实时磁盘调度算法研究

总结分析了现阶段流行的实时磁盘调度算法,针对磁盘的存储特性,在对任务请求的磁盘访问时间精确预估的基础上,提出了一种新的调度算法-DSJIT(diskjustintime).该算法通过对请求文件在磁盘上分布的预分析得出处理请求所需时间的一个精确预估值,然后根据此预估值再对任务队列进行调度调整,它在保证应用程序对磁盘工作实时要求的同时,尽可能地提高磁盘的吞吐量.最后通过模拟试验,验证了算法的有效性.     

基于统计性QoS保证的数据包延时界调度算法

讨论了调度算法的性能指标,对目前基于业务流的调度算法的技术特点与性能优劣进行了分析和比较.重点研究了基于时延和丢包率的算法,并提出了一种基于数据包延时界(PDB)排列的调度策略,与WFQ及传统EDF算法进行了比较,证明业务端到端超时概率随网络带宽利用率的变化性能优于传统EDF算法.     

一种面向大型地理栅格数据的并行处理框架

随着高分辨率数据获取技术的发展,地理栅格数据的数据量不断增大,串行计算方式无法快速处理大型栅格数据,因此需要通过并行技术提高效率。传统开发过程将算法与进程调度、内存管理以及数据I/O混杂在一起的编程方式,对程序员要求较高,代码质量不易控制。本研究提出了一种面向大型地理栅格数据的并行处理框架,利用核心类的真实和虚拟两种读取方式,实现了大型数据的分步骤、分块的快速加载和写入,并将所有的并行任务调度、进程间的数据传输过程以及特定的栅格算法步骤归结为任务;通过该框架可以将算法本身与并行调度、磁盘I/O等底层操作分离,使算法编写者可以专注于算法本身,降低开发难度,提高代码质量,解决了快速编写大型地理栅格数据算法程序的目的。实验表明,本框架可实现较好的并行效果,并显著降低代码量、提高软件质量。     

一种用于区分服务路由器的crossbar调度算法

宽带路由器一般采用crossbar交换开关。Crossbar交换开关对QoS (QualityofService)的支持十分重要。提出一种支持IETF区分服务 (DifferentiatedService)服务模型的crossbar调度算法———OSP (OutputSerialPolling) ,该算法带宽利用率高 ,支持报文优先级。与目前存在的同类算法相比 ,具有硬件实现简单的优点     

基于改进QPSO算法的云计算资源调度策略研究

资源调度问题是云计算研究的一个重要方向。针对传统量子粒子群算法的不足,提出了一种改进量子粒子算法,并将其应用于云计算资源调度策略。首先,建立了云计算资源调度问题的模型,并将资源调度任务完成的时间作为适应度函数。随后采用自适应机制,通过改变粒子位置更新的惯性权值,提高了算法的全局搜索能力,加快了收敛速度。最后通过实验仿真对该算法进行了测试。实验表明,该算法能更好更快地找到云计算资源调度方案,使资源分配更加合理高效。     

面向SPR的异构路由器聚合交换技术

互联网的快速发展使得传统的POP组网方式面临巨大的挑战,部署SPR(Single POP Router)路由器被认为是解决问题的有效手段。提出了异构路由器的聚合交换技术,可以将POP中的多个异构路由器以集群的方式实现一个规模更大的SPR路由器,具有降低组网成本、保护现有投资、简化网络管理、提高交换效率等优点。给出了聚合交换技术中需要重点研究的几个关键问题以及研究思路。     

支持多媒体应用的CPU调度模型

多媒体应用的出现对操作系统调度模型提出了新的要求，许多多媒体系统中既有硬、软实时应用程序，又有传统的分时应用程序，希望在同一操作系统框架内得到支持。本文提出了支持上述功能的ＣＰＵ调度模型，并设计了两种算法来实现该模型：基于ＱｏＳ的ＣＰＵ带宽划分算法和双优先级调度算法。     

嵌入式操作系统多策略调度模型

分析了目前嵌入式操作系统调度策略的现状,指出了传统调度方法的不足之处,给出了多策略调度模型,该模型根据进程的属性参数决定采用哪种调度算法。多策略调度模型采用两级调度方案,即在原传统调度方法的基础上增加一级调度。一级调度确定多个调度算法的优先顺序;二级调度确定同一种调度算法中,的进程优先顺序。该模型使进程调度更加灵活和高效,应用范围更广。     

基于网格划分的无线传感器网络多重覆盖算法

为了延长无线传感器网络的工作周期,在满足网络覆盖性能的前提下,可利用调度算法让一部分节点进入休眠以节省能量。提出了一种基于网格划分的无线传感器网络多重覆盖算法,新算法包括冗余节点判断和节点调度两部分。将节点覆盖区域划分为多个网格,通过判断各个网格是否满足覆盖要求,进而判断节点是否冗余。新算法给出了边界冗余节点判据,在调度过程中能够克服边界效应的影响,同时通过冗余节点能量比较,避免了休眠冲突和覆盖盲区的产生。仿真结果表明,与传统的CPNSS算法相比,新算法对冗余节点的判断更为准确,在网络工作集和平均覆盖度两项性能评价指标上均优于传统调度算法,且对网络节点数量增加造成的影响不敏感,能够有效地减少网络冗余,起到了提升网络性能的效果。     

改进柔性资源约束项目调度模型与粒子群算法

在资源受限项目调度问题中,将可再生资源进一步拓展为具有能力差异的柔性资源,建立考虑能力差异的柔性资源受限的多模式项目调度问题模型,该模型是对传统资源约束项目调度问题(RCPSP)更接近实际的拓展。提出了基于粒子群算法的求解算法,粒子群算法求解该模型的思路为,利用蒙特卡洛方法根据资源-能力矩阵与活动模式-能力矩阵得到活动模式-资源矩阵,将考虑能力差异的柔性资源受限的多模式项目调度问题转换为常规的多模式项目调度问题,然后利用基于任务序列与模式表示的粒子群算法对该多模式项目调度问题进行求解。用数值实例说明了模型的合理性与算法的有效性。     

基于并行流水的转发引擎设计与性能分析

光通信技术对核心路由器报文转发能力不断提出更高的要求。10Gbps光传输技术已经使现有的各种软硬件路由查找方法成为核心路由器转发能力的瓶颈,而更高性能的光传输技术则已经突破了存储器访问速度的极限,使得基于单片存储器的路由转发方法无法应付未来日益增长的需求。在硬件存储器价格非常低的前提下,提出一种使用多个存储器并行流水查找的硬件转发实现结构。通过使用Internet上真实报文数据进行的性能模拟可以看出,随着并行度的增加,整个转发结构可以获得近似于线性的性能加速比。     

SpaceFibre网络服务质量时隙资源分配算法

为保证SpaceFibre星载数据网络大量实时数据流的超高速确定性传输,提出一种包含两个子算法的SpaceFibre网络服务质量时隙资源分配算法。形式化描述网络服务质量机制,给出调度矩阵相关定义;创建网络服务质量排队模型,定量分析时隙资源分配对网络时延性能的影响;考虑网络兼容性和算法鲁棒性,给出改进二进制序列调度子算法;采用提高初始种群进化程度和增加遗传算子等方法,给出改进混合单亲遗传调度子算法;利用Opnet网络仿真平台建立网络服务质量仿真模型,对比不同算法下网络时延性能。仿真结果表明,该时隙资源分配算法与其他算法相比,网络平均延时降低,网络性能得到显著改善,对构建低延时SpaceFibre网络具有参考意义。     

一种适于片上路由器的自适应缓冲调整策略

在典型的片上网络路由节点中,来自不同方向的报文被存储在相互独立的缓冲资源中。在网络负载不均衡的情况下,某些方向的报文将很快填满该方向的缓冲,而其他方向仍可能有较多的缓冲资源处于空闲状态,这样就导致了网络中的缓冲资源利用率不高,进而影响片上网络的整体性能。提出了一种自适应的片上缓冲调整策略,能够根据网络负载情况动态调节缓冲结构,有效地提高了缓冲资源的利用率。在90nmCMOS工艺下设计实现了多端口共享缓冲资源的片上网络路由器,实验结果表明,在负载不均衡的网络中,提出的路由器能够带来性能改进及功耗降低;在达到相同性能的情况下,新路由器的面积较典型路由器减少了20.3%,而其缓冲功耗节约了41%左右。     

基于多QoS约束的启发式路由选择算法设计与实现

针对时延、路由跳数以及网络资源利率3种约束，结合软件路由器项目，对路由选择算法的网络模型进行了描述和定义，并提出了基于多QoS约束的启发式路由选择算法（H_MCP）。通过在软件路由器上实现和测试，表明该算法具有可行性和启发性。     

一种基于层次位线缓冲的异步片上路由器

片上缓存资源是片上路由器的重要组成部分,其结构好坏直接关系到片上互联网络的实现复杂度、整体性能及功耗开销。鉴于异步电路的握手工作方式,异步路由器一般采用基于移位寄存器的异步FIFO(First In First Out)实现片上缓冲,这种结构导致了报文传输延迟及数据翻转次数增加。提出一种基于层次位线缓冲的异步FIFO结构,设计实现了一种新的异步路由器结构。相对于传统异步路由器,新的异步路由器能够有效降低路由器设计的硬件复杂度,减少数据的冗余翻转,降低功耗。实验结果表明在相同配置的情况下,新异步路由器面积降低了39.3%;当异步FIFO深度为8的时候,新异步路由器能够获得41.1%的功耗降低。     

面向多核网络分组处理系统的线程亲和缓冲区管理机制

基于通用多核架构的网络分组处理系统性能受到诸如分组IO开销高、多核共享内存及进程调度竞争大、页表缓冲表项失效率高等问题的困扰。为此提出一种基于通用多核网络分组处理系统、面向高速分组转发应用的线程亲和缓冲区硬件管理机制,并在网络专用协处理引擎上实现。该机制采用无中断的线程亲和调度策略,将包含控制信息与缓冲区地址信息的描述符和分组数据按照分组处理的线程号链式地对应加载在多个地址连续的共享缓冲区中。基于通用多核和现场可编程门阵列平台进行报文转发测试,实验结果表明,采用线程亲和缓冲区管理机制能使平均报文转发处理性能提升12.4%,有效地降低IO开销和TLB表项失效率。     

基于网络处理器的新型IPv6转发系统的设计与实现

转发与控制分离结构的提出和网络处理器的发展对路由器的扩展性、灵活性、性能具有重要的影响,而IPv6作为下一代互联网协议的核心,是路由器研究的重要对象。简要阐述了基于转发与控制分离结构ForCES的IPv6路由器的系统结构,重点论述了基于网络处理器的IPv6路由器的转发结构、双栈转发系统的流程设计和隧道机制设计的实现,给出IPv6路由器原型系统的实际测试结果。     

一种应用于数据通道综合的定向搜索流水调度算法

流水调度是专用数字信号处理器高层综合中一个困难而急待解决的问题。给出了一种定向搜索流水调度算法 ,目标是使全面考虑了运算单元、寄存器和互连的硬件代价最小化。它作为一种利用启发信息的迭代算法 ,一方面克服了确定性算法爬峰能力差、易于陷于局部极值的缺点 ,另一方面启发信息的利用加快了搜索过程。典型设计实例显示算法性能达到或超过了目前流水调度文献报道的最好性能     

SpaceFibre星载数据网络低延时确定性调度算法

针对超高速SpaceFibre星载网络中多源数据传输的确定性和实时性应用需求,提出一种分类细粒度低延时确定性调度算法。该算法基于差异化调度策略的思想,将数据流划分为三类。为实现网络资源的细粒度分配,引入扩展时隙。该算法采用无冲突均匀调度方法,降低了数据包的平均排队延时。为适应有效载荷组网的航天应用场景,该算法兼顾网络拓扑结构生成调度方案。为验证算法有效性,在OPNET仿真平台下利用自定义建模技术搭建网络仿真模型。仿真结果表明:相比优先权调度和无冲突连续调度机制,该算法实现了时间敏感数据流的确定性传输;随着时隙数目的增加,网络的延时性能和抗抖动性能显著提升,吞吐量性能得到保证;该算法具有一定的航天工程实用价值。