课程文献中心 更多>>

关键词： 文件系统   持久化内存   磨损均衡   内存管理   多粒度分配  

摘要： 持久化内存文件系统利用持久化内存(Persistent Memory,简称PM)特性,通过优化文件数据组织和数据一致性机制等,极大地提升了系统性能。然而,现有持久化内存文件系统通常忽略了持久化内存写耐受度低等问题。不合理的空间管理策略极易将持久化内存磨损穿,严重威胁数据的可靠性。同时,现有考虑写磨损的空间管理技术仍然存在磨损均衡精度低和实现磨损均衡开销大等问题。因此,本文开展磨损感知的持久化内存文件系统空间管理优化研究,提出一种磨损均衡感知的伙伴式内存分配器(Wear-Leveling-Aware Buddy-Like Allocator,简称WBAlloc),以提高磨损均衡精度和系统性能。WBAlloc主要包含多级分配机制(Multi-Level Allocation Mechanism,简称MLAM)和磨损感知的回收机制(Wear-Aware Reclamation Mechanism,简称WARM)两个关键技术。MLAM采用基于粒度范围分组的多级链表管理持久化内存空闲空间以避免空闲块插入时的冗余分裂,并基于链表可用性位图加速定位可用链表,以及采用基于链表磨损均值的自适应插入机制,以较低开销使链表中的空闲块按磨损度相对有序。WARM构建回收链表来管理释放的空闲块,并基于块内部页磨损差异保障空闲块内部磨损均衡,以及采用空闲块定位器加速块回收与合并过程。当MLAM空闲块较少时,WARM将磨损小的空闲块迁移到MLAM。最后,本文通过修改典型持久化内存文件系统NOVA的内核源码实现了WBAlloc的原型系统,并将其集成到Linux内核中。与NOVA、DWARM和WMAlloc(目前最优秀的两种持久化内存文件系统磨损感知分配器)相比,实验结果表明,WBAlloc将系统平均性能分别提升了26.23%、80.46%和15.61%,将持久化内存平均寿命分别提升了338.88%、159.28%和29.45%。

关键词： 移动应用推荐   协同过滤   矩阵分解   数据集成   分布式系统  

摘要： 随着移动互联网技术的快速发展,移动设备逐渐成为主流终端,海量移动应用应运而生。这些移动应用大大提高了生产效率,为用户的生活带来许多便利,然而,海量的移动应用也带来了信息过载等问题,用户很难准确找到符合自己喜好的应用,信息过载问题愈发严重。为解决这些问题,需要科学的方法来帮助用户进行选择。个性化移动应用推荐系统即为一种可行方案,其利用用户历史行为数据,通过挖掘用户潜在偏好,向用户推荐符合需求的移动应用。然而,面对海量的移动应用和繁杂的用户历史数据,如何收集和处理这些数据也是一个重要问题。面对以上挑战,移动应用数据的高效集中收集与精准的个性化推荐算法是解决信息过载的可行方案。 本文提出了一个基于联合矩阵分解的移动应用推荐框架,使用矩阵分解模型预测用户和移动应用之间的关系。与传统的矩阵分解不同,本文发现用户之间的相似性、移动应用之间的相似性都会对推荐的结果产生影响。因此,本文使用矩阵中的数据作为向量,计算用户之间、移动应用之间的相似性,并分别利用挖掘到的相似性信息构建两个联合矩阵分解模型。为同时利用上述两种相似性,本文将进一步提出一个集成推荐模型,通过上述模型实现对用户与移动应用之间关联的预测。本文在真实的移动应用数据集上进行了实验,并将所提出的模型与已有的代表性方法进行了比较。实验结果表明,本文提出的框架在所有情形中都产生了最佳性能,在面对冷启动问题时也能够得出良好的预测结果。 同时本文实现了一个基于流式数据处理框架的移动应用推荐数据集成平台,该系统在各个异构数据源之间传输并处理移动应用的使用数据,基于大数据处理、数据采集等技术,解决异构数据源之间的连通问题,最终完成移动应用推荐任务。在系统设计实现方面,本文设计了系统架构并对各个功能模块进行设计与实现。具体地,采用微服务框架设计系统整体架构,以方便功能扩展;使用流式数据处理框架完成移动应用推荐任务,同时从源数据源中抽取数据、处理数据并将其加载至目标数据源;根据数据集成任务和移动应用推荐任务的实际需求设计了数据库中的数据存储方案。最后,本文将该系统部署到运行环境中,对系统的主要功能设计测试用例并在运行环境中完成系统功能性测试。同时,对数据传输的性能以及任务并行处理的规模进行了测试,测试结果表明本系统全面完成了既定需求。

摘要： 从今年7月1日起，由工信部发布的《无线电发射设备管理规定》（简称《规定》）正式实施。《规定》的实施，有利于从源头防止和减少无线电干扰，全面提升电波秩序治理能力；同时，有关型号核准简政放权等措施的施行，能让众多企业从中受益，有利于促进无线电产业的高质量发展。对无线电发射设备实施有效管理，是无线电管理机构的一项重要职能，是从源头减少无线电干扰、维护良好电波秩序的重要手段。2016年11月，

关键词： 文件系统   非易失内存   细粒度管理   元数据管理   崩溃一致性  

摘要： 新型非易失内存(Non-Volatile Memory,NVM)技术提供字节粒度访问的同时保证数据持久性,为构建高性能的文件系统提供新的机遇。实际应用存在较多的小写负载,然而现有的NVM文件系统主要针对大块数据读写,在小写时面临如下挑战。首先大部分研究工作采用基于页粒度的写时复制技术管理数据,在小写负载下引入写放大开销。其次,小写负载对于元数据开销比较敏感,而现有的NVM文件系统在元数据管理上不够高效,一方面没有针对小写负载进行优化,另一方面没有充分考虑NVM的硬件特性,如引入较多的缓存行重复刷新和小数据随机访问等。针对上述问题,提出了一种具有细粒度数据管理的文件系统FineFS。为了降低小写时的元数据开销,FineFS沿用NOVA文件系统的日志结构管理,并设计了一种名为Version Log的新技术维护每个inode的元数据日志。该技术将日志条目固定为缓存行大小,并结合版本号匹配的方式避免缓存行的重复刷新,同时还利用epoch机制避免日志条目按执行顺序排列的约束,实现高效的日志垃圾回收。为了避免写放大开销,FineFS对于小写使用Slab分配器实现细粒度的空间顺序分配,并在内存中采用有序链表索引每个文件页中的小数据,而对于大块数据写入则保持以写时复制的方式处理。为了降低细粒度数据管理对读性能的影响,FineFS通过碎片感知的小写应用机制定期将小数据整合为页数据,以减少数据碎片。此外,FineFS还通过基于Ticket Lock的信号量机制缓解当前NVM在多线程下存在的性能下降问题。基于NOVA实现了FineFS原型系统,并在真实的NVM硬件平台上,与迁移至用户态的NOVA和用户态文件系统Libnvmmio进行对比测试。实验结果表明,FineFS在小写负载下时延最高降低75.61%,其中元数据的时延开销降低51.93%,多线程下4 KB的写带宽提升1.47倍。在Filebench真实负载下,读写带宽分别比NOVA和Libnvmmio提升90.17%和112.04%。FineFS的设计充分利用了NVM的硬件特性,有效降低小写的时延,同时提高写入带宽。

关键词： 制造业   设备管理   TPM  

摘要： 我国制造业经过70多年的发展,不论是制造业总量还是技术水平都有了极大的提升,取得了巨大的成就,目前拥有全球最完备的产业体系和持续提升的科技创新能力,有力推进了我国工业化和现代化进程。此外,我国是世界制造业第一大国,在联合国统计的所有19大类制造业产业中,中国有18个大类已经超越美国,跃居世界第一。根据国家统计局相关数据显示,2022年我国制造业附加值已经超过30万亿元,占到世界比重近30%。在新冠疫情影响及其他复杂严峻的形势下,我国制造业仍然稳步恢复,呈现出积极变化。但我国制造业部分核心技术主要依托国外且附加值不高的情况并没有从根本上转变,企业的管理和生产效率还有待提升。 众所周知,在制造型企业发展的过程中,影响企业竞争力的重要一环是设备的运行管理,而全员生产维护(TPM)是提高设备效率行之有效的管理方法。因此,本论文以XY公司为例,从研究背景、TPM相关理论出发,结合该公司的实际情况和设备特点,系统分析了XY公司设备管理现状,设计了提高企业竞争力的具体实施方案,并据此确立了方案的保障措施。 首先,本论文阐述了研究背景和国内外研究现状等内容,提出了设备管理这一基本理论,并详细介绍了TPM的含义、目标、发展进程及主要内容,为下文XY公司设备管理方案的设计打下了坚实的理论基础。 其次,本论文介绍了XY公司设备管理的现状,通过实地考察并结合相关理论知识,分析了该公司设备运行管理中存在的问题,从而为针对性设计XY公司TPM设备管理方案提供现实依据。 最后,对于XY公司设备管理中存在的一些主要问题,本论文运用设备管理理论及TPM专业知识,设计了包含TPM组织架构建立、预防保全、计划保全、型交换管理、培训体系建设等一系列具体内容的整体推进方案,以及方案推行的可持续性改善措施。同时针对TPM管理方案提出了与之相对应切实可行的保障措施,促使TPM管理活动能够持续有效地开展。论文最后还总结了XY公司实施TPM管理后的成果,包括规范了备件管理、降低了换型调整损失、提高了设备综合效率等有形效果和形成了全员维护意识、提升了企业形象等无形效果。 本论文的研究不仅有助于指导XY公司形成全员维护意识,提高企业的设备管理水平,提升企业的行业竞争力,而且,文中提出的实施方案和保障措施,对这些重资产型、设备密集型企业的设备管理工作也都有一定的借鉴价值和参考意义。

关键词： AES   SHA256   区块链   分布式存储   安全性   默克尔有向无环图   星际文件系统   IPFS   切片  

摘要： 星际文件系统IPFS因为其自身独特的优点与其作为分布式文件系统所带来的优点,被越来越广泛的应用,这就对IPFS提出了安全性需求。然而,论文发现星际文件系统存在一些隐私方面的问题,即使是为其添加访问控制也不能完全避免恶意节点对数据的非授权访问。针对这一问题,部分学者采取了对数据进行加密的手段,从而确保隐私安全性。但是这又会带来另一个问题,同样的数据因为加密算法或者加密密钥的不同,产生的密文会截然不同,这就会导致星际文件系统其全网去重的重要优势被完全破坏。因此,论文基于星际文件系统文件切片的特性结合高级加密标准与散列算法提出了新的解决方案,一种轻量级加解密方案。该方案可以顺利地集成到星际文件系统中,根据用户制定的策略在上传过程中,使用第一个文件片的哈希值,对切片后的部分文件片进行加密,在下载过程中定向识别加密片并进行解密。此外,为了在性能上做出进一步提升,论文对文件片加密的策略进行了完善。经过实验,论文发现在只对部分文件内容进行加密的情况下,不同的文件类型对加密效果的影响十分显著。因此,论文进一步针对zip、rar、pdf等主流文件类型的编码格式进行分析,并设计了具备可扩展性的文件类型识别方案与各个文件类型特定的加解密方案。最后,论文将提出的方案在js-ipfs与go-ipfs上均进行了实验,并结合Vue等技术完成了原型系统。经测试,该系统可以在尽可能不影响星际文件系统本身性能的情况下增加文件的安全性,并最大限度保留了星际文件系统的去重效果。

关键词： 固态硬盘   用户态文件系统   地址映射   FTL   SPDK  

摘要： 随着数字时代的高速发展,全球数据传输总量呈指数级增长,用户对存储设备的访问性能要求越来越高。在这种大环境下,基于闪存的固态硬盘(Solid State Disk,SSD)以其低延迟、低功耗等优点被广泛应用,逐渐取代了传统的机械硬盘。虽然目前已有部分关于SSD存储管理系统的研究,但是均无法充分发挥SSD的潜能,SSD存储管理系统仍有大量的技术问题亟待解决。存储管理系统由上层的I/O层和底层的设备层构成。在SSD的I/O层中,传统的文件系统I/O栈过于厚重,应用于超低延迟的NVMe SSD时,软件开销远远大于硬件开销,严重影响SSD的性能;同时,传统的文件系统未考虑闪存的读写不对称、写放大等特性,降低了SSD的空间利用率和使用寿命。在设备层中,当前主流的闪存转换层(Flash Translation Layer,FTL)算法在进行地址映射时,通常将部分映射记录加载到DRAM中,而完整的地址映射表则按逻辑地址顺序持久化在闪存中,导致缓存映射表(Cache Mapping Table,CMT)的命中率较低,影响了SSD的访问性能。为了解决上述问题,文本设计了一套基于SSD的高性能、高可靠性存储管理系统。本文的主要工作及成果如下:1、基于英特尔公司的SPDK技术,在操作系统的用户空间实现了基于NVMe SSD的N2UFS文件系统。N2UFS设计了更为灵活的空间划分方案,提高了SSD的空间利用率和随机访问性能;同时,利用B树索引技术在内存中创建目录索引树,提高了SSD的元数据访问性能;针对NVMe的多队列特性,设计了IO队列弹性调度算法,提高了SSD的IOPS性能。本文的实验表明,N2UFS与传统文件系统相比,吞吐量提升了2.87%,随机访问性能提升了32.06%。2、提出了新颖的基于热聚类思想的C-FTL算法,在DFTL的基础上提高了CMT的命中率。C-FTL将最近从DRAM中淘汰的映射记录集中存储到SSD的热转换页(Hot Translation Page,HTP)中,并在DRAM生成其对应的HTP索引(HTPI)用于查询该HTP;同时,C-FTL在DRAM中另外实现了一个辅助缓存Sub-CMT,用于优化HTP的组织结构,降低HTPI的误报率,进一步提高地址转换的效率。本文的实验表明,C-FTL与DFTL等经典FTL算法相比,CMT命中率提升了40.6%,提高了SSD访问数据的可靠性;并且C-FTL不会增加垃圾回收的开销,延长了SSD的使用寿命。

关键词： USB存储设备   白名单   Kprobe跟踪机制   进程间通信   热插拔   访问控制  

摘要： 信息安全及信息技术产品供应链所面临的严酷现实，推动了国家在信创产业领域的自主可控历程。近年来，在国家要求央企、国企到2027年100％完成信创替代的倡导下，国产操作系统已在企事业单位及军工研究所得到了重点推广和应用，统信和银河麒麟等国产操作系统步入了生态建设快车道。USB移动存储设备因为其“即插即用”、方便快捷的特点，已经成为了人们办公时不可或缺的工具。然而，利用USB移动存储设备人为泄密的事件时有发生，同时，在企事业单位内部容易通过USB设备实现主机病毒横向传播，存在不小的安全隐患。特别地，包括统信和银河麒麟在内的Linux操作系统缺乏兼容各类主流USB移动存储设备的通用型细粒度访问控制机制。因此，开展面向国产操作系统的USB移动存储设备的访问控制方法的研究非常必要，对保障终端侧安全和完善信创生态具有重要现实意义和实用价值。　　本文在讨论分析USB驱动、Kprobe跟踪机制、Netlink通信机制、USB设备访问与状态演化过程以及现有的各类USB设备管控方案的基础上，着重研究了基于白名单及访问权限列表的USB移动存储设备访问控制方法。所提方案能够兼容各类主流USB存储设备，能够针对单个设备进行挂载、读、写、执行等各种细粒度控制操作，属于一种轻量型的USB移动存储设备管控方案。　　本文的主要贡献和创新包括:（1）针对包括国产操作系统在内的Linux系统上缺少对单个设备细粒度访问控制方案的问题，提出了基于白名单及跟踪机制的面向单个设备的细粒度访问控制方案。兼容各类主流USB存储设备，同时对统信和银河麒麟等国产Linux桌面操作系统以及CentOS等其他Linux主流桌面操作系统有着良好的通用性，且几乎不会对系统的其他功能产生任何影响。（2）提出了基于Kprobe跟踪机制在设备枚举时对设备进行挂载控制、在文件系统挂载时实施读写控制的技术方法，相比传统USB设备访问控制方法，本文方法的控制时机更早、系统开销更少。（3）针对Linux系统上通过文件系统难以直接获取设备描述符信息的问题，提供了一套根据设备热插拔事件信息构建设备唯一标识符的解决方案，具有稳定性好和兼容各类主流USB存储设备的优点。　　在统信UOS、银河麒麟Kylin和CentOS上，基于本文原型系统，针对优盘、手机、移动硬盘、SD卡、TF卡等USB移动存储设备的访问控制进行测试，结果表明本文方法和原型系统具有良好的通用性和兼容性，并且在原型系统加载前后不会对系统性能造成明显影响、具有轻量型的特点。

摘要： 成都高端软件与操作系统产业链链主矩阵添新军，产业发展迎新机。近年来，成都紧抓建设网络强国、数字中国的重大机遇，大力推动高端软件建圈强链，重点打造工业软件、基础软件、嵌入式软件、行业应用软件和新兴平台软件等特色产业链。4月，成都对产业建圈强链行动进行重要优化调整，将高端软件产业优化为高端软件与操作系统。随后8月，成都公示2023年度“成都市产业建圈强链人才计划”高端软件与操作系统产业链链主企业推荐名单。

关键词： 直流微电网   分布式系统   双向Cuk变换器   稳定性分析   小信号建模  

摘要： 近年来,分布式直流配电系统得到了广泛关注和快速发展,电动汽车作为直流微电网系统的典型应用,其中的车载微电网也成为学界、业界研究的主要对象。同时,伴随着电动汽车内的电力系统越来越复杂,车载直流微电网的稳定性和安全性问题也备受关注。 为了对上述问题进行研究,本文首先对直流微电网的基础模块——DC/DC变换器进行分析,并设计了一种适用于储能系统的双向Cuk变换器。针对所设计的Cuk变换器建立了不同负载工况下的数学建模并设计了相应的和控制系统。 其次基于双向Cuk变换器的模型和分布式直流微电网系统的多节点、多变换器的特性,将多种变换器统一分类为总线电压控制变换器和总线电流控制变换器,并进行二端口等效。基于等效模型分析并化简了分布式直流微电网系统稳定性的分析过程,随后考虑了分布式系统的线路阻抗的影响,使得系统设计时考虑因素更加准确。 然后基于系统稳定的条件下,设计了本地控制、网络控制、上位机控制的三层分布式网络协同控制结构。基于该控制结构分析了系统优化因素如输出电流、储能系统荷电状态(State of Charge,SOC)、热管理的影响,并对其进行了仿真验证。然后进行了系统SOC的优化设计,并与无优化设计的情况进行对比,其结果验证说明了设计的正确性和有效性。 最后搭建了软硬件平台对上述分析进行了实验验证。硬件平台包括双向Cuk变换器的储能电池部分、功率部分、控制部分、网络部分、信息采集部分;基于Microchip公司的工业以太网通信芯片LAN9250/9252编写通信逻辑。基于设计的软硬件平台对分布式网络的协同控制优化设计效果进行了实验验证。 本课题主要对车载直流微电网系统进行了稳定性分析,并在工程实际中对分布式系统多节点SOC状态均衡进行了优化设计,对分布式车载直流微电网系统的实际工程应用做出了探究与实验。