检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机研究与发展 2005年第6期42卷 1019-1027页

作者：熊劲范志华马捷唐荣锋李晖孟丹中国科学院计算技术研究所国家智能计算机研究开发中心

随着集群应用对机群文件系统的性能、容量和规模等需求的日益增长,采用多元数据服务器是机群文件系统发展的必然趋势.基于多元数据服务器的分布式元数据处理是文件系统研究的一个重要问题.机群文件系统DCFS2采用分布式日志技术和改进的... 详细信息

随着集群应用对机群文件系统的性能、容量和规模等需求的日益增长,采用多元数据服务器是机群文件系统发展的必然趋势.基于多元数据服务器的分布式元数据处理是文件系统研究的一个重要问题.机群文件系统DCFS2采用分布式日志技术和改进的两阶段提交协议解决了分布式元数据处理下元数据的一致性问题.性能测试结果表明,DCFS2所采用的基于分布式日志的元数据处理策略能够提供高的IO性能,并能够保证在元数据服务器失效后文件系统快速恢复.

关键词：机群文件系统文件系统一致性元数据一致性分布式元数据处理

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云计算平台虚拟机端缓存优化关键技术研究

云计算平台虚拟机端缓存优化关键技术研究

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作者：付建宇国防科技大学

学位级别：博士

云计算平台是支撑互联网应用服务和大数据处理不可替代的基础设施,已经广泛应用于人类的生产、生活和城市治理的方方面面,呈现出大量数据密集型应用和日益提高的多应用粘合度,这不断加剧了云计算平台的I/O压力。为了支持应用迁移,提高... 详细信息

云计算平台是支撑互联网应用服务和大数据处理不可替代的基础设施,已经广泛应用于人类的生产、生活和城市治理的方方面面,呈现出大量数据密集型应用和日益提高的多应用粘合度,这不断加剧了云计算平台的I/O压力。为了支持应用迁移,提高云服务可靠性,云计算平台中的虚拟机使用分布共享存储资源来存储其关键数据。共享存储通过内部网络(如以太网)互连,大数据量存取的带宽可超过单磁盘带宽,但是,在小量数据存取时,延迟大,平均带宽低。为提高云计算平台的I/O性能,虚拟机客户端广泛采用SSD作为数据缓存。然而,虚拟机特有的I/O操作特性大幅限制了客户端SSD缓存性能的充分发挥,具体表现为:在COW(Copy-on-Write)虚拟磁盘下,SSD缓存效率低;虚拟机文件系统的日志机制降低了SSD缓存效率;SSD存储空间有限,需根据虚拟机的QoS需求分配SSD缓存空间。本文针对上述三类技术难题,创新性地提出了以下技术解决方法。一、提出了根据COW虚拟磁盘I/O特性进行优化的数据缓存策略云计算平台中的虚拟机通常使用COW虚拟磁盘以提供多种虚拟机功能。然而,本文发现COW虚拟磁盘的元数据管理和COW机制,会将虚拟机发出的I/O请求数量扩大数倍,给SSD缓存带来低效的元数据性能和COW缓存扩大问题,不仅加剧了SSD磨损,还降低了I/O性能。针对上述挑战,本文提出了一个感知COW虚拟磁盘I/O特性的高效SSD缓存系统,具有三个创新点:(1)设计了一种新的SSD缓存管理架构,可以消除COW虚拟磁盘和SSD缓存的管理之间的语义隔阂,从而能够实现跨层次优化;(2)设计了一种细粒度的元数据缓存与合并写机制,通过匹配元数据的局部性特征,提高了元数据的缓存效率;(3)设计了一种解耦合COW机制,通过将COW虚拟磁盘扩大的I/O请求从关键I/O路径中解耦合出去,并只在SSD中缓存局部性高的数据,消除了COW缓存扩大问题。实验表明,相较于不感知COW虚拟磁盘的传统SSD缓存方案,该系统将虚拟机的I/O性能提高了多达122.7%,将SSD缓存的磨损减少了多达78.5%。二、提出了协同SSD缓存来保证虚拟机文件系统一致性的策略云计算平台中的虚拟机文件系统主要使用日志机制来维护存储一致性。然而,本文发现日志机制具有重复写模式(即对于文件系统的修改操作,需先写到日志区域,再更新到原始位置),其不仅会给分布式存储系统带来大量的日志写I/O,也会在SSD缓存中造成大量的冗余数据,从而降低虚拟机的I/O性能和SSD缓存的使用寿命。针对上述挑战,本文提出协同使用SSD缓存来保证虚拟机文件系统的一致性,具有三个创新点:(1)设计了一个虚拟日志设备,可以在SSD缓存管理器中获取虚拟机中日志机制的语义;(2)设计了一个缓存即日志区机制,通过将SSD缓存作为虚拟机文件系统的目标日志区域,消除了到分布式存储系统的日志写I/O,进而缓解了分布式存储系统的I/O压力;(3)设计了一个逻辑缓存机制,通过识别文件系统的同一修改带来的日志写I/O和原地写I/O,消除了二者在SSD缓存中产生的冗余数据。实验表明,相较于传统的SSD缓存方案,该方案将虚拟机的I/O性能提高了多达11.4倍,将SSD缓存的磨损减少了多达42%。三、提出了一种确定虚拟机实际缓存空间需求的R-MRC曲线以及基于该曲线且以QoS需求为导向的SSD缓存空间动态分配策略云计算平台中的SSD缓存通常由多个同时运行的虚拟机共享使用,不同的虚拟机具有不同的缓存使用模式,对于QoS服务质量的需求也各不相同。本文发现(1)传统的用于确定虚拟机的缓存空间与缓存性能之间关系的MRC曲线会高估其实际缓存空间需求;(2)传统的SSD缓存空间分配方案没有充分考虑单个虚拟机的QoS需求,从而导致有限的SSD缓存空间无法得到高效的利用。针对上述挑战,本文首先提出了一种新的R-MRC曲线,通过区分数据的局部性来确定虚拟机的真实缓存空间需求;然后提出了一种基于R-MRC曲线的SSD缓存空间动态分配算法,能够更好地满足每个虚拟机的QoS需求。实验表明,相较于传统的SSD缓存空间分配方案,该方案将所有虚拟机与其QoS目标之间的整体距离减少了多达80.6%,将SSD缓存的磨损减少了多达43.2%。

关键词：云计算平台 SSD缓存虚拟机虚拟磁盘写时复制文件系统一致性 MRC曲线缓存空间分配

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基于Android快速启动技术的系统一致性的研究与实现

基于Android快速启动技术的系统一致性的研究与实现

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作者：郑文选电子科技大学

学位级别：硕士

Android操作系统是一个由Google和开放手机联盟共同研发的针对移动设备的操作系统。复杂的架构、公开的源代码、开放的平台及它提供的强大的开发环境和工具等特点,为开发人员和用户提供了极大的便利,也使Android在移动终端市场上取得了... 详细信息

Android操作系统是一个由Google和开放手机联盟共同研发的针对移动设备的操作系统。复杂的架构、公开的源代码、开放的平台及它提供的强大的开发环境和工具等特点,为开发人员和用户提供了极大的便利,也使Android在移动终端市场上取得了巨大的成功。但同时它的复杂的架构也带来一个巨大的问题,即Android设备开机时间平均在45s以上,漫长的开机时间严重影响了用户的体验。国内外的研究学者和公司提出和实现了一些解决Android开机时间长这一问题的方案。这些方案中,基于Linux Suspend/Resume技术的Android快速启动方案在理论上和实际效果上都体现了明显的优势。该方案虽然缩短了Android的开机时间,但由于每次恢复系统状态用的都是同一个镜像因此引入了系统不一致问题。系统不一致问题给使用系统的用户带来了极大的不便,同时也不利于Android的进一步推广。论文在当前的快速启动技术基础上,研究和实现了如何缩短Android开机时间并保证系统的一致性。针对当前快速启动技术带来的系统不一致问题,论文分别从Linux层和Android层来解决。Linux层要解决的是文件系统的不一致问题,文件系统包括虚拟文件系统(VFS)、底层物理文件系统,论文中的底层物理文件系统是Yaffs2;Android层要解决的问题则是系统服务和应用程序的不一致性。论文首先介绍了快速启动技术的相关理论基础,包括Suspend/Resume技术、Android框架,详细的分析了Android的启动流程;然后分析了基于Suspend/Resume的快速启动技术产生系统不一致问题的原因,并且详细的分析了文件系统不一致问题和Android服务应用不一致问题;在对系统不一致问题分析的基础上,从文件系统、Android服务和应用两个方面提出并实现了具体的解决方案;最后,对该设计方案进行了科学地测试和验证。常规启动模式下,设备的开机时间至少需要45秒;快速启动模式下,设备只需23秒就实现了开机,开机时间相应地缩短了50%,同时不会延长关机时间,而且系统的一致性和稳定性得到了保证。所以,基于Android快速启动技术系统一致性的方案实现了快速启动和保证系统一致性的目标。

关键词： Android 快速启动文件系统一致性 Android服务和应用一致性

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基于数字电视平台的Android定制与优化

基于数字电视平台的Android定制与优化

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作者：郭甲电子科技大学

学位级别：硕士

随着Android在移动终端市场取得巨大的成功，其平台的开放、免费和易用等特点，使Android操作系统的应用被逐渐拓展到平板电脑和数字电视领域。由于Android是针对移动终端设计的操作系统，其复杂的软件叠层架构提供丰富功能支持的同时... 详细信息

随着Android在移动终端市场取得巨大的成功，其平台的开放、免费和易用等特点，使Android操作系统的应用被逐渐拓展到平板电脑和数字电视领域。由于Android是针对移动终端设计的操作系统，其复杂的软件叠层架构提供丰富功能支持的同时，也使目前市场上出现的Android设备的开机时间平均在35秒以上。因此，数字电视平台需要针对其平台特点定制和优化Android OS。为使Android OS更符合数字电视的应用需求，本文研究了Android系统框架、启动流程、Android本地服务和Android服务的注册过程，并详细分析了部分Android核心服务。在此基础上，根据数字电视的应用需求，裁剪了与数字电视无关的系统服务和应用。定制后的Android OS运行结果表明，Android OS运行正常，其启动时间，内存使用率和NAND Flash使用率都有所降低，并能支持数字电视的网络访问和游戏功能。为满足数字电视启动10秒以下的应用需求，本文研究了Linux电源管理框架并设计了Android快速启动方案，该方案将Android启动后的系统状态保存到外部存储介质中，以后启动时直接从存储介质中恢复系统状态。实验结果表明，Android快速启动方案可以将Android OS的启动时间缩短至10秒内，且其启动时间取决于外部存储介质的读写速度。Android快速启动技术极大的优化了Android OS的启动时间。为解决Android快速启动技术中的文件系统一致性问题，本文详细分析了文件系统一致性问题产生的原因、yaffs2文件系统的核心数据结构和yaffs2扫描文件系统分区的过程。在此基础上，设计并实现了基于yaffs2的Android根文件系统更新方案。该方案在Android快速启动还原系统状态后，扫描Android根文件系统分区，根据NAND Flash上新的数据状态，更新内存中从系统镜像中还原的文件系统数据。文件系统更新前后的超级块结构的信息对比表明，基于yaffs2的Android文件系统更新方法可以确保Android快速启动技术中的文件系统一致性。

关键词： Android 快速启动技术 yaffs2文件系统扫描文件系统分区文件系统一致性文件系统更新

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在线文件系统检查的研究与实现

在线文件系统检查的研究与实现

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作者：王雅楠中国科学技术大学

学位级别：硕士

尽管soft update、日志、事务、错误校验码、数据备份等机制的使用，让文件系统的可靠性得到了很大的提高，但是文件系统错误仍然时有发生。传统上，我们依赖于如fsck这样的检查工具来检测和恢复由文件系统错误导致的不一致状态。然而，... 详细信息

尽管soft update、日志、事务、错误校验码、数据备份等机制的使用，让文件系统的可靠性得到了很大的提高，但是文件系统错误仍然时有发生。传统上，我们依赖于如fsck这样的检查工具来检测和恢复由文件系统错误导致的不一致状态。然而，fsck是以离线的方式工作的，运行fsck所导致的文件系统长时间的离线在很多商业生产系统中是难以接受的。\n 本文设计和实现的通用在线文件系统检查框架——Onli neFSCK(On-LineFile System Checker)——可以对在线的文件系统进行一致性检查。利用OnlineFSCK对文件系统进行检查时，文件系统可以继续正常提供服务。本文的主要工作为:\n (1)分析和总结了文件系统故障的来源，并对文件系统故障进行了分类。总结了目前在文件系统可靠性方面的主流工作，对比了传统文件系统检查工具与在线文件系统检查工具的优缺点;\n (2)在深入研究Linux文件系统、日志、页高速缓存以及文件系统相关的应用工具的源码的基础上，设计了一个通用的在线文件系统检查框架OnlineFSCK。该框架的实现不要修改任何内核的代码，并且支持就地使用。\n (3)针对Linux中的标准文件系统ext3实现了OnlineFSCK的原型，并详细讨论了OnlineFSCK实现中几个关键部分的实现细节，为在其他文件系统中实现在线检查提供了参考。\n 针对ext3文件系统实现的OnlineFSCK原型验证了OnlineFSCK方案的可行性，实验结果表明，OnlineFSCK在满足生产环境对性能的要求的前提下，能够达到与传统文件系统检查工具相同的检查能力。

关键词：在线文件系统检查文件系统一致性在线镜像故障分类

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基于镜像的在线文件系统检查工具的研究与实现

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计算机系统应用 2013年第8期22卷 184-189页

作者：王雅楠陈香兰代栋孙明明周学海中国科学技术大学计算机科学与技术学院合肥230026 中国科学技术大学苏州研究院苏州215123

设计和实现了一种全新的在线文件系统检查工具—OnlineFSCK(On-Line File System Checker).OnlineFSCK可以对在线的文件系统进行一致性检查.利用OnlineFSCK对文件系统进行检查时,文件系统可以继续正常提供服务.提出和实现了一种对在线... 详细信息

设计和实现了一种全新的在线文件系统检查工具—OnlineFSCK(On-Line File System Checker).OnlineFSCK可以对在线的文件系统进行一致性检查.利用OnlineFSCK对文件系统进行检查时,文件系统可以继续正常提供服务.提出和实现了一种对在线文件系统生成镜像的算法,并将这个算法与现有的文件系统检查工具相结合,最终达到对在线文件系统进行检查的目的.针对ext3文件系统实现了OnlineFSCK的原型,实验结果表明,OnlineFSCK在满足对性能的要求的前提下,能够达到与传统文件系统检查工具相同的检查能力.OnlineFSCK的实现中没有修改文件系统的内核源码,可以扩展支持多种文件系统.

关键词：文件系统检查在线检查镜像文件系统一致性在线镜像

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文件系统的快速启动机制研究

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电子技术（上海） 2014年第5期41卷 15-17页

作者：杨琼胡宁周霆徐晓光西安航空计算技术研究所

文章提供一种文件系统的快速启动方法,通过设计一种合理的文件系统一致性方案以减少文件系统的完整性检查,且只在合适的时机扫描磁盘以减少磁盘扫描开销有效缩短文件系统启动时间。

关键词：文件系统快速启动文件系统一致性磁盘扫描

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