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基于Kubernetes舵手集群系统的设计研究
1
作者 李永俊 《信息记录材料》 2026年第1期62-64,共3页
针对分布式系统中存在的资源调度响应延迟高、管理复杂度大及调度效率低下等问题,本研究基于Kubernetes设计实现了舵手集群系统,通过引入动态调度机制,系统可实现集群资源的统一管理和高效调度。首先,系统分析Kubernetes的核心工作原理... 针对分布式系统中存在的资源调度响应延迟高、管理复杂度大及调度效率低下等问题,本研究基于Kubernetes设计实现了舵手集群系统,通过引入动态调度机制,系统可实现集群资源的统一管理和高效调度。首先,系统分析Kubernetes的核心工作原理、技术优势及架构设计特点;其次,结合舵手集群的动态调度机制,详细阐述系统设计的关键步骤和实现方法;最后,对系统进行一系列性能测试。结果表明,Flannel Direct在单主机通信与跨主机通信中均表现最佳,在高并发场景下表现出优异的稳定性和可扩展性,可显著改善集群通信性能,为分布式应用提供了高效的容器化解决方案。 展开更多
关键词 舵手集群系统 容器编排 动态调度 Kubernetes Flannel Direct 高并发性能 分布式系统 数据存储
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云原生边缘计算系统离线自治技术研究综述
2
作者 李漠 夏国傲 +4 位作者 任怡 李宝 王庆坤 张建锋 谭郁松 《计算机工程与科学》 北大核心 2025年第11期1922-1931,共10页
云原生边缘计算系统支持云边一体的容器集群管理,不稳定的云边网络使得离线自治成为该领域的重要研究点,然而学术界尚缺乏对其所面临技术问题的分析和对当前技术现状的系统梳理。首先,阐述了云原生边缘计算系统的典型架构和组成,分析并... 云原生边缘计算系统支持云边一体的容器集群管理,不稳定的云边网络使得离线自治成为该领域的重要研究点,然而学术界尚缺乏对其所面临技术问题的分析和对当前技术现状的系统梳理。首先,阐述了云原生边缘计算系统的典型架构和组成,分析并提出了离线自治场景需解决的离线节点状态判断、离线节点重启后恢复和节点重连后云边同步3个重要问题。其次,分析了典型云边系统针对上述问题采用的不同离线自治技术,并设计实验验证其重要功能和性能优势。最后,讨论了离线自治技术未来的研究方向。 展开更多
关键词 云原生 边缘计算 容器编排 离线自治
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支持端边云多运行时协同应用的网程系统
3
作者 俞子舒 王一帆 +3 位作者 曾琛 张星洲 彭晓晖 徐志伟 《计算机研究与发展》 北大核心 2025年第12期3042-3059,共18页
研究人员针对不同的负载类型提出并实现了大量的运行时系统,帮助用户构建单机或分布式应用.在端边云协同场景中,由于应用各组件在保质要求、运行时环境和通信协议方面存在异构性,因此难以通过单一运行时构建性能出色且鲁棒的端边云协同... 研究人员针对不同的负载类型提出并实现了大量的运行时系统,帮助用户构建单机或分布式应用.在端边云协同场景中,由于应用各组件在保质要求、运行时环境和通信协议方面存在异构性,因此难以通过单一运行时构建性能出色且鲁棒的端边云协同应用.将应用的各个组件独立部署到不同的运行时会增加应用管理的难度,并且缺乏对性能和容错方面的统一支持.为解决上述问题,实现了网程系统,支持多种运行时的统一接入和使用.网程系统通过网元和网程抽象支持多运行时应用的统一管理,并基于所有权方法提供自定义容错和缩扩容策略的支持机制.实验表明,在端边云环境下,相比于使用Ray,Docker,Kubernetes等单一运行时,网程系统降低了31%~77%的平均端到端延迟、26%~78%的90百分位尾延迟、22%~78%的95百分位尾延迟. 展开更多
关键词 多运行时 端边云 统一接入 统一管理 分布式系统
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BE-Raft:选举确定性增强的Raft一致性算法
4
作者 郑伯阳 高艳华 郭晓坤 《计算机仿真》 2025年第11期326-330,396,共6页
为消除Raft(Replicated And Fault Tolerant)算法在领导者选举阶段的强随机性,满足安全关键系统对强确定性分布式一致性算法的需求,提出改进算法BE-Raft(Bounded Election Raft),通过全局时基和延迟感知机制,以及具有硬时间和结果约束... 为消除Raft(Replicated And Fault Tolerant)算法在领导者选举阶段的强随机性,满足安全关键系统对强确定性分布式一致性算法的需求,提出改进算法BE-Raft(Bounded Election Raft),通过全局时基和延迟感知机制,以及具有硬时间和结果约束的选举流程,消除随机性。利用SMT(Satisfiability Modulo Theories)求解器对算法进行形式化验证,并在小规模分布式集群中评估BE-Raft重新选举所需轮数与时间开销。结果表明,BE-Raft能在单轮选举内,于硬时间约束内产生唯一可预测的领导者。其最差选举时间比经典Raft缩短至60.1%至83.8%,最差与平均时间开销增幅小于2%,较经典方法提升10倍以上;平均时间开销与经典方法接近。BE-Raft在选举阶段实现了严格的时间与结果确定性,提升了Raft算法在安全关键系统中的适用性。 展开更多
关键词 分布式一致性 确定性 领导者选举 安全关键系统
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MapReduce并行编程模型研究综述 被引量:190
5
作者 李建江 崔健 +2 位作者 王聃 严林 黄义双 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期2635-2642,共8页
MapReduce并行编程模型通过定义良好的接口和运行时支持库,能够自动并行执行大规模计算任务,隐藏底层实现细节,降低并行编程的难度.本文对MapReduce的国内外相关研究现状进行了综述,阐述和分析了当前国内外与MapReduce相关的典型研究成... MapReduce并行编程模型通过定义良好的接口和运行时支持库,能够自动并行执行大规模计算任务,隐藏底层实现细节,降低并行编程的难度.本文对MapReduce的国内外相关研究现状进行了综述,阐述和分析了当前国内外与MapReduce相关的典型研究成果的特点和不足,重点对MapReduce涉及的关键技术(包括:模型改进、模型针对不同平台的实现、任务调度、负载均衡和容错)的研究现状进行了深入的分析.本文最后还对MapReduce未来的发展趋势进行了展望. 展开更多
关键词 MAPREDUCE 并行编程模型 运行时支持库 海量数据处理
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面向大数据分析的分布式文件系统关键技术 被引量:77
6
作者 周江 王伟平 +3 位作者 孟丹 马灿 古晓艳 蒋杰 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2014年第2期382-394,共13页
大数据时代的来临使数据分析和处理能力成为数据中心和互联网公司日益倚重的技术手段.信息规模的扩大和数据结构的多样化,使海量数据存储成为大数据分析研究的热点.传统的分布式文件系统在扩展性、可靠性和数据访问性能等方面难以满... 大数据时代的来临使数据分析和处理能力成为数据中心和互联网公司日益倚重的技术手段.信息规模的扩大和数据结构的多样化,使海量数据存储成为大数据分析研究的热点.传统的分布式文件系统在扩展性、可靠性和数据访问性能等方面难以满足新形势下的需求.设计并实现了一个面向大数据分析、专为大规模集群应用的分布式文件系统Clover.该系统采用基于目录划分和一致性Hash映射的名字空间管理方法,解决了元数据扩展性问题;通过改进的两阶段提交协议,保证了多元数据服务器下分布式元数据操作的一致性;提出了基于共享存储池的高可用机制,通过热备和全局状态恢复机制提高了元数据的可靠性.评测结果表明,Clover的元数据处理能力随服务器的数量线性增长,增加单个服务器的元数据操作性能平均提升了5.13%~159.32%.由于名字空间管理和分布式事务的开销,多元数据服务器会导致复杂操作的性能下降,但是这种下降的幅度很小(小于10%).与HDFS相比,Clover的文件读写带宽与之接近,并能够保证在元数据服务器失效后文件系统快速恢复,适合于构建高可扩展和高可用的存储系统. 展开更多
关键词 大数据 海量数据存储 分布式文件系统 元数据可扩展性 高可用性
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数据密集型计算编程模型研究进展 被引量:39
7
作者 王鹏 孟丹 +1 位作者 詹剑锋 涂碧波 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2010年第11期1993-2002,共10页
作为一种新兴的计算模式,云计算受到了学术界和产业界的广泛关注.云计算以互联网服务和应用为中心,服务提供者需要存储和分析海量数据.为了能够低成本高效率地处理Web量级数据,主要的互联网公司都在由商品化服务器组成的大规模集群系统... 作为一种新兴的计算模式,云计算受到了学术界和产业界的广泛关注.云计算以互联网服务和应用为中心,服务提供者需要存储和分析海量数据.为了能够低成本高效率地处理Web量级数据,主要的互联网公司都在由商品化服务器组成的大规模集群系统上研发了分布式编程系统.编程模型可以降低开发人员在大规模集群上编程的难度,并让程序充分利用集群资源,但设计这样的编程模型面临巨大挑战.首先说明了数据密集型计算的特点,并指出了编程模型要解决的基本问题;接着深入介绍了国际上代表性的编程模型,并对这些编程模型的特点进行了比较和分析;最后对当前所面临的问题和今后的发展趋势进行了总结和展望. 展开更多
关键词 云计算 数据密集型计算 编程模型 数据并行 海量数据处理 MAPREDUCE
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多核多线程技术综述 被引量:47
8
作者 眭俊华 刘慧娜 +1 位作者 王建鑫 秦庆旺 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2013年第A01期239-242,261,共5页
分析了多核CPU和操作系统、并行计算以及多线程设计与开发之间的关系,结合一个新的性能评估算法,从线程并行数量、数据竞争、锁竞争、线程安全、数据传输、存储一致性等方面,详细分析了多核多线程开发中开发技术和存在的问题,并给出了... 分析了多核CPU和操作系统、并行计算以及多线程设计与开发之间的关系,结合一个新的性能评估算法,从线程并行数量、数据竞争、锁竞争、线程安全、数据传输、存储一致性等方面,详细分析了多核多线程开发中开发技术和存在的问题,并给出了对应的措施,最后简要论述和分析了多核多线程技术的发展趋势。 展开更多
关键词 多核CPU 多线程 任务调度 数据共享 锁竞争 线程安全 cache存储一致性
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MapReduce优化技术综述 被引量:30
9
作者 黄山 王波涛 +2 位作者 王国仁 于戈 李佳佳 《计算机科学与探索》 CSCD 2013年第10期865-885,共21页
作为一种处理大数据的并行编程模型,MapReduce由于其良好的可扩展性、可用性、容错性,得到了学术界和工业界的关注。针对MapReduce在应用领域中的不足,已经存在大量的优化技术。介绍了MapReduce框架,比较了现存的MapReduce列存储、索引... 作为一种处理大数据的并行编程模型,MapReduce由于其良好的可扩展性、可用性、容错性,得到了学术界和工业界的关注。针对MapReduce在应用领域中的不足,已经存在大量的优化技术。介绍了MapReduce框架,比较了现存的MapReduce列存储、索引、连接、迭代计算、科学计算及调度算法方面的优化技术,分析了MapReduce技术研究的挑战性问题,指出了未来研究方向。 展开更多
关键词 MAPREDUCE 列存储 索引 连接 迭代 科学计算 调度算法 优化
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大数据背景下集群调度结构与研究进展 被引量:25
10
作者 郝春亮 沈捷 +3 位作者 张珩 武延军 王青 李明树 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期53-70,共18页
集群调度一直以来是集群计算方向的热点研究问题.集群调度研究主要关注在固定的集群资源条件下,数据处理作业如何快速、精确地获得所需运行资源,从而达到预先设定的执行目标.随着大数据计算的发展,集群环境在过去10年内持续且快速地发... 集群调度一直以来是集群计算方向的热点研究问题.集群调度研究主要关注在固定的集群资源条件下,数据处理作业如何快速、精确地获得所需运行资源,从而达到预先设定的执行目标.随着大数据计算的发展,集群环境在过去10年内持续且快速地发展变化,集群调度场景和目标也日趋复杂.尤其是在大数据背景下,传统集中调度结构的性能瓶颈被放大,研究者开始向全新的调度结构进行探索,应运而生了众多新思路、新结构.从大数据背景下集群调度研究的主要研究问题出发,分别介绍了大数据背景下的4种集群调度结构:集中结构、双层结构、分布式结构以及混合结构,并对各结构的产生原因、适用场景、优劣、典型研究工作、研究进展进行分析,并尝试对各结构的未来发展进行展望. 展开更多
关键词 集群调度 资源抽象 集群计算 大数据 数据处理作业
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大容量、高性能、高扩展能力的蓝鲸分布式文件系统 被引量:28
11
作者 杨德志 黄华 +1 位作者 张建刚 许鲁 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2005年第6期1028-1033,共6页
应用需求和计算机技术的发展使网络化存储系统成为网络服务器系统中IO子系统研究的热点.作为网络存储系统关键部件,分布式文件系统的研究具有非常重要的意义.蓝鲸分布式文件系统(BWFS)是国家高性能计算机工程技术研究中心基于对国内外... 应用需求和计算机技术的发展使网络化存储系统成为网络服务器系统中IO子系统研究的热点.作为网络存储系统关键部件,分布式文件系统的研究具有非常重要的意义.蓝鲸分布式文件系统(BWFS)是国家高性能计算机工程技术研究中心基于对国内外现有研究成果的分析和研究,自主设计实现的分布式文件系统.它着重于大容量、高IO吞吐率和高扩展能力等方面特性.BWFS已经用到BW1K网络存储系统中,并通过BW1K的初步评测数据验证了这些特性. 展开更多
关键词 网络存储系统 分布式文件系统 大容量 高吞吐率 高可扩展能力
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语义对等网构造及搜索机制研究 被引量:28
12
作者 宋建涛 沙朝锋 +1 位作者 杨智应 朱洪 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2004年第4期645-652,共8页
对等网文件共享系统能否成功极大地取决于搜索机制的多样性和扩展性 当前支持分布式Hash表 (DHT)功能的结构化系统 (如CAN)易扩展但不能有效地支持部分匹配的查询 ,而基于扩散的非结构化系统 (如Gnutella)支持多样化查询但不易扩展 ... 对等网文件共享系统能否成功极大地取决于搜索机制的多样性和扩展性 当前支持分布式Hash表 (DHT)功能的结构化系统 (如CAN)易扩展但不能有效地支持部分匹配的查询 ,而基于扩散的非结构化系统 (如Gnutella)支持多样化查询但不易扩展 提出了一种新的对等网体系结构 基于CAN构造的pGroup介于结构化和非结构化之间 :结点根据内容的类别自组织在一起 ,具有相同类别的结点相互关联构成语义对等网 (semanticpeer to peernetworks ,SPNs) 针对不同的查询行为 ,提出了相应的搜索算法 实验表明 ,pGroup比Gnutella的扩展性好 。 展开更多
关键词 对等网 内容编址网 搜索 算法
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基于延迟主动副版本的分布式实时容错调度算法 被引量:18
13
作者 罗威 阳富民 +1 位作者 庞丽萍 李俊 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2007年第3期521-528,共8页
主/副版本备份技术是分布式系统常用的实时容错调度方法,然而传统的主动方式副版本即使在无处理机故障时也需要在备份处理机上完全运行,增加了处理机消耗.提出一种基于固定优先级调度算法的延迟主动副版本(deferred active backup-copy... 主/副版本备份技术是分布式系统常用的实时容错调度方法,然而传统的主动方式副版本即使在无处理机故障时也需要在备份处理机上完全运行,增加了处理机消耗.提出一种基于固定优先级调度算法的延迟主动副版本(deferred active backup-copy)备份技术,该技术通过尽量向后调度主动方式的副版本,并在主版本成功执行时终止副版本的执行来减少备份的冗余度.在此基础上,提出一种基于该技术的以最小化处理机数目为优化目标的启发式任务分配算法——基于延迟主动副版本的最佳适应算法DABCBF(deferred active backup-copy based best-fit algorithm).DABCBF在保证系统的实时性和容错能力的前提条件下,通过尽量减少主版本的最坏响应时间来最大程度地减少冗余,以节省处理机.最后通过仿真实验,证明了算法的可行性和有效性. 展开更多
关键词 实时调度 容错 主/副版本 分布式系统 可调度性
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基于资源状态蚁群算法的云计算任务分配 被引量:15
14
作者 黄俊 王庆凤 +1 位作者 刘志勤 王耀彬 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2014年第9期3305-3309,共5页
针对云计算中的任务分配问题,分析任务资源之间的数学模型,提出一种基于资源状态蚁群算法,相对一般蚁群算法,加入虚拟机实时状态,更精确地表达云计算任务分配的问题.通过CloudSim工具设计仿真实验,实验结果表明,与最近Cristian Mateos... 针对云计算中的任务分配问题,分析任务资源之间的数学模型,提出一种基于资源状态蚁群算法,相对一般蚁群算法,加入虚拟机实时状态,更精确地表达云计算任务分配的问题.通过CloudSim工具设计仿真实验,实验结果表明,与最近Cristian Mateos提出的蚁群改进算法相比,该算法在任务完成时间、算法稳定收敛方面取得了较好表现,以RR算法为基准,该算法提高后的时间比例稳定在RR算法任务完成时间的60%-65%,稳定性提高4.7倍. 展开更多
关键词 云计算 任务分配 蚁群优化 云仿真 云建模
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多处理器片上系统任务调度研究进展评述 被引量:30
15
作者 李仁发 刘彦 徐成 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2008年第9期1620-1629,共10页
多处理器片上系统在单芯片上集成了多种指令集处理器,可完成复杂完整的功能,在图像处理、网络多媒体和嵌入式系统等应用领域前景广阔.任务映射与调度是多处理器片上系统设计的关键问题之一.介绍了多处理器片上系统的基本结构和面临的挑... 多处理器片上系统在单芯片上集成了多种指令集处理器,可完成复杂完整的功能,在图像处理、网络多媒体和嵌入式系统等应用领域前景广阔.任务映射与调度是多处理器片上系统设计的关键问题之一.介绍了多处理器片上系统的基本结构和面临的挑战,从调度算法分析和实现框架两个方面着重探讨了近年来多处理器片上系统任务调度的国内外研究进展情况,分析了当前亟待解决的问题与下一步主要的研究方向,可为多处理器片上系统相关研究提供参考. 展开更多
关键词 多处理器片上系统 实时任务调度 嵌入式系统 体系结构探索 调度模型
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基于读写特征的分布式互斥算法 被引量:16
16
作者 刘丹 刘心松 +1 位作者 丘志杰 邱元杰 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期326-329,共4页
在LK算法基础上 ,提出一种对读写请求作不同互斥处理的分布式互斥算法———RWME(read/writemu tualexclusion)算法 .在同步延迟仍为T的前提下 ,降低了传统非令牌类型互斥算法的消息复杂度 .在Lamport全局时戳的基础上 ,定义了适合于读... 在LK算法基础上 ,提出一种对读写请求作不同互斥处理的分布式互斥算法———RWME(read/writemu tualexclusion)算法 .在同步延迟仍为T的前提下 ,降低了传统非令牌类型互斥算法的消息复杂度 .在Lamport全局时戳的基础上 ,定义了适合于读写互斥的全局时戳———读写时戳 ,并由其来保证各读写进程互斥访问临界区的公平性和正确性 .通过对算法的性能分析验证其是高效的 。 展开更多
关键词 RWME算法 分布式互斥 读写时戳 消息复杂度
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网格环境下的一种动态跨域访问控制策略 被引量:21
17
作者 陈颖 杨寿保 +1 位作者 郭磊涛 申凯 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2006年第11期1863-1869,共7页
针对网格环境下传统的基于角色的访问控制方式中资源共享的可扩放性和欺骗问题,提出了一种动态的访问控制方式.这种新型的访问控制方式可以根据用户的行为动态调整他的角色,在用户的权限与他的行为之间建立了联系.将该访问控制方式与信... 针对网格环境下传统的基于角色的访问控制方式中资源共享的可扩放性和欺骗问题,提出了一种动态的访问控制方式.这种新型的访问控制方式可以根据用户的行为动态调整他的角色,在用户的权限与他的行为之间建立了联系.将该访问控制方式与信任模型结合,引入转换因子和动态角色的概念,应用到虚拟组织中,形成了基于动态角色的跨域访问控制系统.仿真结果显示,该系统能有效地实现访问控制,遏制欺骗,并具有良好的可扩放性. 展开更多
关键词 网格 动态角色 跨域 访问控制
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云计算环境下融合遗传算法和蚁群算法QoS约束任务调度 被引量:10
18
作者 段卫军 付学良 +2 位作者 王芳 王步钰 扈华 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2014年第A02期66-69,共4页
针对已有云计算任务调度算法为实现最短时间跨度而不能兼顾负载均衡和服务质量的问题,提出基于遗传算法和蚁群算法融合的Qo S约束任务调度策略CAAC。CAAC利用任务的预测完成时间和成本耗费定义适应度函数;通过遗传算子全局搜索最优解,... 针对已有云计算任务调度算法为实现最短时间跨度而不能兼顾负载均衡和服务质量的问题,提出基于遗传算法和蚁群算法融合的Qo S约束任务调度策略CAAC。CAAC利用任务的预测完成时间和成本耗费定义适应度函数;通过遗传算子全局搜索最优解,融合蚁群算子提高解的精确度;当任务数量大于50时,该算法收敛速度和资源利用率比蚁群算法平均提高4.7%和30.8%。仿真结果表明,该算法在保证服务质量和资源负载均衡方面具有优越性。 展开更多
关键词 云计算 任务调度 遗传算法 蚁群算法 服务质量
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基于蚁群优化算法的云计算任务分配 被引量:44
19
作者 张春艳 刘清林 孟珂 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2012年第5期1418-1420,共3页
针对已有的适用于分配任务的蚁群算法易陷入局部最优解的缺陷,提出了一个保证云服务质量的分组多态蚁群算法。该算法将蚁群按职能不同分为搜索蚁、侦察蚁和工蚁,根据预测完成时间的更新使平均完成时间逐渐取得最小值,从而减少产生局部... 针对已有的适用于分配任务的蚁群算法易陷入局部最优解的缺陷,提出了一个保证云服务质量的分组多态蚁群算法。该算法将蚁群按职能不同分为搜索蚁、侦察蚁和工蚁,根据预测完成时间的更新使平均完成时间逐渐取得最小值,从而减少产生局部最优解的可能,最后通过Cloudsim仿真实现。结果表明该方法减少了处理请求任务的平均完成时间,提高了任务处理的效率。 展开更多
关键词 云计算 Cloudsim 蚁群算法 多态
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DCFS2的元数据一致性策略 被引量:11
20
作者 熊劲 范志华 +3 位作者 马捷 唐荣锋 李晖 孟丹 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2005年第6期1019-1027,共9页
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... 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. 展开更多
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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