基于复制的多元化

基于复制的多元化（精选7篇）

基于复制的多元化 第1篇

随着中国金融市场的迅猛发展,中国内地证券市场也发生了翻天覆地的变化。在股权分置改革全面完成之际,中国即将推出以沪深300指数为基础资产的股指期货合约。与传统的股票投资盈利模式相比,股指期货的投资盈利模式更加多样化、繁杂化,套利便是其中一种。

套利(arbitrage)是指利用股指期货市场的定价偏差,在股指期货与股票现货之间或不同期限及不同品种的股指期货合约之间或股指期货与股票期权之间获取差价,是一种风险暴露水平较低的交易行为,主要包括期现套利、跨期套利、跨市套利、期货期权套利等。

期现套利是指,当股指期货的市场价格出现偏差时,将股指期货与股票现货相结合获取差价的交易。当股指期货的市场价格波动偏离高于无套利区间上限时,买进现货卖出期货的策略称之为正向套利;当股指期货的市场价格波动偏离低于无套利区间下限时,卖出现货买进期货的策略称之为反向套利。

由于中国内地股票市场禁止股票现货卖空,因此投资者参与股指期货反向套利时受到了一定的制约;但对于总是持有相对稳定现货组合的一些机构而言,直接卖出手中持有的现货并买进期货参与反向套利将是一个利润较为可观的策略,本文称此策略为现货卖出反向套利(direct sell arbitrage)策略。在实施现货卖出反向套利策略时,现货组合的构建,即指数复制,是其中最关键的一个环节。

指数复制(index replication)是指,构建现货组合以达到复制指数的目的。指数复制的方法可以分为完全复制(full replication)和不完全复制(即优化复制,optimized replication)。完全复制是指,购买标的指数中的所有成分股,并且按照每种成分股在标的指数中的权重确定购买的比例,以此构建现货组合。而不完全复制则是通过权重的优化来构建一个含有部分成分股和非成分股的最优现货组合。

在进行不完全复制时,需要重点考虑两个问题:一是用什么模型进行权重的优化,二是选择哪些股票进行优化复制。由于现货卖出反向套利只能通过卖出机构手中持有的现货来进行,现货组合的最大股票个数和单只股票的最大数量都受到了一定的限制,使上述两个问题的解决存在一定的难度。

本文力图从中国内地市场的实际情况出发,构建基于现货卖出反向套利的指数复制模型,并在股票选取的方法上进行一定的探索,较好地实现了指数复制,为现货卖出反向套利策略的顺利实施奠定了坚实的基础。

1 文献回顾

国外学者很早就对指数复制的问题进行了深入的研究,建立了各种不同的模型。Markowitz(1959)提出均值-方差模型后,Roll(1992)[1]在此基础上,建立了指数复制的二次规划模型,以现货组合收益率和标的指数收益率之差的平方和为目标函数,对权重进行优化,建立现货组合,获得了不错的复制效果。

Markus Rudolf、Hans-Jürgen Wolter和Heinz Zimmermann(1999)[2]在二次规划模型的基础上,建立了四种线性规划模型,用美国、日本、英国、德国、法国和瑞士的股票市场指数来跟踪MSCI(Morgan Stanley Capital International)指数,并与二次规划模型的风险收益特征进行了比较,他们认为优化模型是与投资目标息息相关的。Günter Bamberg和Niklas Wagner(2000)[3]在线性规划模型基础上进行改进,建立了鲁棒回归模型,并应用德国DAX指数进行了实证研究,取得了不错的结果。

此外,学者们还试图建立一些更复杂的指数复制模型。J. Shapcott(1992)[4]利用遗传算法来寻求最优现货组合。Paolo Dai Pra、Wolfgang J. Runggaldier和Marco Tolotti(2002)[5]采用了随机控制(stochastic control)和顺向优化法(pathwise optimality)对指数复制问题进行优化求解。Christian Dose和Silvano Cincotti(2005)[6]把时间序列聚类分析的方法应用在现货组合的构建中,先用聚类方法选取股票,再进行权重的优化。Francesco Corielli和Massimiliano Marcellino(2006)[7]则采用主成分分析方法建立指数复制模型,先运用主成分分析建立现货组合,再对其进行权重优化。

然而,从以上文献回顾中可以看出,大多数研究者都把目光放在了模型的建立和创新上,而忽略了模型在具体应用时可能出现的问题。中国内地股票市场禁止股票现货卖空,因此参与现货卖出反向套利时,传统的指数复制模型不能被直接应用,建立基于现货卖出反向套利的指数复制模型也就成了一个既实际而又重要的问题。

2 研究方法

2.1 传统的二次规划模型

正如前面所述,在进行不完全复制时,首先需要考虑用什么模型进行权重的优化。权重优化的核心思想是,建立一个考核标准——跟踪误差(tracking error),并以跟踪误差最小为目标进行现货的选择与权重的设定。

Roll(1992)等人建立了指数复制的二次规划模型,即把现货组合收益率和标的指数收益率之差的平方和作为考核标准。因此,跟踪误差被定义为:

$\min {\rm T}{}_E=\frac{1}{{\rm T}}\sqrt{{\displaystyle \sum _{t=1}^{{\rm T}}\left({\displaystyle \sum _{i=1}^{{\rm N}}R}{}_{it}X{}_i-R{}_{mt}\right)}{}^2}$

s.t.${\displaystyle \sum _{i=1}^{{\rm N}}X}{}_i=1,0\le X{}_i\le 1$ (1)

(1)式中,Xi代表在第i只股票上投入的资金占总资金的比例,即第i只股票所占权重。由于中国内地股票市场禁止股票现货卖空,因此0≤Xi≤1。Rit为第i只股票第t日的日收益率,Rmt为标的指数第t日的日收益率,T代表优化的历史估计期长度。

2.2 基于现货卖出反向套利的指数复制模型

当投资者实施现货卖出反向套利策略时,传统的二次规划模型不能直接用于指数优化复制,表现为两个方面。

首先,约束条件将发生变化。对于投资者来说,持有的股票总是只有一定种类以及一定数量,本文把投资者持有的股票全体成为股票池。在构建现货组合时,股票的种类和数量不能超出投资者持有股票数量的限制,因此,约束条件为0≤Yi≤Si,其中Yi代表现货组合中第i只股票的数量,Si代表投资者所持有的第i只股票的总数量。

其次,跟踪误差的定义也将发生变化。按照(1)式的定义,跟踪误差可以改写为:

$\begin{array}{l}\min {\rm T}{}_E=\\ \frac{1}{{\rm T}}\sqrt{{\displaystyle \sum _{t=1}^{{\rm T}}\left({\displaystyle \sum _{i=1}^{{\rm N}}\left(\frac{{\rm P}{}_{it}}{{\rm P}{}_{i,t-1}}-1\right)}\frac{{\rm P}{}_{i0}Y{}_i}{{\displaystyle \sum _{j=1}^{{\rm N}}{\rm P}}{}_{j0}Y{}_j}-\left(\frac{{\rm P}{}_{mt}}{{\rm P}{}_{m,t-1}}-1\right)\right)}{}^2}\end{array}$

s.t. 0≤Yi≤Si (2)

或

$\begin{array}{l}\min {\rm T}{}_E=\\ \frac{1}{{\rm T}}\sqrt{{\displaystyle \sum _{t=1}^{{\rm T}}\left({\displaystyle \sum _{i=1}^{{\rm N}}l}n\left(\frac{{\rm P}{}_{it}}{{\rm P}{}_{i,t-1}}\right)\frac{{\rm P}{}_{i0}Y{}_i}{{\displaystyle \sum _{j=1}^{{\rm N}}{\rm P}}{}_{j0}Y{}_j}-ln\left(\frac{{\rm P}{}_{mt}}{{\rm P}{}_{m,t-1}}\right)\right)}{}^2}\end{array}$

s.t. 0≤Yi≤Si (3)

从(2)式和(3)式可以看出,跟踪误差TE对于Yi是非线性的,如果按此定义对Yi进行优化计算,计算过程将变得相当复杂,不利于实际应用。因此,建立基于现货卖出反向套利的指数复制模型时,需要建立新的考核标准,定义新的跟踪误差TE。

本研究先对(2)式和(3)式中的跟踪误差TE进行一定的简化,把现货组合市值和标的指数价格之差的平方和作为最优化目标,建立指数复制模型:

$\min {\rm T}{}_E=\frac{1}{{\rm T}}\sqrt{{\displaystyle \sum _{t=1}^{{\rm T}}\left({\displaystyle \sum _{i=1}^{{\rm N}}{\rm P}}{}_{it}Y{}_i-{\rm I}{}_t{\rm M}A\right)}{}^2}$

s.t. 0≤Yi≤Si,${\displaystyle \sum _{i=1}^{{\rm N}}}$PiTYi-ITMA=0 (4)

(4)式中,Yi代表优化组合中第i只股票的数量,Si代表投资者所持有的第i只股票的总数量,Pit代表第i只股票第t日的股票复权价格,It代表第t日的标的指数价格,M代表股指期货的合约乘子,沪深300指数期货的合约乘子是300,A代表反向套利时买入的指数期货合约份数,可根据Si的大小选择合适的合约份数,T代表优化的历史估计期长度。

本研究对股票价格序列Pit做ADF平稳性检验,发现股票价格序列Pit是非平稳过程,Pit的走势受到Pi0,…,Pi,t-1的共同影响。因此,按(4)式进行指数优化复制时,前期的价格序列Pit在优化过程中起着较多的作用,优化组合的跟踪效果将变得不稳定。然而,股票价格序列Pit也是I(1)过程,其差分序列是平稳过程,用差分序列代替股票价格序列进行优化,既可以避免股票价格序列的非平稳性造成优化组合跟踪效果的不稳定,也可以避免用收益率进行优化时计算过程的复杂性。用差分序列代替股票价格序列后,指数复制模型最终变为:

$\begin{array}{l}\min {\rm T}{}_E=\\ \frac{1}{{\rm T}-1}\sqrt{{\displaystyle \sum _{t=1}^{{\rm T}-1}\left({\displaystyle \sum _{i=1}^{{\rm N}}\left({\rm P}{}_{i,t+1}-{\rm P}{}_{it}\right)}Y{}_i-\left({\rm I}{}_{t+1}-{\rm I}{}_t\right){\rm M}A\right)}{}^2}\end{array}$

s.t. 0≤Yi≤Si,${\displaystyle \sum _{i=1}^{{\rm N}}}$PiTYi-ITMA=0 (5)

2.3 差分序列优化模型的改进

正如引言中所述,在进行不完全复制时,需要重点考虑两个问题:一是用什么模型进行权重的优化,二是选择哪些股票进行优化复制。因此,在建立基于现货卖出反向套利的指数复制模型后,需要对差分序列优化模型[即(5)式]进行改进,从股票池中剔除一部分股票进行指数优化复制。

附录1的相关性检验结果显示,非指数成分股与标的指数之间的相关性远不如指数成分股与标的指数间的相关性高。因此,应从股票池中剔除非指数成分股,再用差分序列优化模型进行指数优化复制。

二八现象是指大盘股表现好于中小盘股,而八二现象是指中小盘股表现好于大盘股,它们之间交替出现,且转换迅速,很难长久持续。鉴于此,有必要针对二八现象对差分序列优化模型做进一步改进。

本文认为,在优化组合中,须同时选取一定的大盘股(权重前20%的股票)和中小盘股(权重后80%的股票)。本研究先从股票池中剔除非指数成分股,再按(5)式进行优化复制。在进行优化后,调整优化组合中大盘股和中小盘股的权重比例等于标的指数中大盘股和中小盘股的权重比例。在进行权重调整时,还必须注意优化组合中股票的数量不能超出投资者持有股票数量的限制,即0≤Yi≤Si。

2.4 实证研究

中国人寿保险股份有限公司在2007年三季度期末共持有股票84只,剔除上市不满6个月的股票后,剩余77只股票,总市值约579.35亿元。本文对中国人寿所持股票进行实证研究,基准指数为沪深300指数,历史估计期为2007年4月至2007年9月,采用四种不同的方法进行优化复制:

(1)用股票价格序列进行优化复制(即按(4)式进行优化复制);

(2)用差分序列进行优化复制(即按(5)式进行优化复制);

(3)从股票池中剔除非沪深300指数成分股,并用差分序列进行优化复制;

(4)在第3种方法的基础上,针对二八现象做进一步改进,调整优化组合中大盘股和中小盘股的权重比例。

假设市场存在反向套利机会,中国人寿对其持有的股票进行套利操作,买入1 000份沪深300指数期货合约,并通过优化复制来构建需要卖出的股票组合。已知沪深300指数期货的合约乘子为300,2007年9月28日沪深300指数的收盘价为5 580.81点,由${\displaystyle \sum _{i=1}^{{\rm N}}}$PiTYi-ITMA=0,可以算出需要卖出的股票组合总市值1,674,243,000元,约占总持仓市值的2.890%。

本研究分别采用上述四种方法进行优化复制,经过优化,需要卖出的股票数分别为41只、47只、36只和36只。四种不同的优化复制方法所构建的优化组合如附录2所示。

本文把2007年10月作为检验期进行跟踪效果的检验,比较检验期内优化组合相对指数的累积误差。并计算累积误差的主要统计指标,包括均值和极差,如图1和表1所示。

优化组合相对指数的累积误差的均值绝对值和极差越小,其跟踪效果越好。

摘要：在传统的二次规划模型基础上,从中国内地股票市场的实际情况出发,建立基于现货卖出反向套利的指数复制模型。在此基础上,对股票选取方法进行了一定的探索,对指数复制模型做出改进。最后,以中国人寿保险股份有限公司为例进行实证研究,对不同方法的跟踪效果给出实证结论。

关键词：指数复制,套利,实证研究

参考文献

[1] Neubert A S. Indexing for maximum investment results. Glenlake Publishing Company Ltd Press, 1998:1—357

[2] Rudolf M, Wolter H J, Zimmermann H. A linear model for tracking error minimization. Journal of Banking & Finance, 1999; (23): 85—103

[3]Bamberg G,Wagner N.Equity indexreplication with standard and ro-bust regression estimators.OR Spectrum,2000;(22):525—543

[4] Shapcott J. Index tracking: genetic algorithms for investment portfolio selection. Working Paper, Sept 1992: 1—16

[5]Pra P D,Runggaldier W J,Tolotti M.Pathwise optimality for bench-mark tracking.Working Paper,Oct2002:1—23

[6] Dose C,Cincotti S. Clustering of financial time series with application to index and enhanced index tracking portfolio. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, Sept 2005: 13—16

基于网格的数据传输与复制技术研究 第2篇

所谓数据复制,就是将数据库中的数据资源复制到一个或多个不同的物理站点上。数据复制技术可以有效地保证目标数据库与源数据库的中数据的一致性。

1.1 访问地有效性

我们在进行数据处理里,有时候受到网络的限制无法使用广域网WAN,为了可以继续访问本地数据,我们可以采用数据复制技术。在复制时,用户可以直接在本地讯问数据,非常方便,而不用通过数据库之间的网络连接来获取用户需要的数据资源。

1.2 缩短响应时间

数据复制可以缩短数据请求的响应时间,其原因如下:

1)由于数据复制的请求是在本地服务器上进行的,不需要访问网络,所以检索速度更快。

2)在本地服务器上处理数据减轻了中心数据库服务器的负担,同时也缓解了对处理器时间的争用。

1.3 事务的完整性

确保每个数据库始终保持事务完整性是任何复制系统都面临的挑战。Replication Server和SQL Remote按以下方式复制事务日志的各个部分,因此在复制期间可保持事务的完整性。

Mobi Link合并多个已提交的事务中所做的更改。这些更改以单个事务的方式应用到另一数据库中。

1.4 数据的准确性

我们在数据复制时,要使整个系统中的数据保持一致,提高数据的准确性。复制系统在整个体系中将工作时所做的改变以准确无误的方式复制到其他站点上,但是不同的站点在同一时间拥有不同的数据副本。

2 数据复制的分类

在数据复制技术中,复制配置和复制类型是两个重要方面,是区别不同复制技术的主要指标。配置,指的是有多少个源服务器被复制到多少个目标服务器,包括一对一复制、一对多复制、多对一复制、多对多复制。复制类型,指的是程序如何在两个系统之间进行数据同步,一个复制解决方案可能根据计划好的时间间隔来使数据保持同步,也可以用同步复制或异步复制的方式连续进行数据复制。数据复制类型主要有以下几种:

1)同步复制

在一个同步复制环境中,为了确保目标系统上最高程度的数据整体性,数据必须在主系统完成写入之前被写入到目标系统中。一方面,同步复制使得无论何时,目标系统上的数据都与源系统数据完全相同;另一方面,同步复制也可能导致源系统的性能延迟,尤其是在两个系统间的网络连接速度比较慢的情况下,延迟问题更为严重。

2)异步复制

在异步复制时,复制软件会对数据进行排队,然后在网络可用期间在系统之间批处理地传递改变的数据,源系统在执行前不会等候目标系统的确认。为了保持数据的完整性,有些解决方案将同步和异步复制操作组合在一起:当发生通讯问题时,同步复制会转为异步复制;当通讯问题解决后,又会转回同步方式。

3)计划复制

对有些用途而言,连续的复制不是理想的方案,采用计划复制更为适宜。在这种复制方式中,变化的数据将按预先设定的时间间隔被同步复制。

数据复制技术的应用范围非常广,不同的范围内,复制的目标数据、数据复制粒度及重要技术都有很大差别。如分布数据库、分布对象和移动计算等,这些应用领域和分布式储存关系非常密切。分布数据库系统的关键技术是非常有效的数据复制技术,它可以帮助我们有效地提高数据库系统的性能,如增强系统容错能力、改善数据访问性能和实现数据系统的负载平衡等。

由于移动环境下网络带宽低、速度慢。如果采用数据复制技术,可以根据当前用户的访问需求和分布情况,进行动态数据复制。这样做的好处是:可以使移动用户就近访问并复制所需的数据,大大提高访问的性能。

3 数据网格中的数据复制技术

为了改善数据网格系统性能,我们在网络系统中大范围地使用了数据复制技术。与传统分布式系统应用领域中的复制相比,数据网格中的复制技术在复制目标、复制粒度、复制关键技术等方面表现出独特性质。数据网格系统中,采用数据复制技术的目的是为了节省网络带宽、减少系统的访问时间等。在使用数据复制技术时通过数据在网格中的流动,实现数据网格系统的性能优化,也就是根据用户的访问需求和数据网格系统的数据特征自动将数据流复制到不同的网格节点或服务器上。

3.1 在网格中数据复制的特点

数据复制技术可以多个服务器上建立数据备份,如果我们在操作过程中发现某个服务器中的数据出错,就可以使用其他服务器进行操作,这样可以提高数据的准确性和数据的可用性。数据复制技术为了提高使用效率,降低传输负载,一般都会将远程服务器中的数据复制到本地服务器,让用户就近访问并复制所需的数据,大大提高访问的性能。但是,网格中的数据复制技术与分布对象等、分布数据库中的复制技术相比,还有一些问题要注意改进。

1)在数据系统中,用户可以把数据存储为一般文件、XML文件及各类数据库文件等;

2)而在数据网格系统中,需要充分考虑网络开销,这和数据库、分布对象系统选择副本时是不同的,只在减少网络开销,才能提高使用数据的速度;

3)在数据网格系统中,由于网格环境是呈动态性的,而且数据副本的数量可达几百甚至更多,存在巨大的数据量,为了对副本进行有效管理;我们必须采用合理的动态副本创建策略才能满足要求;

4)一方面,数据网格系统中的数据量巨大,且操作频率很高,整个文件的内容会被一个操作改写。这和传统的数据库中副本同步时几个小事务的操作有着很大的不同;而另一方面,数据网格中的数据广泛分布和复制在WAN上,更加灵活,一般的保持副本一致性算法并不适用于此。

3.2在数据网格中对复制系统的相关需求

根据网络系统特点和对数据复制技术的分析,我们在使用数据网格下的数据复制系统需要注意以下几点需求:

1)动态性:在创建副本时,复制系统可以按需动态创建副本和删除副本;

2)适应性:复制系统需要考虑各种网络问题,如本地网速、用户网速以及访问失败等多种情况;

3)安全性:在创建副本时,应保证用户数据访问的安全,不让有图谋的他人进入;

4)有效性:复制系统创建副本时必须考虑资源和时间的开销,用自己能利用的资源设计出最佳方案;

5)灵活性:复制系统能够根据操作需要,灵活创建、删除和管理副本。

3.3 数据网格复制

Globus中数据管理的另一个基本服务是复制(replica man-agement),Globus中数据的复制管理主要是针对远程的大型数据库文件进行访问。replica的原意是指复制品,即在文件复制时要与其本身保持一致性。为了满足这个要求,在复制管理体系结构中,必须要有一个支持WAN的分布式数据库。这样就可以在对文件复制时进行修改。同时,在原子操作时对文件进行加密。

在Globus项目中没有采用复杂的分布数据库。Globus中的复制管理服务实际上没有按照“replica”的一般语义进行实现,而是对“replica”语义放宽了限制,对于文件的多个复制操作,Globus的复制服务不会主动执行任何操作来检查确保文件的一致性。而当用户在复制一个注册的逻辑集合文件时,则需要由操作来保持数据文件之间的一致性。

在分布式计算的环境中,有时会遇到计算失败,或网络问题,这就给我们的复制管理服务提出了更高的要求,可以快速从错误中回复,并保持数据的一致性。在Globus的复制管理服务功能中只能够保证注册文件的一致性,但不能保证存储在复制管理服务中信息的一致性。

Globus复制目录服务可以使科学应用程序快速地进行数据访问,它是Globus复制管理的核。其工作原理是智能地把部分相关数据放置在离科学应用程序最近的位置。复制管理服务的功能主要包括:注册新的拷贝到复制目录中以、创建全部或部分文件集合的新拷贝、允许用户查询复制目录来找到部分或全部文件集合的拷贝。

4 基于网格环境中的数据复制具体实现

在网格环境中,我们在数据复制前要对具体问题进行具体分析,做好规划与设计。这就需要我们在设计时必须确定出需要复制的数据对象、数据库站点及类型、冲突解决方案、同步方式等内容。从而设计出一套详实并能满足实际业务需求的合理方案。在进行详细的规划与设计后,我们就可以按计划实现数据复制,具体操作如下:

1)创建数据复制站点;

2)创建组对象;

3)配置合理、详实的解决冲突方案。

下面,我们举例说明相关操作。我们会设置主控站点和共享数据表各两个,采用多主控站点复制方式。

主控站点分别为处理站点(handle.world)和解释站点(ex-plain.world);数据表分别为测区(region)和测线(line)。

1)用系统身份进行登录并访问主站点数据库。

2)为每个复制站点创建新用户,并为其授权复制管理员身份,其主要任务是负责创建并管理复制的站点,其代码如下图所示:

3)指定本站点的propagator,其主要职责是将本地的最新数据传播到其他站点上,完成任务。

4)指定本站点的receiver,其主要职责是接收其他站点上的propagator传输过来的数据,其代码如下图所示:

5)为了提高运行速度,我们需要定时清除已经加载的事务,在本例中设定每小时清除一次。这样做的目的是避免事务队列过长。

6)调度数据库链接

我们用同样的方法法创建处理站点(handle.world)和解释站点(explain.world)。创建的过程如下:首先,需要先在各个主控站点之间建立数据库链接,我们需要先建立一个公用的数据库链接,让它为其他私有数据库链接提供服务。同时,我们需要在解释站点(explain.world)上建立与处理站点(handle.world)的数据库链接。其次,我们要为每个数据库链接定义系统调度的时间。

5 解决数据复制中的冲突问题

在进行数据库系统和应用程序设计过程中,设计者会考虑到冲突的问题,在设计时进行优化操作,但是站点之间的冲突问题并不能完全避免。一旦发生冲突,就需要采用冲突解决机制来处理,从而保证各站点数据的一致性。我们可以通过以下几种方法来解决上述问题:

5.1 查看出错命令的具体内容

当出现复制冲突问题时,我们要及时了解哪些数据容易出现冲突。在系统中,静态数据很少出现冲突,发生冲突的主要是一些变化较大的动态数据。了解这一情况之后,我们要根据情况来解决冲突问题。其方法有如下几种,方法1:建立各站点间的优先次序,在数据不一致时,系统以基准站点上的数据为准;方法2:当数据不一致时,系统以某个站点上最新更新的修改为准。

虽然数据库中提供了很多解决方案来避免冲突,如针对更新冲突、删除冲突、唯一性冲突等多种冲突的解决方案。这些方案都有相应的适用范围,用户可以根据具体的业务情况来选择合适的方案来解决冲突问题。除了这些系统中的方案以外,我们还可以通过自定义方案的方法来处理冲突问题。

5.2 比较数据之间的差异

如果遇到一些查询复制出错的语句,使用人工处理同步失败时相对容易。但是当复制错误的命令很多时,就会比较麻烦,使用以上方法难以处理。这种情况下,我们一般会选择忽略失败的复制命令,然后通过比较订阅表的数据之间的差异来解决问题。

基于复制的多元化 第3篇

对于食品安全的问题,不同的学者从各自不同的角度去看待和分析此问题。张云华等从食品供给链中的质量安全问题入手,分析了食品供给链中行为主体间在一次博弈、重复博弈和不完全信息动态的博弈下的战略选择[1];王虎等以利益博弈为视角,认真分析了在食品安全领域中由于相关利益群体的利益对立和冲突而引发的食品安全问题[2];还有姬雄华等从我国的居民消费水平出发,分析了食品安全问题与居民消费水平之间的关系,并认真探讨了衡量人民生活消费水平高低的指数———恩格尔系数[3]。本文针对食品安全监察行为进行分析,拟采用进化博弈理论建立关于政府监察机构与食品企业对食品安全行为的演化博弈分析模型,分析二者在构建食品安全行为的过程中相互制约,相互联系的条件下的稳定状态进行分析。

1 安全行为中的演化博弈分析

1.1 非对称博弈模型

关于食品安全监管的博弈双方,即政府检察机关和食品企业各有两种策略选择,分别为政府监察机关采取监督或不监督,而食品企业对政府监察机关的监督采取重视或不重视策略。因为博弈双方既不是同时选择,且策略选择和得益情况也不对称,因此这时一个非对称博弈。根据2*2非合作重复博弈,其相应的支付矩阵如表一所示。

由表一可知,政府监机构的监控成本为A,由于成本限制,故其不能完全有效地对其进行监督,只能以一定的概率x检查工作;若食品企业对食品安全的重要性有充分了解,则其不管政府是否进行监督都坚持开展食品安全行动,为其付出成本为B,而为此所得到的声誉效益为D,其概率为y;若食品企业为了获取最大利益,而忽略食品安全问题,则一旦被政府监察机构发现被处以的罚款及社会形象受损等方面的成本为E;若政府监察机构流于形式而不去监察,而食品企业也抱着侥幸心理而忽视食品安全问题,则形成的社会成本为C,对政府产生的负收益为G。

由于当今社会存在着种种原因,如诚信缺失等,对食品企业不重视食品安全行为的处罚力度不大,政府监察机构也不重视其声誉损失(即G较小),于是常常出现GA>A-E,这样会对政府监察机构产生促使作用,促使政府监察机构加大监察力度,运用各种手段去约束食品企业的行为。则此时政府监察机构与食品企业群体非对博弈模型如表二所示。

1.2 演化博弈分析

在有限理性条件下的博弈分析,人们当遇到复杂问题时往往是凭着直觉采取行动的,或是对其他成功者的模仿等行为方式,而这种过程往往是不断追寻和学习的过程,因为一开始的策略不一定是最优的,所以在反复的博弈过程中必须得不断学习、尝试和调整,最终寻找到最优均衡的动态过程。在这种过程中,采用高收益策略的群体在整个种群中的比重会慢慢上升,直至达到进化稳定策略(Evolutionary stable strategy,ESS)。描述动态系统的状态变化是演化博弈理论的关键,即模仿者动态(Replicator dynamics)。

由表二可知,食品企业群体的期望收益为:

重视食品安全的收益E11=(D-B)x+(D+B)(1-x)=D-B

不重视食品安全的收益E12=(-E)x

则食品企业群体的平均期望收益为:

政府监察机构的期望收益为:

采取监督措施的收益E21=(-A)y+(E-A)(1-y)

不采取监督措施的收益E21=(-C-G)(1-y

则政府监察机构的平均期望收益为:

食品企业对食品安全行为的复制动态方程为:

根据微分方程的稳定性定理及演化稳定策略的性质,当F'(y*)<0时,y*为演化稳定策略。

当时,F(y)始终为0。即政府监察机构的监控力度达到x*时,任何食品企业对食品安全行为的重视与不重视的初始比例都是稳定的。

当x>x*时,区间(0,1)始终有F(y)<0,因此复制动态方程(3)有两个平衡点,即y1*=0,y2*=1,则F'(0)>0,F'(1)<0。即当x>x*时,y2*=1是全局唯一的演化稳定策略(ESS)。即食品企业群体与政府监察机构良性互动,食品企业加强对食品安全行为的重视程度,逐步达到帕累托最优状态。

当x0。即当x

政府监察机构的复制动态方程为:

根据微分方程的稳定性定理及演化稳定策略的性质,当G'(x*)<0时,x*为演化稳定策略。

当时,G(x)始终为0。即当食品企业对食品安全行为的重视程度达到y*时,政府监察机构的监控力度都是稳定的。

当y>y*时,区间(0,1)始终有G(x)<0,因此复制动态方程(4)两个平衡点,即x1*=0,x2*=1,则G'(0)>0,G'(1)<0。即当y>y*时,x2*=1是全局唯一的演化稳定策略(ESS)。即政府监察机构与食品企业群体良性互动,政府监察机构将发挥其最大的监控作用,逐步达到帕累托最优状态;。

当y0,因此复制动态方程(4)有两个平衡点,即x1*=0,x2*=1,则G'(0)<0,G'(1)>0。即当y

进一步把上述两个群体类型比例变化复制动态的关系用一个坐标平面表示,则食品企业与政府监察机构关于食品安全的非对称博弈的博弈趋势如图三所示。

根据图中的箭头方向不难看出在这个非对称博弈中,x*=1,y*=1和x*=0,y*=0是这个博弈的两个进化稳定策略(ESS),究竟最终会收敛到哪个ESS,取决于初始状态采用不同策略的比例。当初始状态落在区域C时会收敛到进化稳定策略x*=1,y*=1,即系统会收敛到帕累托最优均衡(1,1),即(重视,监督);当初始状态落在区域A时会收敛到进化稳定策略x*=0,y*=0,即系统会收敛到帕累托劣均衡(0,0),即(不重视,不监督);当初始状态落在区域B或D时,系统演化的方向是不确定的,有可能进入区域A而收敛到(0,0),也有可能进入区域C而收敛到(1,1)。

1.3 博弈结论分析

根据演化博弈分析的结果,要是系统以最大可能性收敛于帕累托最优均衡(1,1),即区域C的面积较多,而区域A的面积较少,则应尽量使其纳什均衡取最小值,即(x*,y*)要较少。

从结果中我们可以看到,政府监察机构以的概率去监督食品企业,而食品企业对食品安全行为的重视的概率为。博弈的稳定策略与A、B、C、D、E、G有关。

(1)从政府监察机构的角度来说。首先,如果监控成本A增加,则y*减少,即食品企业对食品安全行为的重视将越来越低;其次,C、G增多,则y*增大,这时因为民众对政府的期望加大,则政府承受的压力也就越大,当然所承受的负效益也就越大,在这种情况下,政府监察机构为了自身效益,就会加大监控力度和监察概率,这使得食品企业会根据政府监察机构的行动来决定自己的行为,作为理性人,食品企业肯定知道当政府监察机构的监察概率x>x*时,它自己的最优选择是重视食品安全行为,所以y*增大;最后E增大,则y*增大,即如果政府监察机构加大对食品企业的违法行为的惩罚,故食品企业为了减少这种不必要的开支而加强对食品安全行为的重视程度。

(2)从食品企业的角度看。若B增加,则D就增加,E就变小。即若食品企业出于对自身利益的考虑而加大对食品安全行为的重视成本的投入B,则因此而带来的声誉效益D就越大(D>B,否则企业会因为无利可图而忽略安全问题),这样所承担的负面效益E也就越小,政府监察机构的监控力度也将降低,即减少。

2 建议

(1)鼓励公众积极参与监督。因为食品安全是公众的共同目标,公众也是最终的直接收益者,食品安全更是公众应享有的权利,应该积极鼓励大家参加监督,使公众利益得到最大化。监督这不仅仅是针对食品企业,还应包括政府监察机构。安全问题一旦出现,不仅食品企业要承担所有法律责任,而且政府监察机构也不能例外,因为这其中也包括他们的失责问题。

(2)加大对食品安全问题的查处和惩罚。从上面的模型中我们可以看出,食品企业忽视食品安全问题的主要原因是为了追求预期成本最大化,针对这点,政府监察机构可以加大对不法企业的惩罚预期成本,当然一定高于不法企业的预期成本,使不法企业无利可图。为此,我国应强化市场监管制度,完善食品安全法律体系,对安全问题的产生要追本溯源,从根本上加大处罚,对相关人、事一概严查。

摘要：食品安全问题是当前民众关注的焦点之一,它关系到我国的国计民生。近年来食品安全问题不断出现,这对于食品企业提出了更高的要求,对政府监察机构加大了压力。运用演化博弈论的方法,建立政府监察机构与食品企业对食品安全行为的进化博弈模型,对该条件下食品安全行为的稳定状态进行分析。讨论政府监察机构与食品企业在相互作用的过程中决策的选择,并提出关于食品安全的保障建议。

关键词：食品安全,演化博弈,复制动态,演化稳定策略

参考文献

[1]张云华,孔祥智,杨晓艳,罗丹.食品供给链中的质量安全问题的博弈分析[J].中国软科学,2004,(11).

[2]王虎,李长健.利益多元化语境下的食品安全规制研究——以利益博弈为视角[J].中国农业大学学报,2008,(03).

[3]姬雄华,李录堂.食品安全问题与恩格尔质量系数[J].农业现代化研究,2005,(11):465-467.

[4]李艳波,刘松先.食品安全供应链中政府监管部门与食品企业的博弈分析[J].工业工程,2007,(01).

[5]李军鹏,傅贤治.基于市场失灵的食品安全监管博弈分析[J].中国流通经济,2007,(07).

[6]谢识予.经济博弈论[M].上海:复旦大学出版社,2003.

[7]徐雯,刘幸.建筑节能激励政策的演化博弈分析[J].武汉理工大学学报,2009,(02).

一种基于P2P的文件复制策略 第4篇

P2P(Peer-to-Peer)是一种点到点的对等网络架构。在这种体系结构中的每台计算机都可以同时充当客户机和服务器两种角色。P2P技术除去了集中式服务器,使节点之间可以直接交换资源和服务,由于这种技术可以重构分布式系统,因而被视为当前最有潜力的网络技术之一,涌现出了诸如Guntella,Bit Torrent,Bit Comet,e Mule,PPlive等文件共享系统。

为了使P2P文件共享系统得到更好的下载速度,开发者采取了各种策略。从程序设计者角度采用了多线程编程方法,并支持断点续传。在含有文件服务器的基于分区结构的集中式管理模式下,在P2P检索到资源后,索引服务器会把拥有被请求资源的Peer的列表返回给请求者,此时该请求者便可以开始下载该资源文件。在实际应用中,资源拥有者往往很少,极端情况下仅有一个,此时下载速度就相当慢。一旦客户开始下载,如果在下载完成之前资源拥有者离开了系统,下载者便不能得到完整的资源,必须来解决这个问题。

1 多线程下载技术及性能分析

1.1 多线程技术

线程是进程的一个实体,是被处理器调度和分配的基本单位。线程自己不拥有系统资源,但它可以与同属一个进程的其他线程共享进程的全部资源。多线程是指程序中包含多个执行流,即在一个程序中可以同时运行多个线程执行不同的任务。也就是说在一定程度上实现了一个进程内部并行运行的效果。

文件下载软件一般采用多线程下载技术。这是因为网络的传输速率相对于处理器的处理能力来说实在太慢了,如果采用单线程来下载,大量时间会花在等待文件传输上。而采用多线程下载在某种程度上实现了并行下载。而不会由于等待文件的传输白白浪费了处理器时间。是否具有多线程下载技术,能支持多少个线程同时下载成为了衡量一个下载软件性能的重要因素。

1.2 程序设计

本测试程序分为服务器和客户端两部分,在Windows下采用MFC中的CAsync Socket类和CWin Thread编写。服务器类主要负责监听Socket等待客户的连接,每当有新的客户连接进来请求下载文件的时候就创建新的线程,与其通信传送文件的相应部分。主要由三个类构成,CListener Socket,CConnecor Socket,CSocket Thead。CListen Socket负责监听,等待客户的连接,在On Accept函数中接受客户的连接并建立新的线程进行通信。CConnect Socket负责通信,根据客户请求的文件块传送相应的文件。CSocket Thread是继承自CWin Thread的线程类,用来创建一个Windows的UI线程类。

客户端的程序则是根据用户设定的线程数目,建立相应的线程来连接服务器程序,并通过同时下载不同的文件块部分,共同协作完成整个文件的下载。主要由两个类构成CConnect Socket、CSocket Thread。CConnect Socket负责通信,根据需要请求相应的文件块代号传送给服务器。CSocket Thread是继承自CWin Thead的线程类,用来创建一个Windows的UI线程类。

1.3 性能分析

通过利用外网从校园网的服务器下载文件,所得结果如表1所示。

从表中可以看出,随着线程数目的增多,下载速度也是相应增大。基本上两者关系成正比。正好体现了TCP连接对链路使用的公平性。如果使用的线程的数目相对于该链路上的总连接数目来说很小,所呈现的正是我们的实验所呈现的结果,即使用N个线程创建N个连接,将得到约为单线程下载时候N倍的速度。

2 资源策略及性能分析

经过上面的分析可以看出,线程数目越多的下载速度越快,但是考虑到在P2P系统中一般都限制了Peer提供服务时的线程数,另外线程的切换也要耗费CPU时间,更为重要的是由于P2P系统的随意性,独一无二的资源提供者的离开,会给下载者造成不能得到完整资源的后果,由此提出复制资源策略。

该策略的思想是在P2P网络模型中,当某个资源的提供者很少的时候,该资源提供者自动选择系统中距离其很近的空闲peer,并把它所共享的资源或者资源的相应的块传送到它选的空闲Peer上,下载者同时从它和它所选的Peer上下载。由此增多了可用于下载的线程,并把它们分布在不同的Peer上,减少了线程的切换所耗费的时间,提高了下载的速度,大大减少了下载者不能下载完整资源的可能,图1展示了一个基于本地子网的实现过程。

首先资源下载者Peer C通过Internet连接资源提供者Peer S,请求相应的文件,并告知资源提供者需要提供复制资源服务,接着Peer S通过在本地子网内发送一个广播请求,获得本地连接相对空闲的Peer列表,并传送Peer C所请求的文件到这些空闲的Peer上,在本图中为A,G,E。然后S发送拥有该资源的Peer列表给C,最后由C连接A,G,E,以及资源提供者S一起完成文件的传送。下载结束时由C告知这些参与节点下载完毕的信息,所选的空闲节点删除相应的复制资源。

当资源提供者不处于一个子网时,例如它是一个独立的站点,此时它的实现过程就不是发送一个广播请求,而是直接向服务器发送一个获取临近peer列表的请求。当获得列表后,该提供者向列表中的节点发送连接空闲查询,获取空闲peer列表,并将资源整体或者分块传送到相应的节点上,并通知请求者,从自己和它选定的节点上下载完整的资源文件。

2.1 程序设计

该测试程序依然分为服务器和客户端,采用MFC中的CAsync Socket类和CWin Thread类编写。服务器端基本没变化,只是在客户端里面建立线程连接不同的服务器,并行获取不同的文件块,以完成整个文件的下载。

在实际应用中,资源共享者应根据周围Peer的实际情况,选择较为空闲的Peer,并传送资源给这些空闲Peer,然后把这些Peer的信息发送给下载者,下载者便可以与资源拥有者,以及它选定的peer进行连接下载资源。下载完成后,选定的Peer删除掉资源拥有者传送的文件。由于大文件会占用很多的存储空间,所以也可采取将文件分块地传送到所选择的空闲Peer上,但是要保证这些文件块可以组成完整的文件,以防资源拥有者的退出对下载者造成的影响。

2.2 性能分析

为了便于与多线程的相比较,特意把同一文件的下载结果放在表2中。

从表2可以看到,相对于多线程下载,进行资源复制后下载速度有了大大提高。这里首先是因为在一般的P2P系统中对Peer的服务端的连接数目的限制,即限制了客户在单个Peer上可以开的线程数目,而在复制资源策略中,由于增加了可以连接的Peer的数目,所以相当于无形地增加了客户可以下载线程的数目。下载速度也相应于所提供服务的Peer的数目成正比。当下载线程数目增大到一定数量的时候,在继续增加线程的数量并不能提高下载速度。这是由于在该网络中,减少线程切换的时间与网络传送的时间相比来说实在是太小了。如果在选定的网络环境中,例如局域网环境中,当线程切换所花费的时间与网络传送所花费的时间不再是可忽略时,该策略必将大大提高下载速度。

3 结论

资源复制策略很好的解决了在P2P应用中由于资源提供者过少,下载速度慢的问题。由于多线程的频繁切换会占用一定的时间,以及一般的P2P系统中对于P eer端的用于提供服务的线程数目的限制,因而下载速度并不会很理想,而该策略等于在某种程度上加多了下载线程的数目,并减少了频繁的线程切换,因而大大改善了下载速度。

本文提出了一种P2P系统中复制资源策略,解决了因为P2P系统中资源提供者太少而引起的下载速度过慢的问题,以及资源提供者在下载者完成下载之前就离开系统,造成下载者不能得到完整资源文件的问题。

参考文献

[1]张宇翔,杨冬.P2P网络中Churn问题研究[J].软件学报.2009.

[2]杨彬.分布式P2P网络中基于索引的资源发现研究[J].网络与通信.2009.

[3]熊伟,谢冬青.一种非DHT查找方式的结构化文件共享模型[J].计算机研究与发展.2009.

基于复制的多元化 第5篇

1.1 医疗行业容灾备份的紧迫性

随着医疗信息化建设的持续推进, 医院管理信息系统 (HIS) 、检验信息系统 (LIS) 、影像信息共享系统 (PACS) 、电子病历系统 (EMR) 等广泛应用于临床, 为日常诊疗活动提供了越来越多的便利性。然而, 医疗卫生行业的特殊性决定了数据必须零丢失, 信息系统必须7*24模式不间断运行。如何避免医疗数据遭到破坏;在灾难发生后, 如何保护数据不受破坏, 如何快速恢复业务应用?构建容灾备份系统已经成为医疗行业人的共识。

1.2 基于日志复制技术的容灾备份现状

容灾备份的关键技术在于数据同步。Oracle做为全球知名的数据库厂商, 提供了三种基于日志复制技术的容灾解决方案:Data Guard、Golden Gate和Oracle Stream。三种复制技术比较如下表1-1所示:

可见Data Guard技术能做到数据零丢失, 具有管理简单、支持全库数据复制、能借助standby库建立数据隔离报表分离, 减轻主数据库压力等优势;并且其物理备份库日志复制效率高, 并且可对所有的DDL, DML语句进行复制, 因而是Oracle推荐的灾难恢复及高可用性的解决方案。本文也将基于Data Guard+物理Standby复制技术应用在医院的容灾备份系统建设。

2 Data Guard容灾方案分析

2.1 Data Guard容灾方案介绍

典型的Data Guard容灾解决方案中, 容灾环境的ORACLE实例实时或定时接收日志并重演该日志, 保持与生产环境的ORACLE实例数据同步。容灾中心布署等同生产中心的应用环境。一旦生产中心应用层故障, 或ORACLE实例故障或两者同时无法提供服务时, 可自动或手动转到容灾环境获取客户端所需服务。

2.2 Data Guard容灾方案缺陷

Data Guard在高可用性方面表现出色, 但其物理备用库的不足也是明显的:

(1) 数据恢复与查询服务并存冲突。备用库在恢复状态下无法提供查询服务, 须转换为只读状态才能访问, 但此时可继续接收日志, 却不能即时归档恢复。若生产端此时不幸宕机, 则备用库不得不先加载只读状态时间段的日志后才能切换接管生产端任务。这样就会造成容灾切换时间的延迟。

(2) 物理备用库不能持续提供读写状态下的服务。不能分担主库的测试、报表压力。

因而需要在Oracle Data Guard的基础上, 对其进行改进。

3 改进的容灾解决方案

本文将借助Logminer日志分析工具, 定时分析并提取主库归档日志中的DML操作, 将其网络传输并应用到新建的备份数据库2。备份数据库2就可以作为一个近实时的主库的拷贝来提供测试程序, 查询报表等任务了。

3.1 改进系统总体方案

改进后的容灾系统总体方案如下图3-1所示。容灾端建有两个备份库分别对应生产端传送来的Data Guard在线日志及Log Miner归档日志, 分别用于容难切换及查询测试, 互不冲突。

3.2 改进后方案评价

为验证本文所提出的容灾备份方案有效性, 必须对其进行全面的性能评估。然而业界公认的异地容灾系统性能指标RTO、RPO却不易进行实际测试。因而只能根据一般软件的性能指标要求, 测试其在特定负载及配置环境下程序的响应时间和吞吐率。

3.2.1 测试环境及工具

IOmeter作为一款微软提供优秀的免费存储系统性能测试工具, 通过不同的参数设置可以模拟出存储系统在使用时的I/O性能、CPU使用率、系统响应时间。本次测试选用IOmeter1.0版本。

一台PC机 (windows xp, 2GB内存) 安装IOmeter, 作为测试控制器。测试机器选PACS服务器 (Windows Server 2003 R2, CPU为E75020 1.87GHz, 32GB内存) , 安装Dynamo负载生成器。两机器处于带宽为100Mb/s的同一个局域网内。

3.2.2 测试策略

为了测试加载异地容灾系统后对生产环境性能的影响, 可设置多种测试策略, 考察生产服务器的相关性能指标变化。测试策略分四种:100%顺序写、100%随机读写、100%顺序读、100%随机读。读写数据大小均从0.5MB倍增到64MB。

由于所要测试的PACS服务器处理的数据主要是影像检查类图像, 因而以读写数据做为主要测试方式。该院单日产生的PACS数据量单张图像大小在0.1MB~3.2MB之间, 单人次图像大小在1.87MB~15MB之间, 所有影像检查设备并行工作同时产生的数据量为61.87MB。因而测试数据从0.5MB依次倍增到64MB, 可以较为准确地模拟出传单张、传单人次以及各PACS工作站并发工作时服务器的性能。

测试步骤:由测试控制器按照测试策略, 分别向测试服务器发送负载指令。测试时间为2分钟。测试时间选在PACS服务器空闲时段, 尽可能避免实际业务操作对测试服务器性能的影响, 保障测试数据的准确性。

3.2.3 测试结果分析

本次测试所设计的四种策略下, 加载容灾系统的应用服务器均取得了不错的性能。按影响程度大小来分, CPU利用率受容灾系统影响最大, 其中100%顺序写的CPU利用率平均提高了1.82;其次是平均响应时间, 100%随机读写的平均响应时间最高到达11.53ms;而I/O吞吐量几乎不受影响。同时CPU利用率受数据大小、读写方式影响较大;平均响应时间受数据大小、读写顺序随机性影响较大。

可以得出本项目的容灾备份系统方案对生产中心的性能影响总体较小, 总体性能较好。

4 实践案例

4.1 案例需求

我院作为一家三级甲等专科医院, 现有四套核心应用系统:HIS、EMR、PACS、LIS, 除LIS服务器集应用服务器与数据服务器为一身外, 另外三个系统均采用了双机热备挂载RAD5存储器的HAC架构。没有专有的数据备份系统, 只有各系统依靠Oracle数据库提供的RMAN工具做本地数据备份。

目前的架构做到了服务器、存储设备的双保险, 建设了冗余网络, 磁盘阵列存储, 操作系统自动备份与恢复、启用UPS不间断电源等措施可保障生产中心在单服务器硬件或操作系统崩溃、网络单链路不通、存储单硬盘故障、临时停电时仍能正常运行。但医院信息系统容灾备份还存在如下问题:

1、利用RMAN自动按天备份, 只能保存某一固定时点的数据, 当数据库系统崩溃需要恢复时, 将会耗时数小时甚至天的时间, 并且有可能恢复失败。且极有可能丢失最近一次备份以来的业务数据。

2、数据备份在本地服务器或存储中, 当服务器或存储硬件故障或整个数据中心遭遇灾难时, 数据将全部丢失。

3、数据恢复耗时长, 对医院信息系统的业务连续性是一个严峻的考验。

4、数据恢复工作需要专业的DBA现场进行, 其恢复水平的好坏取决于DBA是否经验丰富。增加了DBA工作负荷、维护难度, 还会由于备份时的误操作或漏操作导致备份副本不可用, 因此影响容灾备份工作的可靠性。

4.2 系统实施

容灾系统总体架构为生产中心四套主要信息系统产生的数据通过TCP/IP网络源源不断地传送并应用到容灾中心, 以保持两端数据一致性;该四套信息系统每天分四个时段传送归档日志并应用到备份库, 作为分担生产库负载之用;同时容灾端配备专用备份服务器, 按策略集中备份生产中心重要数据库。

4.2.1 Data Guard同步模块的实现

(以PACS系统数据库服务器为例)

首先, 生产库打开Forecd Logging强制日志模式, 并设为归档模式, 最大性能模式。执行以下语句实现:

SQL>alter database force logging;切换到强制日志模式。

SQL>alter database archivelog;--改为归档模式

其次, 配置TNSNAMES.ORA文件

指定ORA198为fal_client的SID, dg为fal_server的SID, 用于容灾切换时。在tnsnames.ora配置文件中添加

另外还需相关配置初始化参数。另外在备份库1中进行同步, 执行以下语句:

4.2.2 Log Miner数据同步模块的设计与实现

Log Miner数据同步子系统的框架图如下图4-1所示:

由控制台 (可以安装在源服务器上) 事先进行Log Miner的同步配置, 配置好源数据库、目标数据库、Log Miner同步时间等基本信息。本项目中 (以PACS数据库radinfo实例为例) , 一天大概生成3个大小约为50MB的归档日志, 因而可设为一天三个时段 (04:00、12:00、20:00, 即每隔8小时) 开启一次Log Miner日志分析任务, 这样就可以将对生产系统的性能影响降至最低。Log Miner定时读取v$logmnr_contents视图中的REDO_SQL及UNDO_SQL中的SQL信息, 通过JDBC驱动连接源数据库与目标数据库, 目标数据库依次执行传送到的SQL语句, 保持两端数据同步。

本模块的实现依赖于Oracle JDBC编程环境, 所以首先要安装JDBC驱动包, 配置JAVA运行环境。并实现JDBC与Oracle数据库的连接。然后定时加载归档日志, 运行Log Miner日志分析并生成动态SQL功能整合到JDK中, 以JDK驱动目标数据库读取并应用生成的动态SQL。

主要有四个子功能模块 (类) 组成:

(1) Init.java:程序入口方法;

(2) Sync_data.java:数据同步模式的核心类, 用于生成数据字典, 读取归档日志, 生成SQL语句传输到目标数据库并执行。

(3) Data_operate.java:操作库基本操作类。

(4) Configure.java:配置类, 配置源目标数据库、数据字典, 归档日志路径等.

5 结论

全文围绕“基于日志复制技术的容灾系统研究与应用”的建设目标, 立足该院生产活动实际, 分析容灾关键技术, 进行容灾方案改进。对现有的资源进行整合, 对现行业务系统基本不改动, 以较小的代价实现了信息系统业务保障的大提升, 最终取得了项目的成功。该项目对于一般医疗机构或中小型企业具有很强的针对性和现实性。

本文在以下方面进行了有新意的探讨:

●通过比较深入地研究Oracle Data Guard的构架及原理, 并将其与物理备份库相结合, 应用在中小型医院容灾系统中, 具有很好的实际工作意义。

●为满足备份数据库实时可读写要求, 解决Data Guard物理备份库不可实时读写问题, 提出了Logminer+JDBC驱动包方式同步另一个备份数据库来达到需求。并对改进后的方案进行了可行性研究及实施。

本项目实施验收以来, 运行稳定, 得到了相关人员的认可, 应用价值较高。但是信息系统容灾不单单是个技术实施范畴, 更应引起我们关注的是容灾系统的日常管理与监视工作。因而接下来我们更应加强日常的巡视管理工作。

参考文献

[1]郑蕾, 翁盛鑫, 黄影.医院信息系统客户端的安全管理和实践[J].医疗卫生装备, 2010, 31 (3) :62-63.

[2]潘立江.基于Oracle数据库的容灾系统的研究[D].东营:中国石油大学, 2008.

[3]Oracle Data Guard以最低的成本实现最好的数据保护.Oracle白皮书, 2004.

基于复制的多元化 第6篇

CTcP (Computer to Traditional Plate) is one kind of CTP (Computer to Plate) technique which has a good capability to the conventional presensitized plate[1]. It combines the advanced digital prepress technique with traditional CTF (Computer to Film) process, exposures the plate with ultraviolet light of 360 to 450 nm wavelength. Utilizing flatbed exposure technique and maglev driving system, CTcP platesetter works smoothly and precisely, providing accurate imaging quality[2]. With the advantages of simple operation, good compatibility to digital workflow, low cost, good dot reproduction quality at a relative low imaging resolution, CTcP technique has a wide range of applications in books and magazines, newspapers and commercial printing markets[3]. The traditional CTF plate-making process requires many manual operations, such as stripping, burning and retouching processes, the complicated procedure brings complex variables, poor process control and high production cost.

In printing reproduction process, the change of dot area is a critical factor for the print quality, as this change would lead to tonal and color shifts, and should be monitored in the reproduction process. The simplest control parameter for halftone value transfer during printing is the measurement of the dot area percentage in the halftone patches of the color control bars printed along with the image[4].

2 Experimental

2.1 Experimental conditions

Equipments: Creo Delev 800V3 imagesetter (Max. resolution 2540dpi) , HQ-800 inline film processor, BasysPrint UV-Setter 731 platesetter (Max. resolution 1524dpi) , Daxiang TS/VPF 32-h-2 vacuum frame (vacuum time 60S) ; Wangchang Grafmac PS 5300 plate processor (develop time 12s; conductivity of developing solution 4.1 s/m) .

Materials: Fuji VP positive presensitized plates, with 0.27mm thickness.

Measuring instruments: X-rite icPlate II plate tester, X-rite 361 TX densitometer.

Software: Harlequin RIP 6.0 (screening: AM; dot shape Euclidean, screen angle 15°) , Microcal Origin 6.0, TECHKON SpectroPlate Connect.

Linearization and dot gain compensation curves were added to the RIPing process in CTcP process; linearization has been done before imagesetter outputting film positives in CTF process.

2.2 Test form

A test form with cyan image was designed for measuring and monitoring of the change of dot percentage, as shown is Figure 1. Each tone scale is indexed in 5% steps from 5% to 95%, along with highlight (1%, 2% and 3%) and shadow (97%, 98% and 99%) patches. The tone scales are used to measure the dot percentage, the data can be used to construct dot gain curves. Each tone scale is accompanied by a vignette, where the tone is gradually changed from 0% to 100%. the vignette is evaluated for any signs of banding, which is an objectionable, abrupt change in the tonal gradation. 8 sets of such tone scales and vignettes were arranged in different place to test the uniformity of plate imaging. The background with 50% dot percentage was used to test the middle tones reproduction of entire plate.

2.3 Experimental Plan

Considering the experimental conditions and the relationship of imaging resolution, screen ruling and tone values (which would be detail analysis in this paper later) , 6 kinds of cases were tested, as shown in Table 1.

3 Results and Discussion

3.1 Dot reproduction of CTcP processes

Figure 2 shows that when imaging resolution is constant as 1524dpi, using finer screen would cause more dot gain. When the screen ruling is increased, the size of each dot would be decreased, and the number of dots in unit area would be bigger with a larger total circumference of dots, so the dot gain (negative) is also increased[5].

The dot gain curves of 175lpi and 150lpi are in a similar change tendency. The smoothness of the curves show good dot reproduction attribute.

When the tone value is about 50% ( about 55% for file dot area) , the shape of dot closes to square, caused an tonal erratic increase in tone value due to dot contacting.

3.2 Dot Reproduction of CTF Processes

The dot gain curves of the four cases in CTF process were shown in Figure 3.

The dot gain curves with 175lpi screening ruling are much smoother than 150lpi, showing that higher screen ruling helps smooth tones transition.

For identical screening rulings, the dot gain curve at 2540dpi resolution is close to that of 1254dpi resolution, with the former a slight higher dot gain. However, the impact of resolution on dot gain are much less than that of screen ruling.

The dot gain curve of cases 5 shows an unsatisfactory tone reproduction.

There are also tonal jump in the middle tone areas in four cases.

3.3 Discussion

Figure 4 are the polynomial fit curves of the cases with 175lpi screen ruling. In the areas with dot percentage below 50%, the dot gain curves are very close to each other, but in the areas with dot percentage above 60%, the curves of CTcP and CTF processes are much different. In the areas with dot percentage above 70%, CTF curve is smoother , results a richer tone gradation.

Figure 5 are the polynomial fit curves of the cases with 150lpi screen ruling. In the areas with dot percentage below 50%, the dot gain curve of case 2 is smoothest, then case 6 follows; in other areas case 6 is best, then case 2 follows. In the whole tonal range of the reproduction, case 4 shows a bad dot reproduction attribute. So 150lpi screen ruling is not a good choice for CTF process with 2540dpi resolution.

The detail fitting results of six cases are described as Table 2 and Table 3.

Figure 6 shows the uniformity of plate imaging and the stability of the imaging equipment. The D-value of dot gain refers the difference between the maximum and minimum tone values of patches of 8 tone scales which have same dot area structure but in different locations on plate.

As a whole, case 6 behaves best, which is followed by case 2, case 3, case 5, case 1and case 4.

As a result, case 2 has the best imaging uniformity in all cases, case 5, case 1 and case 3 have good behavior with Max. D-value less than 1.5. Case 4 and case 6 have too high peak value (3.7-4) , proving an unpredictable change of dot size, and means unsatisfactory reproduction.

3.4 Analysis of tone (gray) values

When resolution is constant, finer screen means smaller dot size, and the Rosette moiré in multicolor overprinting would be more difficult to be caught by human eyes with sophisticated prints. But high resolution does not always produce high quality reproduction, because increasing the screen ruling will reduce the tone values of image, increase the dot gains and multiply increase the difficulty of printing process[5]. The number of tone value is a function of the screen ruling and output resolution, in which the output image gray levels= (resolution/screen ruling) 2+1. Table4 shows some tone values for different resolution and screen rulings.

The maximum tone value levels can be clearly distinguished by human eye is about 100 in normal viewing distance. As listed in Table3, the values marked with an asterisk (* ) involve a loss of reproduction quality. In commercial printing, the least tone level of the prints should be above 65.

In CTF platemaking process, with a 2540dpi resolution, the screen ruling can be adapted as high as 250lpi, and high precision details can be easily reproduced. In CTcP platemaking process, the screen ruling which can be adapted is restricted by the 1524dpi output resolution, a 175lpi screen ruling would be the limit, otherwise, the tone value levels would be too low to meet the demands of tonal reproduction.

3.5 Micro-structure of dots

Figure7 shows the microscopic photos of dots in backgrounds of plates with 50% file dot area percentage in 6 cases. The real size of the dots is about 43% ～ 46%.

By direct imaging process, the reproduced dot on plate in CTcP process has small distortion, makes the dot shape much like a square than a circle. In CTF platemaking process, much loss of details are produced, so the dot shape is much like circular.

The microscopic photo of case 1 which is made by CTcp process has more accurate and sharpener appearance than case 5 which is made by CTF process with the same resolution and screen ruling. Also, the dot shape of case 2 is better than case 6.

With a higher resolution, case 3 has more laser imaging points in each screen cell than case 5, so the dot shape of case 3 is smoother than case 5. Also, the dot shape of case 4 is better than that of case 6.

With a higher screen ruling, case 3 has more quantity of dots in unit area, and has a smaller size screen cell than case 4. So case 3 has a sharpener dots than case 4. Also, the dot shape of case 5 is better than that of case 6.

Case 1 and case 3 are two cases which are most widely used in commercial printing. They have good performance in dot tonal reproduction, however the former is slightly inferior at pixel transition.

4 Conclusions

The platemaking process, imaging resolution and screen ruling have important effects on plate-making result.

The dot reproduction in CTcP process is more accurate and precise than that in CTF process when same plates, resolution and screen ruling are used. CTcP images the plate more evenly than CTF.

By a CTcP platesetter with a 1524dpi resolution, excellent dot reproduction characteristics of the printing plate could be achieved with a 150lpi screen ruling. And 175lpi screen ruling is also competent for ordinary commercial printing.

In CTF process, only with a 175lpi screen ruling can good dot reproduction characteristics be achieved. Using a 150lpi screen ruling would result unsatisfactory tonal reproduction.

Increasing the imaging resolution and screening ruing will help to achieve good details. However, it will decrease the tonal levels and increase the difficulty of printing process.

With a 1524dpi resolution, only a screen ruling lower than 175lpi is recommended to be used in CTcP process. For the prints required a screen ruling more than 200lpi, it would be incompetent. Although with the improvement of DMD (Digital Micromirror Device) technique, the output resolution of CTcP device has been increased to 2540dpi, the exposure speed and the imaging stability are very limited.

Imagesetters with a 2540dpi resolution are not subject to this limit.

The capability of compensation in digital prepress process makes CTcP behavior perfect to help to occupy an important position in lithographic printing[6].

5 Acknowledgment

Financial support for this work from Zhejiang Education Department R & D projects ( N0. Y200805700) is gratefully acknowledged. Authors would also like to thank Zhejiang IMGS Printing CO., LTD for providing materials and equipment supports.

参考文献

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[2]JIANG Xiao-yong.Discussion CTP and CTcP[J], I m-aging technique, Beijing, 2009:28.

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[4]Helmut Kipphan, Handbook of Print Media. Springer-Verlag Berlin Heidelberg[M], New York, 2001.

[5]JIANG Wen-yan, XUE Guo-xing, SI Li-li.Experi men-tal Study on the influence of screen ruling to the dot re-production characteristics[J], Journal of Zhejiang U-niversity of Science and Technology, Hangzhou, 2009:116.

基于复制的多元化 第7篇

关键词：CC1000,入侵探测,SPI接口,ARM板,曼切斯特编码

1 引言

现代化居住格局使家庭生活的封闭性越来越强, 安全问题显得尤为重要。当前安全防范及报警系统是确保住宅、人员安全的极为重要的途径之一, 同时也是数字化家庭的重要组成部分。本文首先阐释了一种市面使用较多的红外感应式的报警器构成的基本工作原理, 然后介绍了采用CC1000信号接收和发射芯片设计的无痕入侵设备, 该设备可对安防报警器发射的无线遥控信号进行自动识别、解调、解码并记录遥控信号编码数据, 必要时还能模拟发射遥控器的布防或撤防信号, 达到解除报警器报警状态。

2 报警系统构成

安防报警器系统一般由探测端和接收端组成。探测端包含人体传感器 (热释红外) 模块, 来确认是否有侵入行为。一旦有人入侵, 探测端感应到后, 会向接收端发射无线遥控信号, 接收端触发高强度的警笛音报警信号, 提醒住户或安保人员发生了入侵行为。

安防报警器发射的无线遥控信号按照信息传输的方式, 可将防盗报警系统分为无线网络传输、有线网络传输以及公共网络传输。有线网络传输系统通过铺设专用的线路网络来构成报警信息的传输, 其最大的优点是专线专用, 即系统专用化, 外界对信息传输的干扰低, 值守人员能时刻保持警觉, 通信速度快。但前期投资高, 铺设线路工程量大, 扩容困难等也是其主要的缺点。公共网络传输系统充分利用现有的公共网络 (电话网、宽带网等) 进行信息传输。下面主要介绍基于无线传输的报警器的结构原理。无线传输的安防报警器采取电磁载波发射的方式传输报警信号, 优点是有较强的抗破坏性, 准确率高, 传输速度快。其工作流程是:第一步, 探测端将遥控信号转换为二进制码;第二步, 探测端将转换后的信号经频率载波后, 通过功率放大器将电流传导至天线;第三步, 接收端把无线信号接收后, 还原出原有的信息;第四步, 接收端再将处接收到的报警信息下发给报警模块, 报警模块高强度的声音报警信号。

安防报警系统通过无线信号向报警主机发射经数字编码的报警信号。无痕入侵设备就是基于报警信号的无线传输通道进行采集、存储、还原处理而设计的。

3 无痕入侵设备的工作流程

无痕入侵设备由315M频段和433M两个频段的CC1000信号探测模块、ARM控制板、收/发天线以及锂电池组成, 探测模块完成对无线安防报警器遥控信号的全景显示和对遥控信号的调制方式和中心频率的截获、记录和还原。原理框图如图1所示。

无痕入侵设备的功能主要分为两大部分, 一是完成对无线安防报警器遥控信号的全景显示, 并实时识别信号的调制方式和获取信号的中心频率;二是完成对无线安防报警器遥控信号基带码的记录和还原。探测设备的全景频谱显示图如图2所示。

第一项实现的功能主要是对遥控信号在频域上的处理。系统在特定的频段内对按设置的步进对频段内各频点进行扫描, 由于扫描一次 (从起始频率到终止频率) 时间约为几毫秒, 相对于几百毫秒的无线报警装置发射的布防或撤防信号很短, 完全可以捕获每次按键发射出的遥控信号。

第二项实现的功能主要是对遥控信号在时域上的处理。系统守候在某一频率上, 对一段时间内的无线遥控信号的数字编码规律进行截获和记录存储。对于ASK、FSK调制的无线遥控信号, 由于ASK、FSK信号调制规律不同, 收到的信号电平也有所不同, 我们采样信号的电平数值并记录和处理, 再通过控制CC1000发射相同规律的遥控信号, 能实现对遥控信号的还原, 从而实现原遥控器具备的各按键的功能。

4 CC1000芯片基本原理

本设备使用CC1000作为接收和发射电路的核心芯片, CC1000是一种理想的超高频单片收发通信芯片。通过编程和改变芯片外围的少数元器件, 可使其工作在300~1000MHz范围内, 满足315M和433M两个频段发射的无线遥控信号的探测需求。CC1000具有较低的工作电压 (2.3~3.6V) , 低功耗, 可编程输出功率 (-20~10d Bm) , 高灵敏度 (一般-109d Bm) , 小尺寸, 价格低等特点, CC1000内部模块组成如图3所示。

在接收模式下, CC1000可看成是一个传统的超外差接收器, 经天线输入的射频RF输入信号经低噪声放大器LNA放大后, 翻转进入混频器MIXER。通过混频器混频产生150k Hz中频IF信号, CC1000再通过内部解调输出信号的场强RSSI数值和信号的编码数值。

在发送模式下, 信号编码数据通过DIO由ARM的GPIO输入, 从而控制CC1000的射频输出。

CC1000芯片含有三条串行数据线接口用于配置寄存器, 典型应用电路如图4所示。

图5左图中CC1000的RSSI管脚输出的是无线遥控信号后经CC1000处理并滤波后的幅度值, 幅度值与遥控信号场强成反比, CC1000的RSSI输出电平与RF信号场强关系如图5右图所示。本设备主要任务是对该信号场强进行放大、隔离、采样、存储和还原, 以达到对遥控信号的调制识别、中心频率获取、编码记录等功能。

5 曼切斯特编码基本原理

基于FSK调制的报警器遥控信号一般具备曼彻斯特编码的规律。下面简要介绍一下曼彻斯特编码的基本原理。

信号接口由CC1000的DIO和DCLK组成, DIO是双向数据线, DCLK提供数据发送和数据接收的同步时钟, 本设备中DCLK时钟频率为11.0592MHz, 这也是CPU的工作时钟。

CC1000的无线数据传输能被设置成三种不同的数据形式:同步NRZ模式、同步曼彻斯特码模式和异步传输UART模式, 本设计使用同步曼彻斯特码模式。曼彻斯特码, 即不归零码, 在发射模式下, CC1000在DCLK提供时钟信号, DIO用于数据串行输入, 在DCLK上升沿数据口上调制译码由CC1000完成在该模式下, CC1000的数据传输率可设为0.3、0.6、1.2、2.4、4.8、9.6、19.2、38.4kbit/s, 在接收模式下CC1000在DIO口上接收到的数据同步性由DCLK时钟管脚提供, 程序最后要将串行数据转换成数据字节。

当调制数据时, 在同步曼彻斯特码模式下, CC1000是根据电平变化来编码的, 0被译成是电平从低到高变化, 1被译成是电平从高到低变化, 其数据传输格式如图6所示。

6 曼彻斯特编码方法

图7是实时频谱仪捕获到的CC1000接收时的频谱和数据编码, 图中左上部分是每帧信号的持续时间图, 持续时间与数据长度成正比;图中右上部分是信号的频谱图, 可以清晰地看出是2FSK信号, 信号间隔约为64KHz;图中下半部分是信号解调后的数字信号输出部分, 数据格式完全和CC1000发送时的DIO管脚一致。为保证信号可靠传输, RF信号连续传输三次, 持续时间约为100ms, 在测向系统自动测试时, RF信号连续发射三次保证了数据的可靠性, 数据出现异常概率大为降低。本设备完全能实现对此类信号的截获和还原, 发射的信号波形与图7一致。

7 信号截获和还原基本原理

CC1000芯片本振频率fLO与外部接收到的信号fRF的关系如图8所示, 数学关系式是:

假设外部遥控器信号工作频率为315.010MHz, 那么在CC1000的本振频率设置为314.960MHz或者315.160MHz时RSSI的输出信号幅度最低, 本振频率相差越远信号输出幅度越高, 在本振与遥控信号频率相同时RSSI输出幅度也是最高, 为便于观察, 控制软件再将信号幅度做反向处理, 就可以直观的获得遥控器信号的全景显示图, 如图2所示。经测试, 安防遥控器发射的信号存在时间都在300ms以上, 每按一次布防或设防按键, 信号重复发射三次以上, 在信号发射期间, ARM板控制盒会按起始频率开始设置CC1000的本振频率, 然后ARM板AD采样RSSI的信号幅度并存储, 接着ARM板再按步进频率继续设置CC1000的本振频率, ARM板继续采样和存储, 在采集完从起始频率到终止频率的所有的RSSI的幅度值后在显示屏上显示, 本设备还会根据信号活动规律自动识别信号调制类型和信号的中心频率。

在截获到信号的中心频率后, 再设置CC1000的接收中心频率, 最后ARM板的AD口对CC1000的RSSI信号采样并处理, 可以得出图9中的ASK信号的基带码数值, ARM控制板再将此数据存储后设置CC1000为发射状态发出RF信号, 这样就可以模拟发射原遥控器的信号, 达到消除安防报警器布防或撤防的目的。

8 结束语

而本文提出的基于无线收发芯片CC1000的收发模块, 利用该芯片工作在ISM频段能实时解调出报警器遥控信号以及输出信号场强的特点而设计, 对于利用固定码传输的报警器能记录下信号的编码信息并还原, 而对于有变码或滚码的数据传输无线通道还需要进一步加入新的算法来完成。

参考文献

[1]黄智伟.单片无线发射与接收电路设计[M].西安电子科技大学出版社, 2009.

[2]童长飞.C8051F系列单片机开发与C语言编程[M].北京航空航天大学出版社, 2005.