基于SSD的Key-Value系统优化设计与实现

随着互联网技术的迅猛发展,越来越多的非结构化数据涌入到人们的生活中,为这些数据建立高效的索引面临极大的挑战.键值数据库Key-Value以其结构简单和高扩展性而引起人们的广泛关注,已成为海量数据存储系统中的重要组成部分.由于Key-Value系统对吞吐量要求较高,而基于Flash的固态硬盘(solid state drive,SSD)能够提供很高的随机读性能,在SSD上构建Key-Value系统已成为海量数据存储领域的一大研究热点.鉴于Flash具有非定点更新、寿命有限等特性,基于SSD的KeyValue系统必须针对Flash的特性作专门优化.以一种称为SkimpyStash的基于SSD的Key-Value系统为基础,提出了一种新的Key-Value系统低延迟存储系统(low latency store,LLStore).LLStore使用内存文件映射技术来减少针对SSD的IO请求,除此之外,针对SkimpyStash中低效的压缩策略,提出一种改进方法,可以在少量增加内存开销的情况下极大地减少查询时间.通过与原系统的性能比较实验,LLStore在平均查询时间上可以获得至少12%的加速.     

网格计算技术综述

网格技术被公认为下一代互联网技术,是信息化应用的第四个阶段。网格的目的就是将计算能力和信息资源像电力一样方便地送到每一个用户。美国的"分布式万亿级设施"重大科研项目.英国的e—science计划;"IBM百亿美元的网格计划","INTEL计算和通信的融合","微软对网格提出无处不在的计算";国内联想、中科院计算所曙光4000服务器、海尔、TCL等都在进行着网格技术的研发。为此,我们选择了"网格计算技术"作为本期的技术讲坛专题。我们很高兴地约请到国防科技大学肖依博士做主讲人,同时,特约嘉宾还有清华大学扬广文教授和华中科技大学金海教授。感谢冀复生老师,他不仅欣然接受出任了本刊的编委,而且快速地给我们发来了"议信息技术发展战略"的稿件。感谢中科院计算所的盂丹老师,在他的帮助下,我们组织到"织女星网格系统平台研究进展"稿件。为了丰富本期的专题,我们搜集到许多有益的材料——包括社会新闻链接,政府项目链接,企业研发链接等等,在此我们一并感谢这些资料的提供者。     

基于FPGA的HS400模式eMMC控制器设计与实现

介绍了eMMC及其在HS400高速数据传输模式下的工作原理,提出了一种eMMC控制器的设计方案。实现了200 MHz工作频率下,使用DDR传输模式进行数据传输的eMMC控制器,并通过CRC校验模块实现对传输数据的CRC校验,增强了系统的可靠性。实验平台采用母板/子板总体架构,在Xilinx Zynq 7000 FPGA开发板Zedboard上实现eMMC控制器,通过FMC接口与eMMC芯片子板进行通信传输。仿真及板级测试表明, HS400模式下数据读写 的传输速率最高可达400 MB/s,能够在实际的eMMC开发中有效提高eMMC设备的访问性能。     

基于重复数据删除的虚拟桌面存储优化技术

虚拟桌面基础架构依靠数据中心海量的云基础设施,为用户按需提供虚拟桌面部署所需的软硬件资源,但同时面临存储资源利用率低和虚拟机启动慢的困境.针对虚拟桌面存储中具有大量数据冗余的特性,采用重复数据删除技术缩减虚拟桌面基础架构的存储空间需求;并利用服务器本地磁盘缓存以及共享存储池内的固态硬盘来优化虚拟机的启动性能.通过原型实现,发现相比于基于内容分块的策略,静态分块策略更适合虚拟桌面存储进行重复数据删除,最优的分块大小为4KB,并能够缩减85%的存储空间容量;通过服务器本地磁盘缓存和基于闪存的固态硬盘进行I/O优化,虚拟机的启动速度能够获得35%的提升.     

基于NAND FLASH的多路并行存储系统中坏块策略的研究

大规模固态闪存系统可以引入多路并行技术来支持高速数据传输,但随着闪存存储容量增加也需要采取有效的坏块处理机制来解决严重的坏块访存问题.面向NAND FLASH多路并行固态存储系统,提出了一种高效坏块管理策略,采取并行存储坏块编码技术来节约坏块表存储空间,减少坏块处理功耗,同时采取坏块表重构处理技术有效解决了系统中的同位置坏块难题.针对四路并行的NAND FLASH存储系统,实验结果表明:该策略节约了25%的坏块表RAM存储空间,提高了约1.5倍的查询效率,降低了约30%的坏块处理功耗,并对并行存储数量具有良好的可扩展性.     

ParM:基于国产处理器的异构并行编程模型

随着算力需求的增长，各种国产异构计算设备不断出现，这些设备都有其专用的编程模型，开发者需要根据不同设备的架构特点在专用的编程模型上进行开发，导致开发出的代码在设备间不具有可移植性。近年来国外已经出现了支持多种计算设备的统一异构并行编程模型，但针对国产设备的异构编程模型的研究和实现还比较少。针对该问题，开发了一套性能可移植的异构编程模型ParM。该编程模型以C++库的形式提供，屏蔽了大量的底层实现细节，降低了并行编程难度。该编程框架目前支持的后端设备有x86 CPU、NVIDIA GPU、华为鲲鹏处理器和华为昇腾AI处理器，并且对各种后端设备进行了性能优化。在各种设备上的性能测试表明，ParM编程模型的性能可以达到原始代码的90%以上。     

计算机硬件综合“实验云”

针对传统计算机硬件实践教学中存在的问题,介绍在计算机硬件系列课程中开展实践教学改革,提出一套基于远程实验+硬件实践平台的"实验云"的实践教学方法。     

传感器网络中一种拥塞避免、检测与缓解策略

拥塞控制是无线传感器网络中的一个关键性问题,它不但影响传输可靠性,而且会浪费宝贵的能量资源.提出了一个全新的拥塞避免、检测与缓解策略,该策略主要包含两部分:拥塞避免(COTA)和拥塞检测及缓解(CODEM).COTA从全网出发,基于路径的启发式信息分配流量,避免给潜在的热点区域分配过多负载.CODEM使用精确的拥塞度量来检测拥塞,并采取适当的措施来缓解拥塞,同时保证数据传输的可靠性.此外,还利用现有radio的多频特性有效地为控制报文进行拥塞隔离.详细的实验表明了COTA CODEM的优势.     

基于支持向量机的网格负载信息预测模型

提出了采用小波分析和最小二乘支持向量机（LS-SVM）混合模型对网格负载信息进行预测。该模型首先基于小波多分辨率分析对非平稳的网格负载样本做序列分解,得到不同尺度下的负载分量,然后利用LS-SVM对不同尺度的分量进行预测,最后通过对各分量预测信息进行重构得到相应的预测值。实验结果表明,使用本模型进行短期负荷预测比传统小波神经网络方法可以获得更好的预测精度。     

基于高速网络的广域高性能并半行分布式计算

本文试图说明以下观点：越来越多的高性能应用要求利用地理上分布的，各式各样的计算和数据资源。