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分布式存储中的纠删码容错技术研究 被引量:57
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作者 王意洁 许方亮 裴晓强 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期236-255,共20页
大数据规模上体量大和增长速度快的特点对存储系统的性能和可扩展性提出了严峻挑战.使用普通商用服务器构建的分布式存储系统服务能力强、成本低廉且极易扩展,在大数据的存储管理中得到了极为广泛的应用.分布式存储系统庞大的节点数量... 大数据规模上体量大和增长速度快的特点对存储系统的性能和可扩展性提出了严峻挑战.使用普通商用服务器构建的分布式存储系统服务能力强、成本低廉且极易扩展,在大数据的存储管理中得到了极为广泛的应用.分布式存储系统庞大的节点数量导致节点失效情况频发,必须采用一定的容错技术来保证数据可靠性.常用的容错技术主要包括多副本技术和纠删码技术两种.与多副本容错技术相比,纠删码容错技术能够以低得多的存储开销提供相同甚至更高的数据可靠性.随着近年来数据规模的爆炸式增长,纠删码容错技术受到了业界的广泛关注.该文综述了分布式存储中纠删码容错技术的研究现状.首先,介绍了纠删码容错技术的基本原理和概念,指出了纠删码容错技术在大规模分布式存储中面临的主要技术挑战;然后,从编码实现、纠删码设计、数据修复和数据更新等方面阐述了分布式存储中纠删码容错技术的研究进展,重点研究分析了各项关键技术的特点和局限性,并依据主要评价指标对现有纠删码的编码性能和修复性能进行了对比和分析;最后,基于最新研究动态指出了分布式存储中纠删容错技术未来的研究方向,包括同步编码实现技术、低冗余再生码设计和数据失效预测技术等. 展开更多
关键词 分布式存储 纠删码 编码实现 数据修复 数据更新
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一种基于并行度分析模型的GPU功耗优化技术 被引量:13
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作者 林一松 杨学军 +2 位作者 唐滔 王桂彬 徐新海 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期705-716,共12页
随着硬件功能的不断丰富和软件开发环境的逐渐成熟,GPU开始被应用于通用计算领域,协助CPU加速程序的运行.为了追求高性能,GPU往往包含成百上千个核心运算单元.高密度的计算资源,使得其在性能远高于CPU的同时功耗也高于CPU.功耗问题已经... 随着硬件功能的不断丰富和软件开发环境的逐渐成熟,GPU开始被应用于通用计算领域,协助CPU加速程序的运行.为了追求高性能,GPU往往包含成百上千个核心运算单元.高密度的计算资源,使得其在性能远高于CPU的同时功耗也高于CPU.功耗问题已经成为制约GPU发展的重要问题之一.DVFS技术被广泛应用于处理器的低功耗优化,而对GPU进行相应研究的前提是对其程序运行过程进行分析和建模,从而可以根据应用程序的特征来确定优化策略.此外,GPU主要由图形处理器芯片和片外的DRAM组成,有研究指出针对这类系统的功耗优化应当综合考虑处理器和存储器,使二者可以互相协调以达到更好的优化效果.文中在一个已有的基于程序并行度分析的GPU性能模型的基础上,综合考虑计算部件与存储部件的功耗,建立了性能约束条件下的GPU功耗优化模型.对于给定的程序,在满足性能约束的前提下,以功耗最优为目标分别给出处理器和存储器的DVFS优化策略.作者选取了9个测试用例在3种模拟平台上进行了实验验证,结果表明文中的方法可以在满足性能约束条件10%的误差范围内获得最优的GPU能量消耗. 展开更多
关键词 GPU 并行度模型 功耗模型 功耗优化
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面向FT1000微处理器的STREAM并行计算与优化 被引量:4
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作者 迟利华 胡庆丰 +3 位作者 刘杰 甘新标 蒋杰 晏益慧 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2014年第12期2267-2271,共5页
STREAM是微处理器上内存性能的基准测试程序,在多核多线程FT1000微处理器上发挥高性能是具有挑战性的研究工作。基于多级Cache结构,优化STREAM四个程序的指令流水线,根据寄存器数,设计了多级循环展开方法,根据指令延迟和Cache行的大小... STREAM是微处理器上内存性能的基准测试程序,在多核多线程FT1000微处理器上发挥高性能是具有挑战性的研究工作。基于多级Cache结构,优化STREAM四个程序的指令流水线,根据寄存器数,设计了多级循环展开方法,根据指令延迟和Cache行的大小确定数据预取的数目,使用汇编语言编写了优化子程序。基于OpenMP并行环境,设计了STREAM并行程序,优化了局部化数据分配方式。数据测试结果表明,优化后的STREAM的性能比原始串行程序性能提高了19.2%-64.2%。优化后,并行程序的最高访存性能达到8.5GB/s,对比优化前的最高访存性能最大提高了22.7%。 展开更多
关键词 多线程微处理器 STREAM测试程序 性能优化
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SMA处理器中的持续优化技术
4
作者 邓鹍 窦勇 周兴铭 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2002年第9期1087-1092,共6页
前瞻多线程结构 (SMA)是在超标量前瞻执行技术和多线程技术的基础上结合了二者的优点而发展起来的 .首先研究了 SMA模型的特点 ,指出了 3个关键性能要素 :现场负载不均衡、线程间控制前瞻失效与线程间数据前瞻失效 .为了有效地开发 SMA... 前瞻多线程结构 (SMA)是在超标量前瞻执行技术和多线程技术的基础上结合了二者的优点而发展起来的 .首先研究了 SMA模型的特点 ,指出了 3个关键性能要素 :现场负载不均衡、线程间控制前瞻失效与线程间数据前瞻失效 .为了有效地开发 SMA结构的潜能 ,引入了若干启发式规则 ,设计了基于线程的动态轮廓采样机制 ,并在此基础上实现了一个持续优化框架原型 .对上述优化规则的模拟表明 ,该优化原型能够较好地完成线程优化任务 ,有效地开发 SMA结构的性能潜力 . 展开更多
关键词 SMA处理器 持续优化技术 前瞻多线程结构 动态Profile 微处理器 指令级并行技术
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数据网格及其关键技术研究 被引量:108
5
作者 王意洁 肖侬 +1 位作者 任浩 卢锡城 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2002年第8期943-947,共5页
从应用需求出发 ,首先分析探讨了数据网格的基本目标 :命名的透明性、定位的透明性、协议的透明性和时间的透明性 ,以及数据网格提供的基本服务 :目录服务、注册与发布、信息发现、存储资源代理服务、身份认证与访问控制、调度和方法执... 从应用需求出发 ,首先分析探讨了数据网格的基本目标 :命名的透明性、定位的透明性、协议的透明性和时间的透明性 ,以及数据网格提供的基本服务 :目录服务、注册与发布、信息发现、存储资源代理服务、身份认证与访问控制、调度和方法执行等 ,深入研究了数据网格的关键技术——元数据目录和存储资源代理 。 展开更多
关键词 数据网格 元数据 存储资源代理 信息服务 计算机网络
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基于资源目录技术的网格系统软件设计与实现 被引量:45
6
作者 肖侬 任浩 +3 位作者 徐志伟 唐志敏 谢向辉 李伟 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2002年第8期902-906,共5页
由于网格计算系统中地理上分布着大量不同类型的动态实体 ,资源、服务和计算的发现、特征化、监控变得非常困难 ,资源信息服务成为网格软件的关键技术之一 .采用面向对象方法设计网格资源信息模型 ,使用目录服务技术建造网格系统软件中... 由于网格计算系统中地理上分布着大量不同类型的动态实体 ,资源、服务和计算的发现、特征化、监控变得非常困难 ,资源信息服务成为网格软件的关键技术之一 .采用面向对象方法设计网格资源信息模型 ,使用目录服务技术建造网格系统软件中的资源信息服务 ,提供了基本的资源信息发现、收集、存储和访问机制 .介绍了国家高性能计算环境的基本结构和功能 ,详细描述了基于轻权目录访问协议 (L DAP) 展开更多
关键词 资源目录 网格系统 软件设计
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高阶精度CFD应用在天河2系统上的异构并行模拟与性能优化 被引量:5
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作者 王勇献 张理论 +3 位作者 车永刚 徐传福 刘巍 程兴华 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期833-842,共10页
在当前主流的众核异构高性能计算机平台上开展超大规模计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)应用的高效并行数值模拟仍然面临着一系列挑战性技术问题,也是该领域的热点研究问题之一.面向天河2高性能异构并行计算平台,针对高... 在当前主流的众核异构高性能计算机平台上开展超大规模计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)应用的高效并行数值模拟仍然面临着一系列挑战性技术问题,也是该领域的热点研究问题之一.面向天河2高性能异构并行计算平台,针对高阶精度CFD流场数值模拟程序的高效并行进行了探索,重点讨论了CFD应用特点与众核异构高性能计算机平台特征相适应的性能优化策略,从任务分解、并行度挖掘、多线程优化、SIMD向量化、CPU与加速器协同优化等方面,提出一系列性能提升技术.通过在天河2高性能异构并行计算平台上进行了多个算例的数值模拟,模拟的最大CFD规模达到1 228亿个网格点,共使用约59万CPU+MIC处理器核,测试结果表明移植优化后的程序性能提高2.6倍左右,且具有良好的可扩展性. 展开更多
关键词 计算流体动力学 高阶精度格式 并行计算 CPU+MIC异构协同并行 性能优化 天河2超级 计算机
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基于复杂性科学基本概念的MAS涌现性量化研究 被引量:13
8
作者 金士尧 黄红兵 任传俊 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第1期17-29,共13页
在MAS(Multi-Agent System)领域,面向涌现的MAS研究将MAS看成一类特殊的复杂系统,其关注点是MAS宏观层面的涌现性问题.这类研究需要借用复杂性科学研究中的一些基本概念描述、阐述MAS涌现性研究中的问题.文中着重对几个常用的基本概念... 在MAS(Multi-Agent System)领域,面向涌现的MAS研究将MAS看成一类特殊的复杂系统,其关注点是MAS宏观层面的涌现性问题.这类研究需要借用复杂性科学研究中的一些基本概念描述、阐述MAS涌现性研究中的问题.文中着重对几个常用的基本概念及其量化研究做一概览,以深化对它们的认识,并结合这些概念及其量化研究在MAS涌现性研究中的应用特点,阐明它们对面向涌现的MAS研究的作用,以促进进一步的研究.这些概念包括复杂性、混沌边缘、自组织、涌现、适应和进化等. 展开更多
关键词 多AGENT系统 涌现 复杂性 混沌边缘 自组织 适应
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复杂自适应系统的描述及其分布仿真框架 被引量:7
9
作者 李宏亮 党岗 +1 位作者 程华 金士尧 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2002年第10期1349-1354,共6页
复杂自适应系统是当前一个研究热点 ,建立一个通用的分布仿真平台对于领域专家来说具有重要的辅助意义 .首先对复杂自适应系统进行了深入的论述 ,并且对它的结构特征进行了形式化的定义 ,建立了复杂自适应系统的对象元、自适应 Agent元... 复杂自适应系统是当前一个研究热点 ,建立一个通用的分布仿真平台对于领域专家来说具有重要的辅助意义 .首先对复杂自适应系统进行了深入的论述 ,并且对它的结构特征进行了形式化的定义 ,建立了复杂自适应系统的对象元、自适应 Agent元、消息、继承和聚集等概念 .在此基础上 ,提出了一个支持分布并行环境的组件式仿真框架 ,特别对其中的公共服务 Agent和自适应 Agent进行了详细的叙述 ,并且在此框架的指导下实现了分布仿真平台 . 展开更多
关键词 复杂自适应系统 描述 分布仿真框架 系统仿真
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函数优化异步并行演化算法 被引量:13
10
作者 康立山 刘溥 陈毓屏 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2001年第11期1381-1386,共6页
提出了一种新型、高效的函数优化异步并行演化算法 ,利用这个算法 ,在巨型并行计算机上解决了一些高难度的大型优化问题 ,其中包括一个超高维的非线性规划问题—— BU MP问题 .由于 BU MP问题的强非线性和超多峰特性 ,目前还未见有超过 ... 提出了一种新型、高效的函数优化异步并行演化算法 ,利用这个算法 ,在巨型并行计算机上解决了一些高难度的大型优化问题 ,其中包括一个超高维的非线性规划问题—— BU MP问题 .由于 BU MP问题的强非线性和超多峰特性 ,目前还未见有超过 5 0维的 BU MP问题的结果发表 .而在此不仅仅得到了从 2维到 5 0维迄今最好的解 ,而且一直计算到了 10 0 0 0 0 0维 ,并得到了满意的结果 .数值实验表明 ,新算法是鲁棒和高效的 . 展开更多
关键词 函数优化 演化算法 异步并行算法 计算机
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移动查询缓存处理的研究 被引量:9
11
作者 吴婷婷 苏武运 +1 位作者 周兴铭 徐明 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2004年第1期187-193,共7页
客户缓存为提高客户 /服务器数据库系统整体性能以及客户方数据可用性提供了有效途径 移动环境下网络资源的贫乏使客户缓存的作用更为重要 语义缓存是基于客户查询语义相关建立的一类缓存 提出一个基于语义缓存的客户缓存机制 ,给出... 客户缓存为提高客户 /服务器数据库系统整体性能以及客户方数据可用性提供了有效途径 移动环境下网络资源的贫乏使客户缓存的作用更为重要 语义缓存是基于客户查询语义相关建立的一类缓存 提出一个基于语义缓存的客户缓存机制 ,给出缓存的内容组织 ,提出缓存项合并策略 ;然后讨论了基于语义缓存的查询处理策略 ;最后 ,模拟结果表明该客户缓存机制能够提高分布式、特别是移动环境下客户 展开更多
关键词 语义缓存 查询处理 移动数据库
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一个基于网络并行计算环境的动态负载分配算法 被引量:10
12
作者 肖侬 卢宇彤 卢锡城 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 1999年第2期238-241,共4页
网络并行计算系统具有大量的自主的计算资源,如何充分发挥它们的潜在性能,这正是负载平衡的研究内容.文中描述一个基于网络并行计算环境的动态负载分配算法,该算法能够根据系统的状态和任务之间的通信关系动态地分配系统中的负载,... 网络并行计算系统具有大量的自主的计算资源,如何充分发挥它们的潜在性能,这正是负载平衡的研究内容.文中描述一个基于网络并行计算环境的动态负载分配算法,该算法能够根据系统的状态和任务之间的通信关系动态地分配系统中的负载,以实现系统的动态负载平衡.通过应用实例测试说明该算法在稳定性和性能上。 展开更多
关键词 并行计算 动态负载分配 算法 计算机网络
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并行算法与并行机相结合的可扩展性 被引量:7
13
作者 迟利华 刘杰 +1 位作者 李晓梅 胡庆丰 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 1999年第1期47-51,共5页
可扩展性是设计并行算法和高性能并行机所要考虑的一个重要问题.文中首先分析了等效率和等速度两种可扩展性评价准则,指出其优缺点,然后在分析并行计算时间的基础上提出一种新的可扩展性评价准则(等并行开销计算比可扩展性评价准则... 可扩展性是设计并行算法和高性能并行机所要考虑的一个重要问题.文中首先分析了等效率和等速度两种可扩展性评价准则,指出其优缺点,然后在分析并行计算时间的基础上提出一种新的可扩展性评价准则(等并行开销计算比可扩展性评价准则),新准则可用来评价并行算法与并行机相结合的可扩展性.最后用该评价准则分析了两个并行算法与YH-3高性能并行机相结合的可扩展性. 展开更多
关键词 可扩展性 等效率 等速度 并行算法 并行计算机
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断接下查询的缓存处理 被引量:6
14
作者 吴婷婷 章文嵩 周兴铭 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第10期1393-1399,共7页
移动环境下 ,由于无线网络可靠性低、费用高 ,移动主机本身受电源、资源等方面的限制 ,移动主机经常会主动或被动地处于断接 ,即没有网络连接的状态 .为了提高断接时移动客户对数据的访问能力 ,有效利用移动缓存 ,该文提出断接下基于语... 移动环境下 ,由于无线网络可靠性低、费用高 ,移动主机本身受电源、资源等方面的限制 ,移动主机经常会主动或被动地处于断接 ,即没有网络连接的状态 .为了提高断接时移动客户对数据的访问能力 ,有效利用移动缓存 ,该文提出断接下基于语义缓存的查询处理QPID算法 .该算法的主要思路是先找出缓存中与当前查询相关的缓存项 ,再通过对相关项数据的进一步处理获得缓存中满足查询的结果 .试验表明 ,基于QPID算法的查询处理可以更好地满足断接下客户的查询请求 . 展开更多
关键词 缓存处理 数据访问 数据集合 数据查询 待价查询 数据库 语义缓存 QPID算法
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一种层次的、混合并行离散事件仿真算法 被引量:5
15
作者 李宏亮 叶超群 +1 位作者 金士尧 王俊伟 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2002年第10期1355-1360,共6页
并行仿真算法是并行离散事件仿真中的核心问题 ,对于具体的应用系统 ,采用不同的并行仿真算法将导致其仿真性能大的差异 .提出了一种针对于分布环境中特定应用系统仿真的层次的、混合并行离散事件仿真算法 .测试和应用表明 :和通常的保... 并行仿真算法是并行离散事件仿真中的核心问题 ,对于具体的应用系统 ,采用不同的并行仿真算法将导致其仿真性能大的差异 .提出了一种针对于分布环境中特定应用系统仿真的层次的、混合并行离散事件仿真算法 .测试和应用表明 :和通常的保守机制或者乐观机制相比 ,能够较大地提高仿真效率 ,并且具有良好的可扩展性 .首先给出了在通信开销不可忽略的环境下 ,保守机制和乐观机制的性能测试结果和两者适用情况的分析 ,然后根据测试结果和具体应用系统的特点 ,提出了层次的、混合并行离散事件仿真算法 ,给出了 L P级和组级算法等 。 展开更多
关键词 并行离散事件仿真算法 并行仿真算法 保守机制 乐观机制 系统仿真
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分布式实时系统的高可靠性研究与实现 被引量:23
16
作者 胡华平 金士尧 王维 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 1998年第9期841-845,共5页
将实时特性引入分布式系统将会给系统可靠性设计与分析带来许多新的变化.文中首先给出了所研制的信息处理系统的描述,然后给出系统可靠性设计的基本原则,文章最后按系统实时性的强与弱,分别建立了可用度分析模型,并对系统的可用度... 将实时特性引入分布式系统将会给系统可靠性设计与分析带来许多新的变化.文中首先给出了所研制的信息处理系统的描述,然后给出系统可靠性设计的基本原则,文章最后按系统实时性的强与弱,分别建立了可用度分析模型,并对系统的可用度进行预计. 展开更多
关键词 分布式系统 实时系统 可靠性 分布式计算机
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面向ARMv8 64位多核处理器的QGEMM设计与实现 被引量:3
17
作者 姜浩 杜琦 +4 位作者 郭敏 全哲 左克 王锋 杨灿群 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第9期2018-2029,共12页
该文在ARMv8 64位多核处理器上基于OpenBLAS首次设计、实现并优化了四精度矩阵乘法(Quadruple precision General Matrix-Matrix Multiplication,QGEMM).由于浮点计算中不可避免地引入舍入误差,双精度矩阵乘法(DGEMM)在某些情况下不能... 该文在ARMv8 64位多核处理器上基于OpenBLAS首次设计、实现并优化了四精度矩阵乘法(Quadruple precision General Matrix-Matrix Multiplication,QGEMM).由于浮点计算中不可避免地引入舍入误差,双精度矩阵乘法(DGEMM)在某些情况下不能给出令人满意的数值结果,因此需要高精度或多精度算法来实现更精确的计算.Double-double算术是一种较为有效和广泛使用的手段.文中采用double-double数据格式构建结构体存储四精度浮点数据;基于OpenBLAS中的稠密矩阵计算的分块算法,增加四精度数据格式的相关的头文件和源文件,并用汇编代码撰写文中所提出的QGEMM的核心内核;利用无误差变换技术,调整并优化内核中的算法流程,避免规格化操作步骤造成的数据强制依赖关系;通过分析算法的数据依赖关系,设计寄存器的分配和轮转策略,优化指令调度顺序,开发指令级并行性,提高QGEMM的实际性能.根据具体算法使用混合乘加指令(FMA)的程度不同,文中采用了算法理论峰值性能这一概念,其有别于机器理论峰值的概念,能更好地评估文中所提出的QGEMM的实际效率.数值实验表明:文中通过汇编代码实现并优化的QGEMM性能最高达到19.7Gflops,效率为在ARMv864位多核处理器平台上QGEMM算法理论峰值性能的82.1%,在满足数值结果精度要求的同时,其计算速度约是由C语言撰写的未优化的QGEMM和MBLAS中QGEMM的5.8倍,是编译器GCC实现的long double数据格式的QGEMM的24倍.同时数值实验还显示文中提出的QGEMM针对不同规模的矩阵具有较好的线程可扩展性. 展开更多
关键词 ARMv8 64位多核处理器 QGEMM 四精度 double—double数据格式 LONG double数据格式 OpenBLAS
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分布式VOD系统的视频数据存储 被引量:23
18
作者 彭宇行 陈福接 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2000年第6期671-671,F003,共2页
以降低视频服务损失率为目标研究分布式 VOD系统视频文件的存储策略 。
关键词 分布式VOD系统 视频数据存储 多媒体
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Web集群中基于控制论的分布式QoS量化控制 被引量:2
19
作者 王晓川 金士尧 夏明波 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第11期2810-2818,共9页
基于控制理论提出一种分布式Web集群QoS量化控制机制,具有分布控制,灵活、有效的系统化设计,高可扩展,高可用及易于部署等特点.系统的实现及实验验证了该方案的可行性和有效性.
关键词 集群 WEB服务器 量化QoS控制
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具有迁移能力的基于Agent分布仿真中的通信系统 被引量:1
20
作者 李宏亮 程华 +2 位作者 金士尧 刘晓建 王俊伟 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2003年第7期1135-1142,共8页
对基于Agent系统的分布仿真是仿真领域的重要研究和应用方向 ,而分布仿真中的通信系统是其中的基础部分 提出并实现了一种支持基于Agent系统分布仿真的通信系统 该系统除了提供基本的仿真通信支持外 ,还能够有效地支持仿真中Agent的迁... 对基于Agent系统的分布仿真是仿真领域的重要研究和应用方向 ,而分布仿真中的通信系统是其中的基础部分 提出并实现了一种支持基于Agent系统分布仿真的通信系统 该系统除了提供基本的仿真通信支持外 ,还能够有效地支持仿真中Agent的迁移 ,具有对应用系统透明、通信效率高等优点 首先给出了通信系统的结构及其基本思想 ,对局部服务Agent和通信过程进行了详细的描述 ;从应用系统级和分布仿真级两个层次 ,给出了结构化的通信协议 ;在此基础之上 ,给出了完整的Agent迁移支持方案 ,包括迁移过程、迁移过程中的消息处理和迁移后的通信 ; 展开更多
关键词 AGENT系统 分布仿真 通信系统 AGENT迁移
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