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高密度磁盘性能优化技术研究综述
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作者 伍卫国 张驰 +3 位作者 于芳星 聂世强 李孟涵 牛洁 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1759-1782,共24页
在当今数字化时代,海量数据的生成和积累呈现出爆炸式增长的趋势,因此对存储容量的需求急速上升.传统磁记录磁盘CMR因其高容量和低成本而被视为解决海量数据存储的首选.然而,由于超顺磁效应的制约,CMR(Conventional Magnetic Recording... 在当今数字化时代,海量数据的生成和积累呈现出爆炸式增长的趋势,因此对存储容量的需求急速上升.传统磁记录磁盘CMR因其高容量和低成本而被视为解决海量数据存储的首选.然而,由于超顺磁效应的制约,CMR(Conventional Magnetic Recording)磁盘面密度的提升已触及极限.为了突破这一限制,叠瓦式磁记录技术SMR(Shingled Magnetic Recording)应运而生.基于传统硬盘架构,该技术以重叠磁道的方式,显著提升了磁盘面密度.但SMR磁盘在处理随机写时,会产生不可预测的写放大效应,从而严重影响I/O性能.为解决这一问题,业界随即提出了交错式磁记录技术IMR(Interlaced Magnetic Recording),利用优化的磁道布局和热辅助磁记录技术,有效实现了存储容量与性能的平衡.本文首先详细介绍了SMR和IMR的技术原理和磁盘类型,并量化分析了影响设备I/O性能的关键问题.然后,重点介绍了设备级优化方案,分析并总结了不同策略的优缺点与优化目标.接着,概述了面向设备的系统级和应用级设计方案,如文件系统、独立磁盘阵列技术和数据库等.最后讨论了在未来优化SMR磁盘和IMR磁盘性能可能的研究方向. 展开更多
关键词 超顺磁效应 叠瓦式磁记录 交错式磁记录 磁道布局 写干扰 写放大
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一种六边形循环分块的Jacobi计算优化方法
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作者 屈彬 刘松 +2 位作者 张增源 马洁 伍卫国 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期3721-3738,共18页
Jacobi计算是一种模板计算,在科学计算领域具有广泛的应用.围绕Jacobi计算的性能优化是一个经典的课题,其中循环分块是一种较有效的优化方法.现有的循环分块主要关注分块对并行通信和程序局部性的影响,缺少对负载均衡和向量化等其他因... Jacobi计算是一种模板计算,在科学计算领域具有广泛的应用.围绕Jacobi计算的性能优化是一个经典的课题,其中循环分块是一种较有效的优化方法.现有的循环分块主要关注分块对并行通信和程序局部性的影响,缺少对负载均衡和向量化等其他因素的考虑.面向多核计算架构,分析比较不同分块方法,并选择一种先进的六边形分块作为加速Jacobi计算的主要方法.在分块大小选择上,综合考虑分块对程序向量化效率、局部性和计算核负载均衡等多方面的影响,提出一种六边形分块大小选择算法Hexagon_TSS.实验结果表明所提算法相对于原始串行程序计算方法,最好情况可将L1数据缓存失效率降低至其5.46%,最大加速比可达24.48,并且具有良好的可扩展性. 展开更多
关键词 Jacobi计算 六边形分块方法 分块大小选择 性能优化 多核架构
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面向移动边缘计算网络的高能效计算卸载算法 被引量:5
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作者 张祥俊 伍卫国 +3 位作者 张弛 柴玉香 杨诗园 王雄 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期849-867,共19页
移动边缘计算(mobile edge computing,MEC)是一种高效的技术,通过将计算密集型任务从移动设备卸载到边缘服务器,使终端用户实现高带宽、低时延的目标.移动边缘计算环境下的计算卸载在减轻用户负载和增强终端计算能力等方面发挥着重要作... 移动边缘计算(mobile edge computing,MEC)是一种高效的技术,通过将计算密集型任务从移动设备卸载到边缘服务器,使终端用户实现高带宽、低时延的目标.移动边缘计算环境下的计算卸载在减轻用户负载和增强终端计算能力等方面发挥着重要作用.考虑了服务缓存,提出一种云-边-端协同的计算卸载框架,在该框架中引入D2D(device-to-device,D2D)通信和机会网络.基于建立的模型,将计算卸载决策问题转化为一个混合整数非线性规划问题,并对无线特性和移动用户之间的非合作博弈交互制定了一个迭代机制来共同确定计算卸载方案.对提出的计算卸载算法从理论上证明了多用户计算卸载博弈模型为严格势力场博弈(exact potential game,EPG),卸载决策可获得全网范围内的最优效益.考虑到服务器的计算资源、卸载任务数据量和任务延迟需求,提出对用户和MEC服务器之间最佳用户关联匹配算法.最后,模拟结果表明,卸载决策算法具有较快的收敛速度,并在能效方面优于其他基准算法. 展开更多
关键词 移动边缘计算 计算卸载 用户关联匹配 服务质量 严格势力场博弈
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数据密集型超算现状、挑战以及未来发展趋势 被引量:1
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作者 魏嘉 陈默 +8 位作者 王龙翔 任沛 雷雨佳 屈俞岐 蒋骐羽 董小社 伍卫国 张凯丽 张兴军 《数据与计算发展前沿》 CSCD 2023年第3期66-91,共26页
[目的]对数据密集型超算的发展历程、主流系统结构、典型应用和计算、存储子系统进行较全面的梳理,指出未来发展趋势,为后续数据密集型超算系统优化提供参考。[方法]本文首先梳理了数据密集型超算中的关键概念,分析阐述现有平台对数据... [目的]对数据密集型超算的发展历程、主流系统结构、典型应用和计算、存储子系统进行较全面的梳理,指出未来发展趋势,为后续数据密集型超算系统优化提供参考。[方法]本文首先梳理了数据密集型超算中的关键概念,分析阐述现有平台对数据密集型应用的支持程度。说明了科学界和工业界对数据密集型应用的实际需求情况。并对数据密集型超算的未来发展趋势和面临的潜在挑战进行展望,建立了超算系统评测模型。[结果]相关研究人员和从业者可从本文快速了解到超算技术的关键概念及发展状况,精准捕捉当下与未来数据密集型超算研究热点和亟待解决的关键问题。[结论]数据密集型超算存储系统面临的复杂数据类型优化、混合负载优化、多协议支持与互通等将会成为未来一段时间内研究和发展的热点问题。 展开更多
关键词 数据密集型超算 I/O密集型超算 高性能数据分析 并行处理系统 超算存储系统
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电子系统设计的低功耗技术 被引量:16
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作者 伍卫国 钱德沛 《计算机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第12期46-48,共3页
根据电子系统的设计实践,分析了低功耗系统设计时要考虑的因素,并以广泛使用的MCS-51系列单片机的低功耗系统的设计为例进行介绍。给出了一种电源控制电路部分的实现方案及系统低功耗控制程序的设计思路。
关键词 单片机 低功耗 电源控制 电子系统 设计
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一种手持设备的通用汉字显示技术 被引量:3
6
作者 伍卫国 施建生 +1 位作者 董小社 李天富 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2001年第1期91-93,共3页
由于种种原因,在华人世界中使用了多种不同版本的汉字,各种版本汉字的计算机内码表示又存在多种标准。汉字系统存在的这些差别给各种便携式智能电子产品的设计带来了一定的困难。该文根据一台手持系统的设计实践,针对智能电子产品中... 由于种种原因,在华人世界中使用了多种不同版本的汉字,各种版本汉字的计算机内码表示又存在多种标准。汉字系统存在的这些差别给各种便携式智能电子产品的设计带来了一定的困难。该文根据一台手持系统的设计实践,针对智能电子产品中存在的通用汉字显示问题提出了一种解决方案。 展开更多
关键词 汉字显示 单片机 手持设备 汉字信息处理 计算机
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一种基于IC卡数据采集技术的设备运行保证系统 被引量:2
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作者 伍卫国 冯耕中 王刊良 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 1999年第12期126-128,共3页
文章主要介绍一种应用IC卡(或称智能卡)技术的设备运行保证系统。该系统以IC卡技术和相关设备为手段,一方面实现了“无纸化”的数据收集方式,另一方面将各项维护工作指示贯彻到各项具体工作中,试图通过对“人”的监督,即督促... 文章主要介绍一种应用IC卡(或称智能卡)技术的设备运行保证系统。该系统以IC卡技术和相关设备为手段,一方面实现了“无纸化”的数据收集方式,另一方面将各项维护工作指示贯彻到各项具体工作中,试图通过对“人”的监督,即督促维护人员严格按照工作指令和工作程序办事,来最终实现设备最大程度上无故障运行之目的,从而最大限度地挖掘设备的潜力、获取经济效益。 展开更多
关键词 设备管理 数据采集 IC卡 CF348B 企业
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石材切割机械控制系统的设计与实现 被引量:2
8
作者 伍卫国 钱德沛 +1 位作者 董小社 李天富 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2000年第3期79-81,共3页
介绍了一种以Intel-8031单片机为主体研制的石材切割机械控制系统的设计思想及实现技术,针对花岗岩硬度大,容易造成锯片和主电机损坏的情况,提出了一种行之有效的锯片及主电机保护方法和提高系统可靠性的综合措施。
关键词 石材切割机能 控制系统 单片机 花岗岩
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并行文件系统客户端缓存对系统I/O性能的影响 被引量:1
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作者 伍卫国 张虎 +2 位作者 方敏 万群 钱德沛 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第z1期144-147,共4页
对浪潮天梭并行文件系统(LCTS-PFS)客户端缓存性能进行了测试,提出了多客户端访问、带客户端缓存的并行文件系统排队模型.分析了不同缓存命中率、不同缓存空间大小和不同文件长度情况下,客户端缓存对I/O响应时间的影响.分析结果表明:I/... 对浪潮天梭并行文件系统(LCTS-PFS)客户端缓存性能进行了测试,提出了多客户端访问、带客户端缓存的并行文件系统排队模型.分析了不同缓存命中率、不同缓存空间大小和不同文件长度情况下,客户端缓存对I/O响应时间的影响.分析结果表明:I/O响应时间随缓存命中率提高而减少且在有/无缓存情况下的I/O响应时间曲线存在唯一交点,在此交点之前无缓存情况下I/O响应时间小于有缓存情况,而交点之后结果相反;缓存命中率不发生变化时,缓存空间越大I/O响应时间越长;相比无缓存情况下I/O响应时间,若客户端请求生成率固定,则访问文件越大,缓存对I/O响应时间提升越少;若请求生成率发生变化,则相同缓存命中率情况下,访问的文件越大缓存对I/O响应时间提升越多.性能测试和理论分析一致. 展开更多
关键词 并行文件系统 客户端缓存 排队论 I/O 响应时间
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基于上下文自适应算术编码的可重构配置信息压缩算法 被引量:2
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作者 伍卫国 杨志华 余国良 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期443-450,共8页
针对可重构计算系统中配置信息压缩问题,提出了一种基于上下文自适应算术编码的配置信息压缩算法。该算法采用动态调整参数的方法逼近符号概率,采用移位操作消除算术编码的乘除法,在压缩和解压过程中引入上下文模型分配机制,实现对... 针对可重构计算系统中配置信息压缩问题,提出了一种基于上下文自适应算术编码的配置信息压缩算法。该算法采用动态调整参数的方法逼近符号概率,采用移位操作消除算术编码的乘除法,在压缩和解压过程中引入上下文模型分配机制,实现对配置信息的压缩,从而可减少所需的配置信息存储空间和重构时配置信息的传输量。该算法用现场可编程门阵列(FPGA)配置信息文件进行验证。同时,提出了一种能够有效提高硬件在线解压速度的改进方法,该方法在Virtex-4FPGA上得到实现。实验表明,对于器件占用率为90%以上和20%的FPGA配置,该算法的压缩率分别达到25%和9%。与现有的方法相比,该算法在压缩率上具有优势,并可适用于多种器件。 展开更多
关键词 可重构计算 配置信息压缩 算术编码 解压
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集群服务器系统前端接口子系统的设计与实现 被引量:1
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作者 伍卫国 董小社 +2 位作者 刘爱华 杨文贵 钱德沛 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第8期787-791,共5页
基于链路聚集技术,提出并实现了一种适用于集群服务器系统的前端接口子系统方案,使得接口子系统中的接口机数目能随应用规模的变化而扩展,并增强了集群系统的可用性.链路聚集将多条物理链路聚合成一条单一虚拟的媒体访问控制(MAC)逻辑链... 基于链路聚集技术,提出并实现了一种适用于集群服务器系统的前端接口子系统方案,使得接口子系统中的接口机数目能随应用规模的变化而扩展,并增强了集群系统的可用性.链路聚集将多条物理链路聚合成一条单一虚拟的媒体访问控制(MAC)逻辑链路,通过将虚拟MAC解析为集群系统对外服务的虚拟IP(VIP),使多台接口机表现为单一IP的功能.利用链路聚集能在多条物理链路间进行负载均衡的功能,结合接口机的负载均衡策略来实现层次型的负载均衡,有效地提高了系统的I/O带宽.利用链路聚集的链路级容错,结合接口的检测机制实现了系统的高可用功能.理论分析和实验测试结果均表明,该方案能有效扩展集群系统的I/O带宽和处理能力. 展开更多
关键词 集群系统 接口机 链路聚集 负载平衡
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一种移动IP的外部代理分层模型——Step-HMIP 被引量:1
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作者 伍卫国 张晓亮 +1 位作者 钱德沛 董小社 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第11期1514-1522,共9页
现有的移动IP规范存在两个重要的性能问题 :(1)通信对端和外地链路上的移动节点之间的三角路由问题 ;(2 )移动节点在紧密耦合的小蜂窝基站间频繁切换时会增加网络负载并加重数据包的丢失 .该文针对这两个问题进行研究 ,给出了一个基于... 现有的移动IP规范存在两个重要的性能问题 :(1)通信对端和外地链路上的移动节点之间的三角路由问题 ;(2 )移动节点在紧密耦合的小蜂窝基站间频繁切换时会增加网络负载并加重数据包的丢失 .该文针对这两个问题进行研究 ,给出了一个基于基本移动IP规范的外部代理分层模型———Step HMIP模型 .在此模型中引入了一个新的实体———网关移动代理 ,用以实现优化路由和平滑切换的功能 ;在NS上建立了Step HMIP的仿真模型 ,对模型的主要参数测试结果表明 ,Step HMIP模型在对属地代理 (HA)、固定的通信对端 (如Web服务器和FTP服务器 )和对网络层以上协议无需进行改动的情况下 ,以小的配置代价就可显著优化路由 ,降低属地代理的注册负载和稳定了切换时的数据传输率 . 展开更多
关键词 移动IP 网关移动代理 优化路由 软切换 分层 外部代理模型
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InfiniBand结构中SDP协议分析 被引量:1
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作者 伍卫国 杜哲君 +2 位作者 刘娟 董小社 胡雷钧 《微电子学与计算机》 CSCD 北大核心 2004年第9期144-148,共5页
InfiniBand是一种新型宽带互联结构,可以提高CPU之间、服务器各设备之间、网络域之间的通信速率。SDP是InfiniBand结构中一种轻量级通信协议,保持了TCP/IP上的SOCK_STREAM套接字语法,通过旁路操作系统内核,实现了零拷贝,从而大大提高了... InfiniBand是一种新型宽带互联结构,可以提高CPU之间、服务器各设备之间、网络域之间的通信速率。SDP是InfiniBand结构中一种轻量级通信协议,保持了TCP/IP上的SOCK_STREAM套接字语法,通过旁路操作系统内核,实现了零拷贝,从而大大提高了传输速率。文章介绍了InfiniBand的互联结构和通信模式、分析了SDP协议在系统中的结构模型。最后从缓冲模型、连接建立过程和数据传输机制等方面分析了SDP的具体执行过程。 展开更多
关键词 INFINIBAND RDMA SDP Bcopy Zcopy
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并行文件系统管理工具的设计与实现 被引量:1
14
作者 伍卫国 陈长虹 +2 位作者 张虎 钱德沛 胡雷钧 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2007年第18期279-282,共4页
通过对常用并行文件系统体系结构的分析,提出了一种适用于某一大类并行文件系统的管理框架。以该管理框架为基础,实现了PVFS并行文件系统的管理工具,并为用户提供了单一映像的管理控制台。功能测试结果表明,该管理工具的引入降低了并行... 通过对常用并行文件系统体系结构的分析,提出了一种适用于某一大类并行文件系统的管理框架。以该管理框架为基础,实现了PVFS并行文件系统的管理工具,并为用户提供了单一映像的管理控制台。功能测试结果表明,该管理工具的引入降低了并行文件系统管理的复杂性。 展开更多
关键词 并行文件系统 文件系统管理工具 并行虚拟文件系统(PVFS)
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一种转辙机动态特性测试系统的研究与实现 被引量:1
15
作者 伍卫国 刘轶 +4 位作者 单德根 钱德沛 曹世勇 孙忠彦 谭兴亚 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2004年第16期173-175,共3页
为了提高列车运行安全并适用铁路提速的要求,文献[2]研制了一种智能型转辙机动态特性测试系统,该文就该系统在实际使用过程中发现的不足之处进行了研究,以Intel98系列中的MCS80C196KC单片机为核心结合低功耗电子系统设计技术研制出了全... 为了提高列车运行安全并适用铁路提速的要求,文献[2]研制了一种智能型转辙机动态特性测试系统,该文就该系统在实际使用过程中发现的不足之处进行了研究,以Intel98系列中的MCS80C196KC单片机为核心结合低功耗电子系统设计技术研制出了全新的转辙机动态特性测试记录仪并用V C++语言重新设计出高效数据管理软件系统。实验结果表明新系统实用性好、可靠性高。 展开更多
关键词 转辙机 动态特性测试系统 数据采集 嵌入式系统
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基于策略的对象存储文件系统管理模型研究 被引量:1
16
作者 伍卫国 王鹤 +1 位作者 赵海祥 钱德沛 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2007年第10期51-53,共3页
基于对象存储文件系统结构特点和策略管理思想,提出了对象存储文件系统管理的一般模型。定义了两种策略结构,并通过分析对象存储文件系统节点状态转换逻辑关系,给出了管理策略订制的理论依据。模型及其管理策略订制方法在Lustre对象存... 基于对象存储文件系统结构特点和策略管理思想,提出了对象存储文件系统管理的一般模型。定义了两种策略结构,并通过分析对象存储文件系统节点状态转换逻辑关系,给出了管理策略订制的理论依据。模型及其管理策略订制方法在Lustre对象存储文件系统中得到应用,效果良好。 展开更多
关键词 对象存储文件系统 对象管理 策略 LUSTRE
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一种手持设备的基于闪速存储器的可编程实现技术 被引量:1
17
作者 伍卫国 钱德沛 +1 位作者 吕锡九 阴俊 《小型微型计算机系统》 EI CSCD 北大核心 2000年第7期773-776,共4页
本文介绍了闪速存储器 (Flash Memory)的工作机理并根据一台手持系统的设计实践 ,介绍了 MCS- 5 1系列单片机用户可编程系统的设计方法 ,给出了两种基于 ATMEL公司的闪速存储器 2 9C2 5
关键词 现场编程 可编程 闪速存储器 手持设备
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基于混合编码的FPGA系统配置文件压缩算法 被引量:6
18
作者 伍卫国 王超辉 +2 位作者 王今雨 聂世强 胡壮 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期1049-1064,共16页
随着集成电路制作工艺的提升,FPGA可重构资源数量不断增加,导致配置文件体量过大从而引起配置过程耗时较长.针对这个问题,提出了一种基于混合编码的配置文件压缩算法MH-RLE.该算法根据二进制配置文件中"0"和"1"的... 随着集成电路制作工艺的提升,FPGA可重构资源数量不断增加,导致配置文件体量过大从而引起配置过程耗时较长.针对这个问题,提出了一种基于混合编码的配置文件压缩算法MH-RLE.该算法根据二进制配置文件中"0"和"1"的分布特点,首先,采用RLE定长压缩方法对其进行压缩;然后,采用Huffman编码解决RLE定长压缩计数位"空零"问题;最后,使用提出的掩码方式进行二次压缩以进一步提升压缩率.实验结果表明:MH-RLE的平均压缩率为49.82%,相较于其他6种压缩算法其压缩率均有不同程度的提升,最多可提升12.4%. 展开更多
关键词 动态可重构 二进制配置文件 游程编码 HUFFMAN编码 掩码压缩
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并行虚拟文件系统客户端缓存技术研究与实现
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作者 伍卫国 万群 +2 位作者 陈长虹 方敏 钱德沛 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2006年第6期1140-1144,共5页
缓存技术是一种提高文件系统性能的关键性技术.在并行文件系统中实现客户端缓存,既能够减轻集群服务器系统的通信负载,又能有效地提高文件系统的性能.对PVFS并行文件系统进行了分析,建立了客户端缓存模型;就客户端缓存实现的一些关键性... 缓存技术是一种提高文件系统性能的关键性技术.在并行文件系统中实现客户端缓存,既能够减轻集群服务器系统的通信负载,又能有效地提高文件系统的性能.对PVFS并行文件系统进行了分析,建立了客户端缓存模型;就客户端缓存实现的一些关键性问题,如一致性、查找、替换等进行了研究,给出了解决方案,并在此基础上实现了一个客户端缓存的原型系统.测试结果表明,加入缓存后,PVFS整体性能有明显的提高. 展开更多
关键词 PVFS 并行文件系统 集群系统 客户端缓存 一致性
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集群服务器多接口节点机系统的管理机制研究
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作者 伍卫国 杨文贵 +3 位作者 刘爱华 董小社 钱德沛 胡雷均 《计算机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期111-113,共3页
针对自行设计的一种多接口节点机系统中接口节点分布式的特点,综合使用JSP技术和代理技术,设计了分层分布式架构的集群服务器多接口节点机系统的管理软件,实现了系统的远程配置管理功能。该管理软件为集群管理员提供了简单方便的操作平... 针对自行设计的一种多接口节点机系统中接口节点分布式的特点,综合使用JSP技术和代理技术,设计了分层分布式架构的集群服务器多接口节点机系统的管理软件,实现了系统的远程配置管理功能。该管理软件为集群管理员提供了简单方便的操作平台,提高了多接口节点机系统的易用性与可管理性,具有一定的实用价值,可供相关管理系统的设计作借鉴。 展开更多
关键词 多接口节点机 集群服务器 代理 管理软件
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