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计算机研究与发展 2024年第3期61卷 555-556页

作者：舒继武王意洁清华大学国防科技大学

进入数字经济时代,数据已成为新的核心生产要素,其重要战略资源地位日益凸显,数据潜能的有效激发取决于数据的存储与分析处理.随着先进计算以计算为核心逐步向以数据为中心的不断演进,高效安全存储和智能数据分析成为学术界和产业界广... 详细信息

进入数字经济时代,数据已成为新的核心生产要素,其重要战略资源地位日益凸显,数据潜能的有效激发取决于数据的存储与分析处理.随着先进计算以计算为核心逐步向以数据为中心的不断演进,高效安全存储和智能数据分析成为学术界和产业界广泛关注的焦点.

关键词：安全存储智能数据分析以数据为中心核心生产要素有效激发数据的存储产业界

面向存算联动的跨云纠删码自适应数据访问方法

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计算机研究与发展 2024年

作者：张凯鑫王意洁包涵阚浚晖并行与分布计算全国重点实验室（国防科技大学）国防科技大学计算机学院

日益旺盛的跨云存算联动需求对跨云数据访问速度提出较高要求. 因此，跨云数据访问速度较高的基于数据冗余技术（纠删码和多副本）的跨云数据访问方法逐渐受到关注. 其中，基于纠删码的跨云数据访问方法因其存储开销较低、容错性较高而... 详细信息

日益旺盛的跨云存算联动需求对跨云数据访问速度提出较高要求. 因此，跨云数据访问速度较高的基于数据冗余技术（纠删码和多副本）的跨云数据访问方法逐渐受到关注. 其中，基于纠删码的跨云数据访问方法因其存储开销较低、容错性较高而成为当前研究热点. 为通过缩短编码块传输用时以提高数据访问速度，现有基于纠删码的跨云数据访问方法尝试引入缓存技术并优化编码数据访问方案. 然而，由于现有方法的缓存管理粒度较粗且未协同优化缓存管理与编码数据访问方案，导致其存在缓存命中量低、缓存命中增效低、低传输速度编码块访问量大等问题，使得其编码块传输用时仍较长. 为此，首先提出了一种基于星际文件系统（interplanetary file system，IPFS）的跨云存储系统框架（IPFS-based cross-cloud storage system framework，IBCS），可基于IPFS数据分片管理机制实现细粒度的缓存管理，从而可提高缓存命中量. 然后，提出一种面向存算联动的跨云纠删码自适应数据访问方法（adaptive erasure-coded data access method for cross-cloud storage-computation collaborative scheduling，AECAM）. AECAM以编码块（含缓存编码块）与数据访问节点的分布为依据评估数据访问过程中各编码块的传输速度，并据此制定可避免访问低传输速度编码块的编码数据访问方案. 此外，AECAM可识别出其制定编码数据访问方案时易选中且实际传输速度较低的编码块，并将其缓存在数据访问节点附近，从而可同时提高缓存命中量和命中增效. 最后，基于IBCS和AECAM构建了面向跨云存算联动的存储系统（cross-cloud storage system for storage-computation collaborative scheduling，C2S2）. 跨云环境下的实验表明，相较于现有引入缓存的基于纠删码的存储系统，C2S2可以将数据访问速度提高75.22%～81.29%.

关键词：跨云存算联动纠删码数据访问技术 IPFS 缓存

低跨云数据中心修复流量的纠删码的快速构造方法

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计算机研究与发展 2023年第10期60卷 2418-2439页

作者：包涵王意洁并行与分布计算全国重点实验室(国防科技大学) 长沙410073 国防科技大学计算机学院长沙410073

近年来,云数据中心故障频发,因而各大机构纷纷采用跨云数据中心多副本技术对数据进行容灾存储.与跨云数据中心多副本技术相比,跨云数据中心纠删码技术可靠性更高、冗余度更低.但是,现有跨云数据中心纠删码技术无法同时满足低跨云数据中... 详细信息

近年来,云数据中心故障频发,因而各大机构纷纷采用跨云数据中心多副本技术对数据进行容灾存储.与跨云数据中心多副本技术相比,跨云数据中心纠删码技术可靠性更高、冗余度更低.但是,现有跨云数据中心纠删码技术无法同时满足低跨云数据中心修复流量、高编码参数适应性和高纠删码构造效率,因而尚未在生产系统中得到普遍应用.提出一种低跨云数据中心修复流量的纠删码的快速构造方法(fast construction method of the erasure code with small cross-cloud data center repair traffic,FMEL),该方法可在不同编码参数下快速构造具有低跨云数据中心修复流量的纠删码.具体而言,FMEL首先将纠删码修复组分布方案及用户指定的编码参数转换为定长特征向量,并基于支持向量机对各特征向量进行快速分类以检验其对应纠删码修复组分布方案和编码参数的匹配性--某特征向量属于正类表示其对应纠删码修复组分布方案与编码参数相匹配.而后,FMEL用一种并行搜索算法从所有通过检验的纠删码修复组分布方案中选出平均跨云数据中心修复流量较小的一个方案,并用一种试错算法将其转换为具有低跨云数据中心修复流量的纠删码的生成矩阵.跨云数据中心环境中的实验表明,与现有的可在不同编码参数下构造出能达到平均跨云数据中心修复流量下限的最优码的工作相比,FMEL可将纠删码构造用时缩短89%,且在大部分编码参数下,二者构造的纠删码的跨云数据中心修复流量相同.此外,与其他几类常用纠删码相比,FMEL构造的纠删码可将跨云数据中心修复流量降低42.9%~56.0%.

关键词：跨云数据中心存储纠删码容灾容错修复流量

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基于融合学习的无监督多维时间序列异常检测

计算机研究与发展 2023年第3期60卷 496-508页

作者：周小晖王意洁徐鸿祚刘铭宇并行与分布处理国家重点实验室(国防科技大学) 长沙410073 国防科技大学计算机学院长沙410073

随着多云时代的到来,云际智能运维能够提前检测处理云平台的故障,从而确保其高可用性.由于云系统的复杂性,运维数据在数据局部性和数据全局性上呈现出多样的时间依赖和维度间依赖,这给多维时间序列异常检测带来很大的挑战.然而,现有的... 详细信息

随着多云时代的到来,云际智能运维能够提前检测处理云平台的故障,从而确保其高可用性.由于云系统的复杂性,运维数据在数据局部性和数据全局性上呈现出多样的时间依赖和维度间依赖,这给多维时间序列异常检测带来很大的挑战.然而,现有的多维时间序列异常检测方法大多是从正常时序数据中学习到特征表示并基于重构误差或预测误差检测异常,这些方法无法同时捕获多维时间序列在局部性和全局性上的信息依赖,从而导致异常检测效果差.针对上述问题,提出了一种基于融合学习的无监督多维时间序列异常检测方法,同时对多维时间序列的数据局部特征和数据全局特征进行建模,得到更加丰富的时序重构信息,并基于重构误差检测异常.具体地,通过在时域卷积网络中引入自注意力机制使得模型在构建局部关联性的同时更加关注数据全局特征,并在时域卷积模块和自注意力模块间加入信息共享机制实现信息融合,从而能够更好地对多维时序的正常模式进行重构.在多个多维时间序列真实数据集上的实验结果表明,相较于之前的多维时间序列异常检测,提出的方法在F1分数上提升了高达0.0882.

关键词：多维时间序列无监督异常检测信息依赖融合学习自注意力

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计算机研究与发展 2023年第3期60卷 494-495页

作者：舒继武王意洁清华大学国防科技大学

计算机存储系统承载数据,是信息平台的核心基础设施.近年来,全球数据规模爆发式增长,计算机存储系统面临着高速数据访问、海量数据存储以及存储服务质量保障的挑战.同时,由于新型硬件(如NVMe SSD、持久内存、异构加速设备等)的发展与成... 详细信息

计算机存储系统承载数据,是信息平台的核心基础设施.近年来,全球数据规模爆发式增长,计算机存储系统面临着高速数据访问、海量数据存储以及存储服务质量保障的挑战.同时,由于新型硬件(如NVMe SSD、持久内存、异构加速设备等)的发展与成熟,存储系统技术研究面临着诸多新的机遇.基于上述背景,为促进存储领域的技术交流,《计算机研究与发展》推出了本期存储专题.本期专题收录了6篇论文,分别展示了新硬件环境下存储系统设计和大规模数据存储服务质量保障等存储领域关注热点的研究现状和最新研究成果,希望能为从事相关工作的读者提供借鉴和帮助.

关键词：存储领域海量数据存储数据规模硬件环境信息平台计算机存储系统服务质量保障基础设施

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一种面向公有链的轻量级可扩展技术

计算机研究与发展 2020年第7期57卷 1555-1567页

作者：陈幻王意洁并行与分布处理国家重点实验室(国防科技大学) 长沙410073 国防科技大学计算机学院长沙410073

区块链技术解决了在不可信环境下建立信任的基础难题,被视为继云计算、物联网和人工智能之后的又一项颠覆性技术.然而,目前公有链面临2大根本难题:1)较低的系统吞吐率无法满足大规模运用的需求;2)持续增长的账本和状态数据,对节点磁盘... 详细信息

区块链技术解决了在不可信环境下建立信任的基础难题,被视为继云计算、物联网和人工智能之后的又一项颠覆性技术.然而,目前公有链面临2大根本难题:1)较低的系统吞吐率无法满足大规模运用的需求;2)持续增长的账本和状态数据,对节点磁盘和内存容量提出了较高要求.已有的扩容技术往往只针对提升系统吞吐,忽略了区块链数据增长对节点存储资源消耗的严重问题.为此,提出了PocketChain,一种对存储友好的轻量级扩容技术,在不牺牲去中心化与安全性的前提下,实现高吞吐和低存储的特性.首先,针对数据增长问题,PocketChain采用无状态客户端设计,使用RSA累加器对状态进行压缩,使得验证节点只需存储区块头部信息,大大降低节点对磁盘和内存的需求.其次,PocketChain将无状态客户端运用于分片技术架构下,在提升系统吞吐的同时,克服分片周期性随机重组导致的状态迁移问题,从而能进一步提升分片重组频率,增加分片系统安全性.实验结果表明:该方法能够有效降低节点存储需求,并线性提升系统吞吐.

关键词：公有链分片 RSA累加器无状态客户端未消费交易输出

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分布式存储中的纠删码容错技术研究

计算机学报 2017年第1期40卷 236-255页

作者：王意洁许方亮裴晓强国防科学技术大学并行与分布处理国家重点实验室长沙410073 国防科学技术大学计算机学院长沙410073

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... 详细信息

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.

关键词：分布式存储纠删码编码实现数据修复数据更新