快,因此事务之间通常采用类似单写多读这样较为简单的封锁控制协议,将不同事务近似串行地分别执行。在事务并发量较高但是相互之间数据交集不大的情况下,可以通过引入粗粒度意向锁和锁粒度变换的方式来进一步提高事务之间的并行程度,加速事务的整体执行,提高事务吞吐量和系统响应速度。     

Primary copy synchronization for DB-Sharing

In a database sharing (DB-Sharing) system multiple loosely or closely coupled processors share access to a single set of databases. Such systems promise better availability and linear growth of transaction throughput at equivalent response time compared to single processor database systems. The efficiency of a DB-Sharing system heavily depends on the synchronization technique used for maintaining consistency of the shared data. A promising algorithm is the primary copy approach which will be presented in this paper. We describe the actions of the lock manager in a basic and in a more advanced version. Furthermore, it is shown how the lock managers can be enabled to deal with the so-called buffer invalidation problem that results from the existence of a database buffer in each processor.     

基于轻量数据挖掘方法的数据库锁表优化

为了保证数据库系统在不同的负载情况下,始终提供强大的事务处理能力,必须对数据库系统进行性能优化。依赖于DBA,来分析性能数据,然后进行系统优化,在系统越来越复杂、负载持续波动的情况下是很困难的,数据库系统的自我优化,是很有前途的解决系统性能问题的技术。针对数据库锁表管理,使用基于轻量数据挖掘的优化方法,通过对性能数据的学习,建立一个能够根据锁表参数预测系统性能的神经网络预测器;在系统运行过程中,自我优化模块不断监控性能数据的变化,通过规则引擎选择需要优化的参数,利用预测器获得参数调整的幅度大小,完成参数设置,提高系统性能。实验证明,数据库系统性能获得近16%的提高。     

面向NVM存储系统的快速文件访问系统

NVM存储设备系统具备提供高吞吐的潜质,包括接近内存的读写速度、字节寻址特性和支持多路转发等优势。但现有的系统软件栈并没有针对NVM去设计,使得系统软件栈存在许多影响系统访问性能的因素。通过分析发现文件系统的锁机制具有较大的开销,这使得数据的并发访问在多核心环境下成为一个难题。为了缓解这些问题,设计了无锁的文件读写机制以及基于字节的读写接口。通过取消基于文件的锁机制改变了粗粒度的访问控制,利用自主管理请求提高了进程的并发度;在设计能够利用字节寻址的新的文件访问接口时,不仅考虑了NVM存储设备的读写非对称,还考虑了其读写操作的不同特性。这些设计减少了软件栈的开销,有利于发挥NVM特性来提供一个高并发、高吞吐和耐久的存储系统。最后利用开源NVM模拟器PMEM实现了FPMRW原型系统,使用Filebench通用测试工具对FPMRW进行测试与分析,结果显示,FPMRW相对EXT+PMEM和XFS+PMEM能提高3%~40%的系统吞吐率。     

The Relationship between Transport Wireless Network Throughput and Vehicle Speed

The article describes determined relationship between transport wireless network throughput and vehicle’s velocity. It is determined that such relationship is most precisely described by quadratic polynomial function, which was obtained by processing experimentally measured data and approximating them with various functions. When evaluating network’s throughput with “application layer” and “transport layer” software, the highest layer overheads can be determined. As it was stated, they form a great part of transmitted traffic. It must be considered in practice, because network’s throughput cannot be determined only by measurements of OSI Layer 3 or Layer 4 throughput.     

基于IPv6和LoRa的智能门锁系统设计

目前在智能锁通信架构普遍采用WiFi、蓝牙、ZigBee等通信技术和IPv4协议,不能兼顾长距离传输和低功耗的需求,存在管理不便、安全性较低、IP地址匮乏等问题;针对这些问题,设计了一种基于IPv6和LoRa的智能门锁系统,系统由执行层、网络层、服务层和应用层四部分组成;门锁终端采用STM32L151CBU6微控器为主控制器,在云服务器上部署LoRa服务器和Java Web应用实现系统的管理和控制;测试表明,一个网关可覆盖一栋约11层楼的有效区域,一节1000 mAh电池可用1.8年,该系统拥有功耗低、通信距离长、安全性高等优点。     

基于IXP2350的WiMAX基站MAC层研究

全球微波互操作接入(WiMAX)基站MAC层由于协议的复杂性、不完备性和系统大量的数据吞吐量,成为系统设计的瓶颈问题。该文结合WiMAX基站和网络处理器2个关键技术,提出一种基于多核网络处理器的WiMAX基站MAC层的设计方案, 并给出软硬件架构,分析了MAC层的数据流程和控制流程,为WiMAX基站MAC层的设计提供了可行的方案。