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关键词： Ad hoc文件系统   分布式键值存储   Burst Buffer   HPC  

摘要： 高性能计算(High Performance Computing,HPC)环境中的存储系统正在面对新的挑战,例如随机访问。通用系统级文件系统通常针对大文件顺序访问进行优化,不能适应新的访问模式,存在低可扩展、低并发等问题。部分Burst Buffer文件系统采用手动方式完成数据换入换出,或者采用自动方式,但是性能受到存储后端限制。针对以上问题,本文设计和实现了一个基于Burst Buffer的、根据计算任务按需部署的临时文件系统(称为Ad hoc文件系统),它作为后端存储系统的缓存,透明地为应用程序提供比存储后端更高的峰值带宽。本文做出的工作主要包含两个部分:第一部分是临时文件系统元数据管理和数据管理机制的设计。本文完全基于可扩展的分布式键值存储实现文件系统。元数据管理中,全路径作为文件和目录的键,通过目录分区消除了专门的元数据服务器。POSIX包含许多非必要的功能和强一致性要求,本文针对键值存储和HPC系统的特点,提出了宽松的POSIX实现。数据管理中,聚集了所有计算节点可用的本地存储作为Burst Buffer。本文通过分块存储避免了集中文件数据管理。提出了数据块索引,从而将数据与进程协同定位,并提出索引缓存以加速索引过程。实验显示该文件系统能够提供可扩展的并发I/O性能,进程独立目录时提供可扩展的元数据访问性能。第二部分是临时文件系统缓存机制的设计。为了避免缓存与后端文件系统的一致性维护开销,本文首先提出了两个一致性约束:1.缓存数据在存储后端是只读的;2.缓存数据遵循最终一致性。然后基于上述临时文件系统,结合一致性约束,设计了透明的文件元数据和数据块换入换出机制,数据按需缓存,并提供手动和自动两种刷出方式。最后针对缓存场景重新设计和实现了文件系统操作。实验表明在实现透明缓存的情况下,元数据和数据性能没有明显下降。本文提出的临时文件系统文件数据并发访问性能显著优于系统级文件系统,具有高度可扩展性。区别于其他Burst Buffer文件系统,该文件系统充分利用节点本地存储性能,并且在不牺牲性能的前提下实现了透明缓存。

关键词： 前端设备   通信协议   XML文档   JavaFX框架  

摘要： 随着现代测试对象日益增长地复杂性和多样性,不得不开发出各种各样的检测仪器,使得测试成本大幅提升,因此,开发通用的、标准化的测试系统,可以提高测试的效率,降低测试的成本,并加速产品的开发周期。课题组已研发出模块化通用测试平台以满足市场的需求,但模块化的接口设备及其多样性,增加了软件开发的周期和调试的难度,因此本文提出了一种基于通用测试系统软件平台设备管理器的开发方案,它具有通用化和标准化的特点。本方案首先在上位机上对前端模块进行了分层设计,并制定了基于XML描述设备信息的标准文档格式和定义;然后设计了下位机模块之间的通信协议,为前端设备的通用化提供了可靠的基准;最后通过实验实现了上位机与下位机的交互并准确地采集到下位机前端模块的数据。课题对通用测试系统软件平台设备管理器进行了如下研究:(1)总体架构的设计。基于本课题组自主研制的通用测试仪器的特点,对仪器进行了深入的研究,确保软件具有模块化、标准化和通用化的特点,并设计出适合该通用测试仪器的软件架构方案。(2)通信协议的设计。本文通过研究和对比各种RPC框架的利弊端,采用了系统中低耦合较小的RMI技术,实现了上位机软件和下位机的通信,并且设计出一套适用于下位机主机模块和前端模块通信的协议。(3)管理软件的后端设计。针对前端设备的多种多样,对前端设备进行抽象设计,设计出一种可定制的XML文档,应用于测试系统中前端设备的管理。并且设计出应用于该系统的管道思想,结合数据缓冲池和Java多线程思想实现数据的传输,降低了系统数据流传输时的时间消耗,提高了数据的读写速度。(4)管理软件的前端设计。针对本系统的各种需求和优缺点,基于Java FX框架设计了测试系统软件平台设备管理器的人机交互界面,实现了控制指令的可视化操作和数据内容的实时展示。最后通过实验对该管理软件进行试验和结果分析。试验的结果证明该管理软件能够实时地对各式各样前端设备进行管理,并且不需要过多的操作,就能在管理软件中展示出前端设备的属性信息,达到“即插即用”的效果。

关键词： 高性能计算   消息传递接口   通信死锁   匹配集  

摘要： Message-Passing Interface(MPI)是消息传递接口库的标准规范,并且已经成为高性能计算领域编程模型的事实上的标准。随着程序规模、进程和通信语句数量的增加,检测MPI程序中的错误变得越来越困难。MPI程序的主要错误包括死锁、缓冲区错误、参数错误、数据类型错误等。其中,死锁错误是最复杂和最难分析的。目前大多数的死锁检测工具是通过遍历执行路径来检测死锁。但是随着通配接收操作数量的增加,执行路径的数量会呈指数增长。由于这种路径爆炸问题,这些工具的可扩展性受到限制。为了缓解路径爆炸问题和提高死锁检测效率,本文提出了两种检测MPI程序死锁的方案,主要工作:(1)提出了基于精化匹配集的MPI程序死锁检测方案。该方案主要分为三个处理阶段,分别为预处理阶段、精化匹配集阶段和死锁检测阶段。在预处理阶段,首先提出匹配检测规则,然后利用该规则生成粗糙的匹配集。在精化匹配集阶段,提出配额精化算法、边界精化算法和依赖精化算法,并利用这三种精化算法精化粗糙匹配集。在死锁检测阶段中,基于精化的匹配集,提出死锁检测算法进行死锁检测。该方案避免了通过遍历执行路径来检测死锁的方式,而是基于通信操作之间在通信上先后关系,进行匹配集的精化和死锁检测。(2)提出了基于逻辑时钟的MPI程序分块检测方案。该方案主要分为两个处理阶段,分别为初步程序块生成阶段和最终程序块生成阶段。在初步程序块生成阶段,该方案利用匹配检测规则获取通信操作之间的匹配关系,进而生成匹配关系图和初步的程序块。在最终程序块生成阶段,定义二元逻辑时钟,利用逻辑时钟分析初步的程序块间同一进程上的事件在通信上的先后关系,并且基于该关系,合并部分初步的程序块生成最终的程序块。最后利用遍历执行路径的方式分别对每个程序块进行死锁检测。该方案通过将程序分解为多个程序块,然后分别遍历每个程序块的执行路径,从而缓解了执行路径爆炸的问题。

摘要： 《设备管理与维修》杂志是中国科学技术协会主管,中国机械工程学会和北京卓众出版有限公司共同主办的,是中国学术期刊综合评价数据库源泉期刊,1980年创刊,全国发行,发行覆盖广,数量大,是设备工程领域权威专业杂志。为客户——预见商业未来为读者——传播科技新知为企业——寻求解决方案

关键词： 设备管理   物探设备   层次分析法   模糊综合评价   扎根理论  

摘要： 由于当前全球油气行业正在发生深刻变革,再加上2014年、2020年国际油价两次暴跌,物探市场竞争更趋激烈。勘探成本已成为物探企业赢得竞争的关键所在。设备资产作为物探企业的重要资产,设备管理工作不仅是降低成本的有效手段,也是提高生产效率的重要保证。尤其在当今全球信息化与数字化的新形势下,如何利用技术及管理方法提升物探设备的管理水平,以此来提升企业竞争力是当今物探企业面临的问题。基于以上背景,本文以BF公司为主要研究对象,对物探设备管理进行了系统研究。 本文在对有关设备管理的文献进行梳理后,结合实地考查、问卷调查等方法,收集到了大量数据及信息,进而使用层次分析法确定了物探设备管理的各级指标权重,并根据模糊综合评价理论对BF公司的物探设备管理体系做出评价。根据所构建的物探设备管理评价体系可发现,BF公司当前的物探设备管理能力还是较为优秀的,但仍有多项指标拉低了整体评价。因此笔者针对这14个评价相对较低的指标,设计了访谈问卷,对企业员工进行深度访谈,利用扎根理论的三级编码,发现了BF公司的物探设备管理体系当前所存在的六个问题:设备管理信息化程度较低、设备管理人员素养较低、设备管理机制不健全、备件管理难度大、设备维护不到位、国外工区设备调剂转运困难。为解决这些问题,本研究提出了七个改进措施,包括完善并更新当前信息化管理系统、提高设备管理人员素养、招聘年轻人才、加强设备现场管理、构建设备物资备件调控体系、建立健全设备维护管理制度、增加国际设备调剂中心的数量。 综上所述,本研究提出了一系列改进措施,旨在提高BF公司物探设备管理质量和效率。这些措施可为BF公司提供一定的指导和帮助,也为其他公司的设备管理提供了借鉴和参考。

关键词： 宠物智能设备   设备管理平台   物联网架构   RTMP   多传感器数据融合  

摘要： 随着人们对生活品质要求的提高以及情感消费投入的扩大，越来越多的人加入到养宠人群当中。伴随着物联网技术的发展与宠物智能产业需求的多样化，携带各式各样信息传感器且具有不同样式的宠物智能设备层出不穷。为了能够统一控制管理多种宠物智能设备，设计实现一款简单易用的宠物智能设备管理平台就显得极其重要。　　然而，现阶段多数宠物智能设备管理平台对宠物智能设备采集的数据信息仅用于统计展示上，没有充分对这些数据信息进行进一步的分析利用;再者，由于国内宠物智能行业还处于初级发展阶段，主导宠物智能行业的中小型公司所使用的宠物智能设备管理平台还具有平台维护难、后期功能不易改善以及宠物智能设备缺乏可靠的宠物安全性功能等问题。　　针对以上问题，本文设计实现了一种基于物联网技术的宠物智能设备管理平台，采用MVC架构方法对平台代码进行分离以降低平台维护难度和后期功能改善难度，同时对宠物智能设备上携带的多种信息传感器采集的数据进行分析并将分析结果应用于宠物健康安全方面的功能中。本文的主要工作如下：　　（1）针对管理平台维护难以及后期功能不易改善的问题，结合项目平台架构的研究，采用MVC架构方法，以客户端-Web服务器-应用服务器-数据库的架构形式，将平台代码分层为模型层、视图层和业务层，降低代码的耦合性，方便平台的维护以及后期功能的改善。　　（2）分析平台所需管理的用户信息、设备信息、宠物信息和群组信息这四类主要实体信息数据，设计实现所有实体信息的管理流程，同时区分管理各个实体信息流程中的异同点，将类似的管理流程通过复用同一业务代码进行实现，提高代码的复用率。　　（3）针对需要控制的所有宠物智能设备，结合采用的平台架构，实现对各类宠物智能设备的管控。其中，本文利用宠物智能设备和平台收集的信息分析计算出宠物健康相关数据以提供合理的宠物喂养方案;采用SRS服务器传输存储宠物智能设备携带的摄像头采集的RTMP视频流数据文件，通过控制关键帧距Gop缓存大小、Merged-Read混合读写数据策略以及缓冲区缓存队列上限值的方法，确保直播视频传输的实时性，方便用户实时监控宠物状况;同时，还利用宠物智能设备所携带的各类信息传感器采集的数据，结合多传感器数据融合技术，分析计算出宠物安全相关数据指标并应用于宠物安全告警功能中。　　最后，本文实现的管理平台成功实现了信息管理与设备管控的功能且各项功能性与非功能性测试结果符合预期，并对后续负载均衡优化以及功能智能化程度优化的工作进行展望。

关键词： BIM   机场   设备管理   信息集成   系统开发  

摘要： 随着民航业的高速发展,民用机场的规模和运营速度大幅增加,对机场建设质量、效率、设备的安全性及可靠性的要求也在不断提升,同时伴随着数字化转型的浪潮推动,面临着机场向智慧、绿色、安全的阶段发展,使得当下机场的设备管理方式和信息化技术手段不再满足机场设备管理的需求。本研究基于此背景,针对如何实现“机场设备的智慧化运维管理”为研究目标,提出了一种基于BIM的机场设备管理系统,具体的研究工作如下:(1)通过对设备管理定义和机场设备管理内容的梳理,分析机场相较于其他建筑在设备管理方面存在的特殊性,并结合BIM自身特点及优势,分析BIM在机场设备管理工作中的具体应用价值,从而为BIM的应用提供了理论依据。在此基础上,通过对机场设备管理系统需求,系统架构、系统功能模块三方面分析,在理论上构建出本文所探讨的机场设备管理系统的总体框架。(2)从模型几何精度、信息深度两方面对机场设备运维模型提出具体的建模要求,并基于此要求利用Revit软件创建机场各系统设备族库,搭建航站楼BIM模型,实现设备模型的静态信息集成融合。选取My SQL建立机场设备管理数据库,实现对机场设备运维数据、用户数据、资产信息数据、巡检维护数据的存储、并通过SQL语句,建立数据库表间关系,实现了信息的检索、更新、删除。并且,通过对机场设备编码体系的设计,为机场所有的设备的赋予唯一的编码标识,实现了机场设备管理数据库与设备BIM模型之间的关联。(3)利用BIMFACE轻量化引擎对航站楼BIM模型轻量化处理,实现航站楼模型Web端显示,利用BIMFACE API进行二次开发,实现了Web三维视角下可视化管理功能开发。并利用JAVA语言,基于Spring+Spring MVC+My Batis系统框架对后端进行开发设计,利用Vue+ELement进行用户页面开发,完成系统各功能的部署与实现。最后,利用本文研究成果对乌鲁木齐某机场航站楼进行模拟应用,验证本文技术方案的可行性。本文所研究的系统得到如下成果:(1)采用B/S模式实现系统搭建具有显著的优势,仅通过浏览器便可实现各机场参与方的信息交流与传递。(2)实现了机场设备的可视化管理,在可视化管理界面,可以快速查找和定位故障设备,提高了机场维修工作的响应速度,支持设备三维可视化信息的查看,改变了以往机场翻阅文档的查询方式。(3)实现标准化管理,将机场设备巡检、维护、资产管理工作集成到统一的系统中,提高了任务下达和执行的效率,保证了设备运维信息反馈的真实性与及时性。

关键词： 医学装备管理   医院管理   社会规制   SPO理论模型   全面质量管理  

摘要： 国家制定《“健康中国2030”规划纲要》,旨在推进健康中国建设,提高人民健康水平。公立医院有效的危急重症救治体系是保障人民生命安全的重要一环,其中急救类、生命支持类医疗设备的管理是这个体系建设的重要组成部分。同时,急救类、生命支持类医疗设备的管理质量是医疗安全和公立医院高质量发展的重要组成部分,所以需要按照相关公共政策加强管理。国家制定了《医疗器械使用质量监督管理办法》、《国务院办公厅关于加强三级公立医院绩效考核工作的意见》等文件,用以提高公立医院急救类、生命支持类医疗设备的管理质量。本文以苏州F医院这所三甲公立综合性医院为个案,结合社会规制理论、SPO理论模型和全面质量管理理论,通过文献法、访谈法和观察法搜集材料,分析F医院在按照相关公共政策管理急救类、生命支持类医疗设备时出现的问题。根据SPO理论模型问题可归结为,结构维度:医学装备委员会职责定位偏失;过程维度:跨部门的管理流程审批困难;结果维度:管理中全员参与的效果不佳和整体管理效率不高。根据相关理论结合实际情况分析,原因可归结为:医院重视经济效益,轻视医学装备管理;管理制度和监督体系不完善;部门间存在壁垒且权责不明;职业化培训和激励体系不完善以及医学装备管理信息化建设不足。根据原因给出对应对策建议,可归结为:医院发展坚持公益性主导并重视医学装备管理;完善管理制度和监督体系;明确部门权责同时增进部门协作;完善职业化培训和激励体系以及加强医学装备管理信息化建设。

关键词： 分布式系统   自动化测试   通用测试平台   地面测试   回收分系统地面测试  

摘要： 随着科学技术的发展,自动测试技术在航空航天、国防/军工、汽车电子、无线通信、医疗电子等领域的应用日益广泛,发挥的作用日益明显。本文首先分析了国外自动测试系统的发展历程,并介绍了几种目前应用比较典型的自动测试系统和下一代自动测试系统的体系架构,提出了自动测试系统的通用化、快速高精度、小型化、网络化以及测试数据的智能化管理的设计方案,并就其中涉及到的关键技术进行介绍。本文在广泛调研各类航天器地面测试系统、自动化测试技术的基础上,构建了基于Lab VIEW的通用化自动化测试平台的架构,并针对不同项目需求进行分类,抽象出了测试流程的可重用元素,并分别对其进行模块化设计。并且从自动化测试角度,研究了自动化脚本解析程序。本文取得的研究成果主要如下:1、针对回收控制器的测试需求进行了测试用例的设计,其中包括测试类型的分析、测试单元的构架、测试参数的挖掘和高速数据流的判读。测试用例包含激励输出与数据采集两个部分,激励输出是模拟敏感器的输出信号,发送动作指令至回收控制器。这一过程通过参数修改形成独立测试单元(激励输出单元),多个测试单元构成基于相对时间调度的测试用例(激励信号输出时刻表)。数据采集是将回收控制器的执行时刻与执行结果数据进行上传,并设计基于高速数据流的实时判读逻辑,完成测试结果的自动甄别与反馈。实现测试平台的通用化功能。2、根据测试用参数的分析,将测试平台设计为硬件测试设备与上位机控制软件两个部分,实现测试平台的预加载、智能调度与自动测试。上位机控制软件利用MCV架构,基于LAN总线和TCP/IP通讯协议,设计自动化测试脚本语言规范,并实现了测试脚本语言的解析。硬件测试设备采用双ARM+FPGA结构设计功能子板与主控板,主控板实现与测试软件的通讯、指令解析、子板调度和数据判读,功能子板间相互独立,只通过主控板的指令执行相应动作,降低了测试平台的复杂程度,实现了测试平台的可重用性。本文根据测试需求分模块设计软件功能,根据不同测试项目的共通点进行提炼总结,并将测试要点与共同点分别整合,研发具有成熟模型架构的上位机控制软件;根据被测对象的操作流程全面理解,测试逻辑全面分析,研发高精度的、轻量的、功能完善的分布式测试设备。

关键词： 微内核   操作系统   虚拟文件系统   访问控制技术  

摘要： 随着智能设备的普及,云计算技术的发展等新型应用场景的出现,将不同设备、不同功能模块集成到系统上让万物互联的需求日益增长,因而对于系统的资源限制、安全性、灵活性以及节能效率等方面提出更高要求,这些使得微内核操作系统逐渐成为热门趋势。在微内核架构中,内核功能进一步精简,仅保留系统能运行的基本功能模块。虚拟文件系统(Virtual File System,VFS)作为独立的模块被解耦出来部署在隔离的用户空间,提供一个公共文件模型用来表示任何文件系统的通用特性集合行为,仍然是操作系统重要的功能模块。然而,目前关于微内核操作系统大多数的研究在内核模块,对于用户态中文件系统服务鲜少提及。本文在现有研究基础之上,旨在将虚拟文件系统服务实现在用户空间,做到VFS对于内核透明,从而进一步精简内核功能,同时优化文件系统服务的性能和可定制性。本文围绕微内核操作系统中虚拟文件系统的研究与实现展开,基于团队自研的Mginkgo微内核操作系统,在此基础上进行VFS组件化的设计,对VFS采取客户/服务器形式,除了要提供一个公共的文件集合模型,还需在该层实现细粒度访问控制以及高性能优化查找,以实现一个概念丰富、功能完整、高性能且高安全的虚拟文件系统,本文的主要创新点如下:(1)本文经过对国内外主流微内核操作系统及其虚拟文件系统技术的研究,提出了一种基于微内核架构的虚拟文件系统设计方案,并在团队自研的微内核操作系统上成功实现。该方案在概念丰富、功能完整、可扩展性强等方面具有优势,为微内核操作系统提供了可靠的文件系统服务支持。(2)本文采用面向角色构建虚拟文件系统的方法,实现了更细粒度的文件访问控制,避免了全局文件系统视图被任何应用程序可见的潜在问题。此外,考虑到微内核架构适用于多用户场景,该方案也为未来的扩展提供了更多的可能性。(3)本文在提升虚拟文件系统查找性能的同时保证其可靠性,引入了索引节点缓存、哈希存储以及负索引节点优化查找速度的方法。同时,针对负索引节点设置管理策略,消除洪泛攻击与缓存溢出的潜在风险。这些技术的研究和实现对系统性能的提升起到重要作用,同时也为其他相关领域的研究提供了借鉴和参考。综上所述,本文基于微内核架构操作系统实现的虚拟文件系统模型具有功能完善、可扩展性强、高性能以及安全性高等特点。