An I/O Scheduling Algorithm for Solid State Disk Based on Request Size

对于同类型的I/O请求,基于闪存固态盘的请求响应时间与请求大小基本呈线性比例关系,并且固态盘的读写性能具有非对称性。针对该特性,提出一种基于请求大小的固态盘I/O调度(SIOS)算法,从I/O请求平均响应时间的角度提高固态盘设备的I/O性能。根据读写性能的非对称性,对读写请求进行分组并且优先处理读请求。在此基础上首先处理等待队列中的小请求,从而减少队列中请求的平均等待时间。采用SlC和MlC 2种类型的固态盘进行实验,在5种测试负载的驱动下与lInuX系统中的3种调度算法进行比较,对于SlC固态盘,SIOS平均响应时间分别减少18.4%、25.8%、14.9%、14.5%和13.1%,而对于MlC固态盘,平均响应时间分别减少16.9%、24.4%、13.1%、13.0%和13.7%,结果表明,SIOS能有效减少I/O请求的平均响应时间,提高固态盘存储系统的I/O性能。The response times are linear with the request sizes for flash-based Solid State Disk(SSD) with the same request type.Moreover, the read performance and write performance of flash-based SSD are asymmetric.Based on these characteristics, this paper proposes a Size-based I/O Scheduler(SIOS) for flash-based SSD to improve the I/O performance of SSD-based storage systems from the viewpoint of average response time.SIOS utilizes the asymmetric read and write performance characteristics of flash-based SSD and gives higher priority to the read requests.Moreover, by first processing the small requests in the I/O waiting queue, the average waiting times of the requests are reduced significantly.It implements SIOS in the Linux kernel and evaluates it with two kinds of SSD devices(SLC and MLC)driven by the five traces.Compared with the existing Linux disk I/O schedulers, evaluation results show that SIOS reduces average response times by 18.4%, 25.8%, 14.9%, 14.5% and 13.1% for SLC-based flash SSD, and reduces average response times by 16.9%, 24.4%, 13.1%, 13.0% and 13.7% for MLC-based flash SSD.Results show that compared with the state-of-the-arts, SIOS reduces the average response times significantly.Consequently, the I/O performance of the SSD-based storage systems is improved.国家自然科学基金青年科学基金资助项目“重复数据删除存储系统的数据重构性能和能效研究”(61100033

高超声速再入飞行器气动特性的快速预示——局部方法的推广应用

本文将计算高超声速稀薄气流过渡领域中气动特性的局部方法,推广应用到连续介质中弹头型高超声速再入飞行器气动力特性的快速估算。由激波风洞中M_∞=9.9时,一个8°钝锥的气动力测量结果,导出这一实验条件下的领域系数,并以此来估算不同锥角、不同钝度比及不同外形弹头型再入飞行器的气动力和力矩系数,其结果与无粘数值解及实验结果作了比较,在攻角2°～14°范围内吻合得很好。局部方法可用于弹头型高超声速再入飞行器气动特性的快速预示

最优控制理论在垂直发射舰空导弹转弯控制中的应用

本文应用最优控制理论研究了垂直发射舰空导弹转弯控制段的控制规律,并以某低空、超低空、近程舰空导弹为研究背景进行弹道优化设计,通过大量计算结果,分析了燃气舵最大舵偏角与工作时间、反馈回路参数等对垂直发射导弹弹道特性的影响。最后选取一组最优参数对全弹道进行了仿真计算。结果表明:将垂直发射技术应用于对付近程、高速、掠海目标是有效的,可以实现的

GC-RAIS: Garbage Collection Aware and Redundant Array of Independent SSDs

垃圾回收操作会显著影响固态盘的性能,进而导致固态盘阵列的性能波动.为此,提出一种基于垃圾回收感知的磁盘阵列(gC-rAIS),充分利用固态盘的高随机读特性和固态盘阵列中的热备份盘,以减轻垃圾回收操作对固态盘阵列性能波动的负面影响.当固态盘阵列中某个固态盘正在处理垃圾回收操作时,对于到达该固态盘的读请求采用重构方式处理,即读取同一条带上其他固态盘上的数据重构得到,而对于到达该固态盘的写请求则将写数据临时存放在热备盘中,并更新相应的校验信息.当垃圾回收过程结束后,将被重定向的写数据写回到正确的固态盘中.仿真实验结果表明相对局部垃圾回收lgC策略和全局垃圾回收ggC策略,gC-rAIS分别减少用户I/O请求的平均响应时间达55%和25%.SSDs are popular in large-scale storage systems to accelerate the system performance because a single SSD cannot satisfy the performance, capacity and reliability requirements of data-intensive computing applications.Thus applying RAID algorithms to SSDs is necessary and promising to build high performance, high capacity and highly reliable SSD-based storage systems.However, garbage collection operations in SSDs have a significant impact on the SSD performance, thus leading to the performance variability in redundant array of independent SSDs (RAIS).To address this problem, GC-RAIS exploits the high random-read performance characteristics of SSDs and the hot-spare SSD in RAIS to alleviate the negative impact of GC operations on the RAIS performance.When an SSD is in the GC state, the incoming read requests to this SSD are serviced by reconstructing the read data from the other SSDs in the same stripe (read reconstruction), while the incoming write data is temporally stored on the hot-spare SSD and the corresponding parity is concurrently updated (write redirection).After the GC process completes, the redirected write data is reclaimed to its correct SSD.The original DiskSim and the MSR SSD simulator are extended to implement the proposed GC-RAIS and the GC-RAIS performance is evaluated with the HPC-like and enterprise realistic workloads.The simulation results show that GC-RAIS significantly outperforms the local garbage collection (LGC) and the global garbage collection (GGC) by 55% and 25% on average, respectively.Moreover, GC-RAIS reduces the performance variability for a wide variety of HPC-like and enterprise realistic workloads.国家自然科学基金项目(61100033); 中央高校基本科研业务费专项基金项目(2010121066); 国家重大科学仪器设备开发项目(2011YQ03012417

二次成像法在风洞模型自由飞运动记录中的应用

风洞模型自由飞是一种无支杆干扰的非接触式气动特性测量方法。为获得相对于实验室固定坐标系的精确的模型姿态和位置测量值，必须在成像照片中有固定坐标系框架标志的清晰影像。本文描述了在高超声速脉冲风洞中模型自由飞运动记录中二次成像法的应用。以０．１ｍｍ细线所构成的正交实验室固定坐标框架置于模型运动记录的第一次成像面上，然后用高速鼓轮相机记录模型自由飞相对于坐标系运动的清晰照片，从而获得模型在高超声速（Ｍ＿∞＝９．９）流动条件下的静、动稳定性导数的有效结果

风洞中自由飞模型气动特性参数的辨识

对高超音速脉冲型风洞中Ma=10条件下10°尖锥模型的自由飞角运动记录进行气动参数的辨识。分别以通用的三周期法和参数微分法辨识获得俯仰平面的静、动稳定性导数。同时讨论和比较了两种辨识方法的有效性,结果表明:虽然原始角运动周期数较少,但只要有足够数量和足够精度的原始数据,两种方法均给出一致的静、动气动稳定性参数,而当考虑动压变化或非线性气动特性时,以参数微分法为优。此外还以数值模拟的方法讨论了数据点数。周期数以及原始数据测读误差对辨识结果的影响,与误差理论分析结果所得结论一致

激波风洞中三角翼体模型的大攻角气动力测量和局部方法的应用

在激波管风洞中,模型自由飞方法测量了两种不同迎风面三角翼体模型的大攻角气动力。应用局部方法以一种迎风面外形的实验结果为依据,估算了另一迎风面外形的气动特性,结果与实验值吻合较好。另外,本文还进一步估算了航天飞机外形的气动特性,与美国的 CALSPAN 公司48英寸(1.2米)激波风洞中的实验值相比,结果也令人满意。从而表明,局部方法和实验相结合。用于简捷快速估算任意外形的高超声速气动特性是一有效的工程预示方法

球头钝锥高超声速动稳定性的实验研究

本文叙述在脉冲型高超声速风洞中，用模型自由飞方法测定８°球头钝锥的高超声速静、动稳定特性。采用同步高速摄影方法记录了２０ｍｓ准定常试验时间中模型的角运动并用参数微分法进行气动参数辨识。实验结果表明对质心位置Ｘｃｇ≤０．６０的模型在Ｍ∞＝７．８和Ｍ∞＝９．９两种条件下皆是静、动稳定的，稳定性随质心的后移而下降，在实验范围内马赫数对稳定性没有明显影响，同时模型的底部是否封闭也没有明显影响

非球形颗粒的栓塞状气力输送及自动成栓机理的实验研究

本文叙述了采用单仓压送、脉冲气刀及自动成栓几种方式下栓塞型气力输送的实验研究结果。以非球形颗粒的大米在水平管道中的输送为对象,并对自动成栓的机理进行了探讨。在管径50毫米,长约15米的输送管中,不同的供气压力,对应了不同的压降特性和料气输送比,栓塞的长度和运动速度亦有改变。在相同的供气压力条件下,单仓压送较其他几种输送方式有较高的输送效率;而自动成栓输送,因其输送量对气源压力不敏感,有稳定的质量流量