计算机科学与技术 栏目所有文章列表

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    复杂网络中的非线性系数和边权的影响
    钱颖丰, 李庆利, 刘洪英
    华东师范大学学报(自然科学版)    2014, 2014 (6): 49-56.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-5641.2014.06.008
    摘要1008)      PDF (571KB)(1753)   
    在加权的无标度复杂网络中使用SIR模型,使用边权的函数f(ω)来表示节点间的连接强度,以模拟现实中人们对于关系更亲密的人的信任度更高的情况. 现实生活中,谣言的传播者并不总是将谣言告知所有认识的人, 故引入Anurag Singh(2013)模型中的非线性传播指数μ以研究谣言在较为实际的加权复杂网络中的传播行为.本文讨论了f(ω)和μ对于传播过程的一些影响, 发现在相关加权网络中,边权<ωkk'在其函数f(ω)的作用下和μ对于人群中听过谣言的人的比例r(t)的稳态值即r(∞)共同产生影响, 并且也会影响谣言的爆发时间. 在研究中,引入f(ω)和μ并未使修正后的传播模型有一个正的传播阈值λc.
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    结合区域间差异性的水平集演化模型
    陈雯, 朱敏
    华东师范大学学报(自然科学版)    2014, 2014 (6): 57-66.   DOI: 10.3969/j.issn.1000-5641.2014.06.009
    摘要1039)      PDF (1102KB)(1512)   
    水平集方法在图像分割中得到了广泛的应用.其中基于边缘的活动轮廓模型主要通过梯度信息驱动曲线演化到目标边界,但基于梯度信息使得在分割时会产生过分割,
    并且对于灰度不均匀图像处理效果不理想, 有可能得到不令人满意的结果. 而基于区域的活动轮廓模型则是通过区域信息控制曲线移动,使得分割的结果立足于整体图像信息. 基于上述原因,本文通过在水平集中提出了一种新的区域分量,在能量泛函中加入目标区域灰度和背景区域灰度的差的平方,提出了一种改进的图像分割算法. 研究结果表明,与一般的活动轮廓模型相比,加入区域间差异性信息的活动轮廓模型的分割结果更加符合实际情况并且收敛速度更快,效率更高, 得到的分割结果更令人满意.
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    NoSQL系统的容错机制:原理与系统示例
    孔超, 钱卫宁, 周傲英
    华东师范大学学报(自然科学版)    2014, 2014 (5): 1-16.   DOI: 10.3969/j.issn.10005641.2014.05.001
    摘要1364)      PDF (2484KB)(1678)   
    NoSQL数据管理系统因其具有良好的可扩展性和容错性,在以Web数据管理和分析处理为代表的新型大数据应用环境中得到了广泛使用.这些系统通过新型一致性模型和数据冗余等技术,实现了集群环境中的容错处理.本文在对集群环境数据管理系统的一致性保持和容错处理基本原理进行介绍的基础上,对Bigtable、HBase、Dynamo、Cassandra,以及PNUTS五个典型的NoSQL系统的容错机制及其实现进行分析与对比,并讨论它们的设计原则和实现技术对于系统的可用性、性能、复杂负载的处理能力等方面的影响.最后,讨论现有NoSQL系统容错机制对于设计和实现支持关键任务的内存数据管理系统的借鉴意义.
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    集群资源统一管理和调度技术综述
    李永峰, 周敏奇, 胡华梁
    华东师范大学学报(自然科学版)    2014, 2014 (5): 17-30.   DOI: 10.3969/j.issn.10005641.2014.05.002
    摘要2074)      PDF (1403KB)(5033)   
    随着互联网的快速发展和大数据的来临,基于数据密集型应用的集群计算框架不断涌现,并且这些计算框架都只面向某一类特定领域的应用.基于这一特点,互联网公司往往需要部署和运行多个计算框架,从而为每个应用选择最优的计算框架.因此,资源统一管理和调度系统作为集群共享平台被提出来.集群资源统一管理和调度系统需要同时支持多种不同计算框架,如何管理集群计算资源和不同计算框架间的资源公平分配成为关键技术难点.不同计算框架的作业是异构的,如何在不同框架间进行作业调度,以充分利用集群资源和提高系统吞吐量,成为了新的挑战.本文针对现有的资源管理系统和应用需求特点,研究和分析了集群资源管理和调度的关键技术,并对现有的集群资源管理技术存在的问题和未来发展进行了探讨.
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    新型OLTP数据库系统设计的关键技术及挑战
    任堃, 李战怀
    华东师范大学学报(自然科学版)    2014, 2014 (5): 31-42.   DOI: 10.3969/j.issn.10005641.2014.05.003
    摘要1445)      PDF (588KB)(1673)   
    传统的数据库系统是根据20世纪70年代的硬件特点而设计. 随着“云计算”和“大数据”时代的到来,应用需求对数据库系统的事务吞吐量和可扩展性提出了更高的要求,同时内存、多核等新型计算机硬件技术的发展为数据库系统的发展提供了新的机遇,因此研究和设计新型数据库系统也变得越来越重要. 本文针对新型计算机硬件和应用需求的特点,研究和分析了新型OLTP数据库系统设计所涉及的关键技术,并探讨了存在的挑战性问题.
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    大数据环境下并行计算模型的研究进展
    潘巍, 李战怀
    华东师范大学学报(自然科学版)    2014, 2014 (5): 43-54.   DOI: 10.3969/j.issn.10005641.2014.05.004
    摘要1809)      PDF (459KB)(5278)   
    在大数据时代,制约并行计算发展的掣肘正在发生改变,为分布式并行计算带来了前所未有的机遇和挑战. 回顾了并行计算的发展和大数据环境下的新变化;结合硬件环境、计算模式、以及应用需求等对于并行计算模型研究的影响,综述了面向批处理、面向流处理、面向图数据以及面向内存等几类并行计算模型的相关研究;展望了其发展趋势.
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    基于内存计算的大规模图数据管理研究
    袁培森, 舒欣, 沙朝锋, 徐焕良
    华东师范大学学报(自然科学版)    2014, 2014 (5): 55-71.   DOI: 10.3969/j.issn.10005641.2014.05.005
    摘要1968)      PDF (2216KB)(5677)   
    图是一种重要的数据模型,能够描述结构化的信息,在诸如交通网络、社交网络、Web页面链接关系等领域应用广泛,因而获得了广泛的研究. 海量的图数据管理对传统的图分析处理技术提出了挑战,分布式集群计算为大规模图数据分析提供了基础平台. 随着计算机硬件性价比的大幅提升以及高性能应用需求,基于内存计算的海量数据处理技术获得了业界青睐. 图数据高效存储和计算与内存计算密切相关,在此背景下,文章综述了大规模图数据处理相关技术进展,研究了典型的基于内存计算的大规模图数据管理系统,最后总结了基于内存计算的图数据管理的关键点.
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    面向非易失内存的结构和系统级设计与优化综述
    孙广宇, 舒继武, 王鹏
    华东师范大学学报(自然科学版)    2014, 2014 (5): 72-81.   DOI: 10.3969/j.issn.10005641.2014.05.006
    摘要1232)      PDF (1220KB)(2215)   
    当今各类计算机应用都进入一个飞速发展的阶段,无论是“计算密集型”还是“存储密集型”应用都对存储系统的容量、性能以及功耗不断提出更高的要求. 然而,由于传统内存工艺(DRAM)的发展落后于计算逻辑工艺(CMOS),基于DRAM的内存设计逐渐无法满足这些设计需求. 同时,基于HDD的外存性能与DRAM主存间的差距也逐渐增加. 而各种非易失存储工艺取得长足的进步,为解决这一问题提供了新的机遇. 本文就近年来针对非易失内存的结构和系统级设计与优化的研究工作进行综述,揭示非易失内存对存储系统的性能、功耗等都有明显的改善.
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    内存数据库的可用性综述
    江泽源, 刘辉林, 吴刚, 王国仁
    华东师范大学学报(自然科学版)    2014, 2014 (5): 82-88.   DOI: 10.3969/j.issn.10005641.2014.05.007
    摘要1238)      PDF (712KB)(2746)   
    随着计算机硬件技术的高速发展,内存的成本不断降低,数据库管理系统将其工作数据集完全放入内存变得可行.相比于常规的磁盘数据库,内存数据库具有更快的数据存储速度、更高的吞吐量和更强的并发访问能力,满足了许多应用的快速响应需求.然而,由于内存是易失性存储介质,与磁盘数据库在可用性方面有一定区别.本综述重点讨论了适用于内存数据库提高可用性的主要策略,包括快速恢复策略、冗余备份和容错等.
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    支持通信数据查询分析的分布式计算系统
    晁平复, 郑芷凌, 房俊华, 张蓉
    华东师范大学学报(自然科学版)    2014, 2014 (5): 89-102.   DOI: 10.3969/j.issn.10005641.2014.05.008
    摘要1271)      PDF (2911KB)(1828)   
    本文详细介绍一种基于分布式内存的通信数据管理平台,可以有效支持针对通信数据的实时处理以及在线查询分析任务.首先,通过对分布式技术、内存技术进行分析,依据通信业务的特点进行技术选型;然后,基于高性能的分布式内存计算环境,设计、实现针对通信数据的实时处理与在线查询分析平台;最后,利用内存技术对平台实现方案进行技术优化.实验结果表明,基于内存的分布式计算系统在查询响应速度、实时数据处理效率、系统资源利用率以及数据吞吐量上较基于硬盘的系统较大的性能提升.
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    OceanBase一致性与可用性分析
    周欢, 樊秋实, 胡华梁
    华东师范大学学报(自然科学版)    2014, 2014 (5): 103-116.   DOI: 10.3969/j.issn.10005641.2014.05.009
    摘要2113)      PDF (3235KB)(2099)   
    OceanBase作为一个面向海量数据查询的分布式数据库,支持关系查询和跨行跨表事务,同时保证了一致性和可用性.本文在详细阐述了一致性与可用性的背景基础上,根据传统数据库和分布式数据库保证一致性和可用性的协议和策略,对OceanBase的一致性和可用性架构进行分析.最后,探讨了基于OceanBase架构演变而来的3种架构的实现方案.
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    内存数据仓库集群技术研究
    张延松, 王珊, 周烜
    华东师范大学学报(自然科学版)    2014, 2014 (5): 117-132.   DOI: 10.3969/j.issn.10005641.2014.05.010
    摘要1129)      PDF (4711KB)(2240)   
    随着硬件的集成度不断提高,多核处理器和大内存成为当前主流的计算平台,内存计算也成为新兴的高性能数据分析平台.内存数据仓库集群技术面向高性能分析计算,是实现大数据实时分析的基础平台.本文概括地介绍了中国人民大学高性能数据库团队在内存数据仓库集群技术方面的研究工作,包括:以列分布和列计算服务为中心的ScaMMDB内存数据仓库集群,以水平分片、并行计算为中心的ScaMMDBⅡ和reversestar schema分布、集群向量计算为特征的MiNTOLAP Cluster等技术的研究发展过程.分析了内存数据仓库集群技术的关键问题及技术挑战,并针对新的内存数据仓库集群应用需求展望未来技术的发展.
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    面向混合内存体系结构的模拟器
    刘东, 张进宝, 廖小飞, 金海
    华东师范大学学报(自然科学版)    2014, 2014 (5): 133-140.   DOI: 10.3969/j.issn.10005641.2014.05.011
    摘要2314)      PDF (1508KB)(5178)   
    提出了一种基于全系统模拟器gem5的混合内存系统模拟器的构建方法.构建混合内存系统模拟器时,首先在gemg5中添加一层混合内存控制器结构,然后引入NVMain中的新型非易失性内存模型与gem5原生DRAM内存模型一起挂接到新添加的混合内存控制器上.实验结果表明,该方法能够实现构建混合内存系统模拟器的目标.
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    OceanBase关系数据库架构
    阳振坤
    华东师范大学学报(自然科学版)    2014, 2014 (5): 141-148.   DOI: 10.3969/j.issn.10005641.2014.05.012
    摘要3644)      PDF (1727KB)(2443)   
    传统关系数据库本质上是单机系统,通常采用昂贵的高端服务器和高端存储,难以应对互联网应用的高可扩展、高性能、高可用和低成本的挑战.OceanBase是阿里巴巴研制的开源分布式无共享关系数据库,采用主流通用PC服务器,很好地满足了互联网对关系数据库的需求.OceanBase已经用于淘宝、天猫和支付宝的多个生产系统.本文介绍了OceanBase关系数据库系统的架构、目标和系统特点,特别分析了基于该系统架构的读写事务流程.
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    OceanBase内存事务引擎
    李凯, 韩富晟
    华东师范大学学报(自然科学版)    2014, 2014 (5): 147-163.   DOI: 10.3969/j.issn.10005641.2014.05.013
    摘要2942)      PDF (2582KB)(3789)   
    OceanBase是一个分布式可扩展的关系数据库,采用基线静态数据与动态增量数据分离存储的架构设计.其内存事务引擎提供了动态数据的存储、写入和查询服务,用户写入的数据被存储在内存中称为Memtable的数据结构中.Memtable及其周边的事务管理结构共同组成了内存数据库引擎,来实现事务的ACID特性.在事务引擎中,通过多版本的并发控制技术实现读写相互不阻塞,实现只读事务满足“快照隔离”级别;通过经典的行锁方式实现多个写之间的并发控制,实现最高满足“已提交读”的事务隔离级别.
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    OceanBase分布式存储引擎
    黄贵, 庄明强
    华东师范大学学报(自然科学版)    2014, 2014 (5): 164-172.   DOI: 10.3969/j.issn.10005641.2014.05.014
    摘要1906)      PDF (1629KB)(2624)   
    OceanBase是一个分布式关系型数据库,其目的是存储海量的高速增长的结构化数据,以廉价的服务器集群实现高可用、高可扩展、高性价比的服务.OceanBase采用内外存混合存储的模式,使用内存存储增量(新写入)数据,而使用外存存储基线(只读)数据,并将基线数据划分成大致等量的数据分片并采用分布式B+ tree的形式将分片存放在很多的数据服务器上,利用定时合并机制不断将增量数据与基线数据融合.本文介绍OceanBase基线数据存储的基本结构和分布方式、定时合并机制,以及基线数据在OceanBase中的具体存储格式的设计和实现.
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    OceanBase高可用方案
    杨传辉
    华东师范大学学报(自然科学版)    2014, 2014 (5): 173-179.   DOI: 10.3969/j.issn.10005641.2014.05.015
    摘要2961)      PDF (1451KB)(3417)   
    传统关系数据库基于共享存储或者主备同步的方式实现高可用.这些方案要么依赖硬件的高可用,但成本高昂;要么无法同时满足强一致性和高可用性.OceanBase将云计算和数据库两种技术有机地融合起来,实现了基于Paxos协议的高可用方案.该方案构建在普通服务器上,成本低廉,且同时满足强一致性和高可用性.
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    面向内存计算的连接算法
    张磊, 方祝和, 周敏奇, 黄岚
    华东师范大学学报(自然科学版)    2014, 2014 (5): 180-191.   DOI: 10.3969/j.issn.10005641.2014.05.016
    摘要1400)      PDF (1178KB)(2232)   
    内存和CPU技术的快速发展标志着内存计算时代的来临.本文系统地回顾了基于内存计算的连接算法,具体在嵌套循环连接、哈希连接、排序归并连接和单机环境、分布式环境两个分类的维度上分析了已有算法的优点与不足,展望了未来的研究方向,最后介绍了基于Claims原型系统关于分布式连接方面的研究工作.
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    内存数据索引:以处理器为核心的性能优化技术
    董绍婵, 周敏奇, 张蓉, 周傲英
    华东师范大学学报(自然科学版)    2014, 2014 (5): 192-206.   DOI: 10.3969/j.issn.10005641.2014.05.017
    摘要1246)      PDF (1068KB)(2628)   
    随着单机内存容量的持续上升,内存数据库技术逐渐取代传统磁盘数据库为数据管理提供更快速的支持.本文分析了设计内存索引结构所需要考虑的基本要素;对目前的内存索引结构进行了分类总结,并分析各结构的优缺点;针对当前应用发展趋势,指出内存索引未来发展的机遇与挑战;最后介绍了我们正在研发的分布式集群感知内存数据库(CLAIMS)中的内存索引结构.
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    大规模分布并行计算系统容错与恢复技术
    张新洲, 周敏奇
    华东师范大学学报(自然科学版)    2014, 2014 (5): 207-215.   DOI: 10.3969/j.issn.10005641.2014.05.018
    摘要1224)      PDF (397KB)(2346)   
    当前,拥有超级计算能力的计算机系统通常是大型商用系统形成计算机集群.与所有的分布式系统一样,这些系统通过独立的计算机硬件协同合作共同实现超级计算的能力.然而在拥有超级计算能力的同时,集群中的任何一个组件随时都可能失效,从而导致错的输出.为了提高集群在系统出现故障的情况下的鲁棒性,许多容错技术已经被设计和实现,用以处理各种类型的系统故障.本文对各种现有的容错技术进行了总结归纳,以便在此基础之上进行进一步的研究从而适应当前环境下的系统容错.
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