提升稀疏目录缓存一致性系统性能的方法

稀疏目录技术在缓存一致性非一致存储访问(cache coherent non-uniform memory access,ccNUMA)系统中有广泛应用.但是,稀疏目录技术的一个主要缺陷在于目录项替换在目录热点存在的情况下会严重降低系统的性能.针对此问题,研究如何提升稀疏目录性能.首先,从定性和定量的角度对主流的稀疏目录替换算法进行了分析,并且发现最为原始的最久未使用(least-recent-used,LRU)算法的性能实际上要优于一些近期提出的目录替换算法,如最少共享者(least-sharer-count,LSC)算法.其次,将victim cache的思想应用到稀疏目录上,提出了victim目录(victim directory),该技术在主稀疏目录模块上加入了一个小的全相联二级目录存储.最后,提出了选择性victim目录(selective victim directory)技术,使得victim目录选择性地仅存储有用的目录项,从而进一步减少了目录替换的数量.选择性victim目录通过向所有节点的cache发出探查消息(probe messages),从而选择性地存储较为有用的目录项.实验证明,选择性victim目录取得了比简单victim目录更好的性能;而且在仅增加了1KB左右的硬件开销的代价下,选择性victim目录节省了35.7%的程序运行时间.     

基于数据缓冲区动态分组的功耗管理策略

传统DPM策略通过适应请求分布降低功耗,效果受到限制.另一类策略主动改变请求分布,使其较好的满足DPM要求.数据缓冲区策略属于其中的典型,但现有的缓冲区策略未充分考虑实际系统的数据访问情况,对数据缓冲区的使用效率较低.本文针对此问题提出一种新颖的DGDB(Dynamic Grouping of Data Buffer)功耗管理策略.实验结果表明,在复杂数据访问情况下,DGDB策略具有更好的节能效果与稳定性.     

基于补丁流传输机制的移动流媒体系统的缓存替换算法

介绍了在WCDMA网络中基于代理的移动流媒体系统的网络结构和特殊特征,给出了评价其中代理服务器缓存替换算法性能的平均传输成本和平均播放启动延迟这两个指标,推导出了在移动补丁流(MPatching)传输机制下与这些指标相对应的收益的计算公式,提出了适用于移动流媒体系统的基于收益的缓存替换算法.仿真结果表明,这种算法与传统的替换算法相比,具有更小的网络传输成本、播放启动延迟和更大的字节命中率,可显著提高移动流媒体系统的性能.     

一种面向SSD-HDD混合存储的热区跟踪替换算法

固态驱动器(SSD)读写性能优越,但成本高,因此在实践中人们往往利用SSD和普通硬盘(HDD)构建混合存储系统以获取较高的性价比.在混合存储系统中,如何使更多的IO请求能够命中SSD是充分利用SSD性能的关键.针对多任务共享存储环境下集中访问和随机访问IO存取模式并存,且通常情况下IO工作流大部分请求相对集中于有限区域内的特点,本文提出一种基于热区跟踪(HZT)的缓存替换算法.HZT算法充分考虑了IO工作流的空间局部性和时间局部性,利用IO工作流的历史访问信息,跟踪当前热区,并为热区数据块赋予更高的驻留SSD的优先级,能够有效提高混合存储中SSD缓存的命中率.经测试,在典型多任务共享存储环境下HZT算法可以使SSD缓存的命中率比使用LRU(Least Recently Used)算法的系统提高12%.采用适当的预取策略,该算法的命中率与LRU算法相比可获得23%的提升.     

静态与动态结合的流媒体缓存替换算法研究

为了在基于对等网的流媒体点播系统中高效地利用节点缓存区来提高流媒体服务质量,提出了一种静态与动态结合的缓存替换算法.采用将节点缓存区分为3个区的方法,综合考虑了数据块备份量的均衡性和节点跳播操作的命中率,使得节目数据块在各对等节点间缓存得到全局优化,从而有效提高播放质量.仿真实验结果表明了该算法在启动延迟和服务器负载等方面的优越性.     

自适应访问模式的缓存替换策略

针对组竞争仅考虑访问请求序列的替换结果而没有考虑请求的访存特征这个问题,提出了基于堆栈距离频度的复杂加权法在线识别访问模式的方法以及自适应访问模式的缓存管理替换算法,基本思想是依据在线识别的访问请求模式特征自动调整其插入策略.在Simics中,对选自SPEC CPU2000/2006的18个测试程序及组合负载的实验结果表明,该算法的缺失率相对于DIP、RRIP、TADIP和PIPP都有显著降低.     

基于P2P的CDN新型网络及缓存替换算法

对内容分发网络和P2P网络的特点进行了分析,给出了一种基于P2P的CDN新型网络自治缓存系统的体系结构,提出了自治缓存区域中智能缓存替换问题并给出了智能缓存替换方法和双关键字缓存替换算法.通过仿真实验,可以找到以运算复杂度低命中率高的关键字来实现缓存替换.     

基于SRAM和PRAM混合主存设计

由于DRAM芯片超高的静态功耗,使得利用DRAM构建高性能计算机系统中的大容量主存遇到能耗过大问题,这激发了对新型大容量主存结构的研究。针对上述问题,设计了一种基于SRAM和PRAM的混合主存系统,该系统将SRAM作为PRAM的专用写缓存,并将改进后的LRFU算法应用到SRAM写缓存,从而在对主存系统性能影响不大的前提下,有效降低主存系统的能耗和延长PRAM的可用时间。仿真结果显示,所设计的混合存储结构的能耗-延时积（EDP）为纯DRAM存储结构的40%;此外,与纯PRAM存储结构相比,可使PRAM的写操作次数下降28.5%,与将SRAM作为Cache相比,PRAM写次数下降13%。     

贪婪双尺寸频率算法的优化与改进

针对贪婪双尺寸频率算法不能反映频率未来走势的问题,在贪婪双尺寸频率算法的基础上,提出了一种新的缓存替换算法。该算法通过对文件和系统的访问次数进行周期性的计数,得到了文件的平均周期访问频率、最近周期访问频率和周期相对频率,并通过周期相对频率来体现文件访问频率的未来走势,弥补了传统的贪婪双尺寸频率算法的不足。新的缓存替换算法具有良好的适应性,提供了周期次数N和频率影响程度k这两个参数。使用者可以通过调整这两个参数让算法适应实际的访问情况。在符合齐普夫定律的数据下进行实验,结果表明该算法比传统的贪婪双尺寸频率算法具有更高的缓存命中率。     

基于期望预测价值的时移代理缓存替换算法

分析移动多媒体广播上时移业务的特点,描述了可预测用户行为的时移代理服务器资源调度策略,并提出一种基于期望预测价值的时移代理服务器缓存替换算法。仿真实验结果表明,该算法与传统的FIFO算法相比较,提高了缓存的预测命中率,减少了用户平均等待延迟。