Delay Tolerant Access Control Method Based on Spatio-Temporal Distribution of Access Requests
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摘要: 海洋观测数据的获取是海洋环境保护、防灾减灾、资源开发以及科学研究等的依托与保障.观测节点上传数据的请求的接入调度问题是海洋观测系统的重要研究内容,其根源在于观测节点对稀缺无线通信资源的争用.尽管目前已有大量研究,但是现有技术应用于观测节点快速移动接入上传数据时性能不尽人意.研究解决海量移动观测节点有效的上传接入控制方法迫在眉睫.基于移动接入请求抽象的时空动态模型以及截止时间内被调度的随机性的分析,研究解决保证观测数据延迟容忍且收益最大的移动接入优化调度问题.不幸的是,该问题是NP难的(详见定理1).因此,提出了一种基于动态规划思想的增强接入控制的近似算法(P-RSA)来解决该问题.首先,基于观测接入请求的历史数据分析并构建抽象其动态特征的时空数据模型;其次,基于“流”请求截止时间内经过AP通信覆盖区域的随机性分析,对其“未来收益”进行量化并将其引入优化目标;最后通过模拟实验对截止时间内在不同的AP负载条件下,基于“收益”这个泛化指标对移动接入调度性能进行评估,实验结果验证了该方法的有效性.Abstract: In ocean observations, the infrastructure providing wireless communication is sparsely deployed and the wireless observation nodes move very fast. The limited or even scarce wireless network resources are difficult to meet the uploading requirements of large-scale data collection. It is extremely urgent to study and solve the effective upload access control method for massive observation nodes to compete for scarce communication resources. Based on the historical data of the observation access request, the neural network is used to perform time series analysis on them, and then gets their future revenues based on probability. To maximize total revenue, this paper studies the optimization method of uploading access scheduling problem that guarantees the delay tolerance of observation data based on time series analysis. Unfortunately, it is an NP-hard problem (see in theorem 1). Therefore, the approximation algorithm of enhanced access control (P-RSA) is proposed based on the dynamic programming idea. Firstly, the wireless access requests with spatio-temporal dynamic features is a quantified. Secondly, performance parameters are generalized to “revenue”. Finally, simulation experiments are performed that the total revenues of access requests are analysed under different AP’s load conditions until the deadline. P-RSA’s effectiveness is verified by detailed simulation experiments than the existing algorithms.
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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.
周小晖等作者的论文“基于融合学习的无监督多维时间序列异常检测”针对多维时间序列异常检测效果差的问题，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. 该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，并基于重构误差检测异常，提升了异常检测效果.
刘扬等作者的论文“ZB+ -tree：一种 ZNS SSD 感知的新型索引结构”针对传统的 B+ -tree 索引结构不适配 ZNS SSD 的问题，提出了ZNS SSD感知的ZB+ -tree索引结构. 该索引结构通过将索引节点在常规Zone和顺序Zone分散存储，实现了运行时间和空间利用率指标的提升.
屠要峰等作者的论文“UStore：面向新型硬件的统一存储系统”为适配 NVMe SSD、持久内存、异构加速设备等新型硬件的特性，提出了一种兼容多种存储介质的统一存储系统 UStore. 该存储系统包括与物理存储介质形态解耦的元数据设计、高效的数据管理机制和更新策略，充分发挥了存储硬件的特性和性能.
杨勇鹏等作者的论文“一种 wandering B+ tree 问题解决方法”针对日志结构存储系统中B+ tree树结点异地更新会导致树结构递归更新的问题，提出 IBT B+ tree 的解决方法. 该方法将树结点逻辑索引和物理地址均存放在树结构中，同时引入 dirty 链表设计和非递归更新的 IBT B+ tree 下刷算法，实现在不引入额外开销的条件下解决wandering B+ tree的问题.
文宇鸿等作者的论文“多租户固态盘服务质量保障技术综述”深入分析了多租户固态盘服务质量保障面临的性能干扰、性能不公平及总体性能损失问题，分类介绍了以保障性能隔离、性能公平、优化总体性能为目标的研究工作及技术演进方向，总结了多租户固态盘服务质量保障技术的研究现状并对未来研究方向进行了展望.
胡浩等作者的论文“新型内存硬件环境中的事务管理系统综述”全面总结了新型硬件环境下的事务管理系统，阐述了当前基于新型硬件事务管理系统的技术路线，重点剖析了硬件事务内存和非易失性存储硬件下的事务管理系统的优势和不足，指明了新型硬件环境中事务管理系统潜在的发展方向以及面临的挑战.
本专题所录用的6篇论文中，1篇论文重点关注云系统中多维时间序列的故障检测，3篇论文重点关注新硬件环境下的存储系统设计及索引结构设计，2篇论文对基于新型硬件的事务管理系统和多租户固态盘服务质量保障技术进行了综述. 由于专题篇幅有限等原因，本专题无法全面覆盖存储领域各方面的最新研究进展，不当之处请同行学者批评指正! 感谢各位作者、审稿专家和编辑部的全力支持和辛勤付出!
舒继武 （清华大学）
王意洁 （国防科技大学）
2023年2月
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