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篇1

關(guān)鍵詞：分布式；熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TU995 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

近些年來，我國的經(jīng)濟(jì)有了快速發(fā)展，人們的生活水平得到了很大提高，對(duì)于供熱的需求也不斷增加，在我國的大多城市當(dāng)中，集中供熱網(wǎng)絡(luò)得到了長足發(fā)展。但是，供熱網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行安全存在著各種各樣的問題，如何及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決這些問題，是供熱工作的重點(diǎn)內(nèi)容，就給熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)提出了新的要求。

一、分布式熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在任何一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中，都離不開硬件和軟件兩部分系統(tǒng)，分布式熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)也不例外，其硬件和軟件系統(tǒng)分別包括以下內(nèi)容：

（一）硬件系統(tǒng)

1 監(jiān)控中心設(shè)備。監(jiān)控中心是整個(gè)熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的核心所在，其作用在于收集并處理整個(gè)供熱網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)相關(guān)信息，從而為決策提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，因此，需要配置的硬件設(shè)備是性能較高的服務(wù)器、打印機(jī)、顯示器和配套通訊設(shè)備等。

2 檢測(cè)環(huán)境溫度設(shè)備。在熱網(wǎng)監(jiān)控中，需要及時(shí)了解外部環(huán)境中的溫度情況，以確定供熱系統(tǒng)溫度調(diào)整的準(zhǔn)確，所以，還需要有能夠檢測(cè)環(huán)境溫度的設(shè)備，比如Pt100-A級(jí)的鉑阻溫度傳感器以及與其相配套的溫度變送器，組合成氣象箱，安裝在合適位置。

3 監(jiān)控?zé)崃φ镜脑O(shè)備。熱力站是整個(gè)供熱系統(tǒng)的核心所在，其運(yùn)行狀態(tài)會(huì)直接給整個(gè)供熱工作造成影響，故而，熱力站的監(jiān)控也是熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，其設(shè)備主要包括熱力站儀表、傳感器，控制柜等，通過這些設(shè)備的共同工作，來采集并存儲(chǔ)熱力站工作參數(shù)，將數(shù)據(jù)反饋后按照相關(guān)指令進(jìn)行調(diào)整，并起到安全保護(hù)和報(bào)警功能。

（二）軟件系統(tǒng)

1 監(jiān)控中心軟件。監(jiān)控中心軟件承擔(dān)著整個(gè)供熱網(wǎng)絡(luò)各項(xiàng)信息搜集、處理、判斷的重要工作，其工作相對(duì)較為繁雜，應(yīng)該具備多項(xiàng)功能，具體包括以下幾點(diǎn)：首先，數(shù)據(jù)報(bào)表功能，能夠完成對(duì)熱網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和整理，并將其制成報(bào)表歸入到數(shù)據(jù)庫中，保證操作人員能夠完成對(duì)實(shí)時(shí)或歷史數(shù)據(jù)的查詢和分析。其次，平衡分析功能，此功能是對(duì)熱網(wǎng)進(jìn)行調(diào)整的重要依據(jù)，對(duì)于熱網(wǎng)的工作效率有著重要意義，其采用的計(jì)算方法是“周期熱量分析管理”法，以此得到相應(yīng)的調(diào)節(jié)值，為管理人員決策提供依據(jù)。第三，安全告警功能，主要是保證熱網(wǎng)運(yùn)行的可靠，通過在軟件中設(shè)置相應(yīng)的安全上、下限參數(shù)，并根據(jù)分布于供熱網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控裝置，來判斷熱網(wǎng)運(yùn)行是否出現(xiàn)不安全狀態(tài)，并做出告警，以降低熱網(wǎng)運(yùn)行的不安全性。第四，系統(tǒng)查詢功能，此功能在后臺(tái)對(duì)熱網(wǎng)監(jiān)控參數(shù)進(jìn)行設(shè)置的主要途徑，通過對(duì)信息采集方式、時(shí)間間隔等的調(diào)整，根據(jù)實(shí)際需求來合理調(diào)整熱網(wǎng)監(jiān)控方式，得到最為合適的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，提高對(duì)熱網(wǎng)管理的水平。第五，效益分析功能，熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的目標(biāo)之一就是提高熱網(wǎng)工作的經(jīng)濟(jì)效益，所以，在軟件中，需要設(shè)計(jì)此功能，通過對(duì)歷史實(shí)際供熱量與環(huán)境溫度情況來分析供熱的最佳比，以此作為依據(jù)，對(duì)供熱量做出合理的調(diào)整，避免熱量浪費(fèi)問題的發(fā)生，從而提高供熱的經(jīng)濟(jì)效益。

2 熱力站軟件。熱力站的調(diào)整是整個(gè)供熱過程調(diào)整的中心所在，也需要有相應(yīng)的軟件來實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能，具體包括：首先，采集數(shù)據(jù)功能，熱力站的數(shù)據(jù)是整個(gè)熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)所在，所以，在熱力站軟件中，必須具備采集數(shù)據(jù)的功能，通過分布于熱力站的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，得到熱力站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。其次，數(shù)據(jù)傳輸功能，在數(shù)據(jù)采集完成后，還需要將其傳輸?shù)街醒肟刂剖疫M(jìn)行集中管理、分析，這就要求軟件應(yīng)有數(shù)據(jù)傳輸功能，保證相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝?、?zhǔn)確，通常采用的是ADSL-VPN通訊模式。第三，安全報(bào)警功能，在熱力站運(yùn)行過程中，還會(huì)發(fā)生一些不安全問題，比如掉電、管道壓力過高等，這些會(huì)給熱力站運(yùn)行安全帶來極大威脅，通過安全報(bào)警軟件，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)這些問題，并通過報(bào)警信息反饋給工作人員進(jìn)行及時(shí)解決。第四，自動(dòng)控制功能，熱力站的運(yùn)行狀態(tài)是需要不斷調(diào)整的，這些調(diào)整的依據(jù)是監(jiān)控中心發(fā)出的指令，這就需要軟件具有自動(dòng)控制功能，能夠通過調(diào)動(dòng)相關(guān)設(shè)備來將熱網(wǎng)的循環(huán)泵、水泵進(jìn)行啟?；蛘吒淖児┧l率。

二、分布式熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

在供熱系統(tǒng)中應(yīng)用分布式熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，需要遵循一定的供熱策略和控制管理原則，以充分發(fā)揮熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的功能，實(shí)現(xiàn)集中供熱運(yùn)行水平和經(jīng)濟(jì)效益的共同提升。

首先，在對(duì)供熱量進(jìn)行調(diào)整時(shí)，需要保證用戶對(duì)于供熱的舒適感不會(huì)受到影響，在此基礎(chǔ)上，考慮用戶負(fù)擔(dān)和供熱成本，比如在供熱的初、末期，應(yīng)該采取降低供熱量的方式，從而避免出現(xiàn)高室溫，不僅影響了用戶舒適感，也造成了大量的浪費(fèi)。根據(jù)此原則，分布式熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)需要將晝夜溫差、月份溫度變化等作為監(jiān)控內(nèi)容，最大程度的保證監(jiān)控結(jié)果的準(zhǔn)確、可靠與科學(xué)。

其次，在對(duì)供熱系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整時(shí)，應(yīng)該以一次側(cè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥為主要調(diào)整手段，輔助以二次回水定壓閥，通過對(duì)整個(gè)供熱系統(tǒng)供應(yīng)和分配情況的匯總分析，利用綜合調(diào)度算法，得到最佳的回路平衡，從而制定科學(xué)的調(diào)整方案，通過相應(yīng)的調(diào)整措施，來實(shí)現(xiàn)供熱區(qū)域內(nèi)供熱均衡，提高供熱工作的整體水平。

結(jié)語

綜上所述，分布式熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于當(dāng)前供熱工作的水平的提升有著重要作用。在設(shè)計(jì)分布式熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，需要從供熱的經(jīng)濟(jì)性、效果出發(fā)，綜合考慮需要調(diào)整、計(jì)算的要素，將其納入監(jiān)控系統(tǒng)的功能模塊當(dāng)中，保證監(jiān)控效果的最優(yōu)化；在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，需要遵循用戶經(jīng)濟(jì)、舒適相統(tǒng)一的原則，通過合理的調(diào)整方法，來保證供熱效果的最佳。

參考文獻(xiàn)

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篇2

>> 分布式系統(tǒng)中數(shù)據(jù)冗余的研究 分布式環(huán)境中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的研究 一種分布式大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)安全管控策略研究 淺談大數(shù)據(jù)下的Hadoop分布式架構(gòu) 大數(shù)據(jù)環(huán)境下基于Hbase的分布式查詢優(yōu)化研究 面向大數(shù)據(jù)的分布式系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究 分布式安全存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究 基于一致性樹分布的數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)方法 分布式數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)子系統(tǒng)研究 云計(jì)算環(huán)境中分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)研究 探析分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)運(yùn)用在大數(shù)據(jù)中的策略 基于資源分類信息樹的教育資源元數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ) 一種基于影像塊組織的遙感數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)方法 基于分布式的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案 車輛通行數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)淺析 運(yùn)維系統(tǒng)告警數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)方法 海量空間數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)管理及并行處理技術(shù)分析 一種基于信息分散算法的分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案 分布式系統(tǒng)數(shù)據(jù)復(fù)制的研究 基于分布式大數(shù)據(jù)的圖書館服務(wù)創(chuàng)新模式探索 常見問題解答 當(dāng)前所在位置：l

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【關(guān)鍵詞】分布式 遙感影像數(shù)據(jù)庫 優(yōu)化設(shè)計(jì)

在遙感平臺(tái)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的不斷發(fā)展下，采用遙感技術(shù)進(jìn)行空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理應(yīng)用已經(jīng)逐漸廣泛，但是如果想要進(jìn)一步提高遙感信息應(yīng)用質(zhì)量和精度，就必須要實(shí)施分布式遙感影像數(shù)據(jù)庫優(yōu)化設(shè)計(jì)，以能夠?qū)b感影像數(shù)據(jù)高效性以及便捷性顯著提高，促進(jìn)遙感影像處理的簡(jiǎn)潔性以及個(gè)性化。

1 分布式遙感影像數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)

在分布式遙感影像數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)中需要實(shí)現(xiàn)以下幾方面功能，其一采用影像數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)各種遙感影像資料；其二對(duì)數(shù)據(jù)庫底層的相關(guān)函數(shù)和方式調(diào)用，從而對(duì)影像數(shù)據(jù)庫實(shí)施各種各樣的操作。重點(diǎn)是在進(jìn)行查詢數(shù)據(jù)的時(shí)候，結(jié)合實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同時(shí)期、不同格式以及不同形式的影像資料查詢；其三在矢柵一體化模型之中，需要將影像數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)之間的共同管理，并且還要對(duì)兩者數(shù)據(jù)庫自動(dòng)進(jìn)行更新，以便于對(duì)數(shù)據(jù)庫相關(guān)內(nèi)容實(shí)施以及定位；其四在Web環(huán)境中，分布式遙感影像處理必須要能夠?qū)嵤ML和SOAP調(diào)用相關(guān)操作。那么基于這些需求，關(guān)于分布式遙感影像數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)，圖1是遙感影像數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

在系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，采用Web Service實(shí)施遙感圖像分布式處理，首先一定要依照影像數(shù)據(jù)庫的實(shí)際需求進(jìn)行確定，進(jìn)一步優(yōu)化數(shù)據(jù)流程設(shè)計(jì)。其中本次數(shù)據(jù)庫運(yùn)行流程則如圖2所示。其中圖2的左側(cè)部分是在Web Service技術(shù)下獲取遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的具體流程，右側(cè)部分則顯示了數(shù)據(jù)庫的被訪問過程。在這一分布式系統(tǒng)中，則是采用讀物形式將數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn)當(dāng)成是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)源，并且在物理結(jié)構(gòu)上這就是在單獨(dú)服務(wù)提供者結(jié)點(diǎn)。其系統(tǒng)的運(yùn)行流程則如下所示：在將Web服務(wù)系統(tǒng)構(gòu)建之后，在UDDI用戶服務(wù)注冊(cè)中心可以實(shí)施服務(wù)查詢，這樣也就能夠得到UDDI返回?cái)?shù)據(jù)庫服務(wù)提供者的地址，繼續(xù)將其請(qǐng)求發(fā)送到數(shù)據(jù)庫服務(wù)提供者的結(jié)點(diǎn)，這樣也就能夠采用相應(yīng)技術(shù)將數(shù)據(jù)和消息的傳輸工作完成。在請(qǐng)求者想數(shù)據(jù)庫請(qǐng)求具體數(shù)據(jù)的時(shí)候，則也就能夠直接將其定位到數(shù)據(jù)庫服務(wù)提供者結(jié)點(diǎn)，之后轉(zhuǎn)輸?shù)綌?shù)據(jù)庫服務(wù)中心，獲取所需要的數(shù)據(jù)，最后將其依照用戶的請(qǐng)求方式將數(shù)據(jù)返回，也就完成了整個(gè)數(shù)據(jù)請(qǐng)求過程。

2 分布式遙感影像數(shù)據(jù)庫的功能設(shè)計(jì)

基于各方面內(nèi)容要求，在進(jìn)行系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)中一定要對(duì)不同的數(shù)據(jù)服務(wù)請(qǐng)求進(jìn)行綜合考慮，在進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢的時(shí)候，也要為外界進(jìn)行數(shù)據(jù)庫查詢提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)查詢接口，其中包括成像時(shí)間查詢、分辨率查詢以及復(fù)合查詢等等。圖3為系統(tǒng)總體架構(gòu)。在整個(gè)系統(tǒng)之中，對(duì)于元數(shù)據(jù)以及影像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)并沒有在同一個(gè)數(shù)據(jù)庫之中，其中元數(shù)據(jù)庫則是一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫，其原因主要是因?yàn)椋罕敬蜗到y(tǒng)需要設(shè)計(jì)到的影像比較多，因此數(shù)據(jù)量絕大，并且系統(tǒng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問的時(shí)候可以采用多個(gè)訪問方式，但是元數(shù)據(jù)庫不但要對(duì)應(yīng)系統(tǒng)影像數(shù)據(jù)庫，同時(shí)也要關(guān)系到信息數(shù)據(jù)庫、矢量數(shù)據(jù)庫以及影像數(shù)據(jù)庫等，將其作為一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫更有助于進(jìn)行影像數(shù)據(jù)庫索引等操作；同時(shí)基于數(shù)據(jù)庫安全性考慮，數(shù)據(jù)庫服務(wù)中間件在經(jīng)過數(shù)據(jù)定向后，才能夠進(jìn)一步對(duì)數(shù)據(jù)庫訪問，有助于提高數(shù)據(jù)庫安全；將元數(shù)據(jù)抽出并將其作為一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫，將其成功作為是數(shù)據(jù)服務(wù)中間件和影像數(shù)據(jù)庫的中間件連接部分，能夠提高客戶信息查詢速度。

3 SOAP/XML技術(shù)在數(shù)據(jù)庫訪問中的應(yīng)用

在分布式系統(tǒng)構(gòu)建中，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所采用的技術(shù)是SOAP/XML技術(shù)，這一技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)包括平臺(tái)無關(guān)性以及語言無關(guān)性；同時(shí)SOAP/XML技術(shù)也對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸中存在的各種安全問題進(jìn)行了綜合考慮，在Internet傳輸過程中能夠成功跨越防火墻，更有助于實(shí)施網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸；另外在SOAP/XML技術(shù)之下，實(shí)施數(shù)據(jù)和消息傳輸其與OpenGIS標(biāo)準(zhǔn)更相符，有助于實(shí)現(xiàn)和其他系統(tǒng)的集成。

4 分布式遙感影像數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)效果

在通過對(duì)分布式遙感影響數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)及功能分析之后，則需要進(jìn)一步在局域網(wǎng)中對(duì)其效果進(jìn)行測(cè)試，基于數(shù)據(jù)庫各種基本操作，SOAP/XML技術(shù)的應(yīng)用能夠顯著提高數(shù)據(jù)庫在實(shí)際應(yīng)用中的有效性。本次研究中在Web Service環(huán)境下對(duì)遙感圖像分布式處理影像數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析，數(shù)據(jù)資源的查詢工作由消息中間件完成，之后通過元數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)影像存儲(chǔ)的快速定位，之后和SOAP/XML技術(shù)下相結(jié)合，成功完成了局域網(wǎng)中的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。經(jīng)過測(cè)試，也有效確定影像數(shù)據(jù)查找能夠?qū)eb Service環(huán)境下遙感影像分布式處理要求滿足。在下一次研究重點(diǎn)中應(yīng)該是在對(duì)原型系統(tǒng)完善的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步補(bǔ)充數(shù)據(jù)庫服務(wù)中間件功能，并且要進(jìn)一步對(duì)分不就是環(huán)境的不同數(shù)據(jù)庫集成功能滿足。

5 結(jié)語

在SOAP/XML技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)施分布式遙感影像數(shù)據(jù)庫優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)從消息中間間將數(shù)據(jù)資源查詢工作的完成負(fù)責(zé)，借助于元數(shù)據(jù)庫完成影像資源存儲(chǔ)的快速的定位，并且和SOAP/XML技術(shù)等輔助接技術(shù)相結(jié)合，也就能夠成功在局域網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并且從其效果測(cè)試結(jié)果來看，這一系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠?qū)Ξ?dāng)前數(shù)據(jù)查詢需求滿足，并且也進(jìn)一步擴(kuò)大了數(shù)據(jù)庫服務(wù)中間件功能，可以在不同數(shù)據(jù)庫集成下完成分布式環(huán)境中的各種功能。

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作者簡(jiǎn)介

呂睿（1979-），男，河南省鄭州市人。畢業(yè)于北京郵電大學(xué)，碩士學(xué)位?，F(xiàn)為鄭州輕工業(yè)學(xué)院民族職業(yè)學(xué)院講師。主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、電子商務(wù)。

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【關(guān)鍵詞】LTE MIMO 多業(yè)務(wù)全光分布式系統(tǒng) 基站不共址

中圖分類號(hào)：TN929.53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1006-1010（2013）-21-0042-05

1 前言

目前，國內(nèi)的電信運(yùn)營商一般運(yùn)營有2G、3G、WLAN和固網(wǎng)寬帶等多種網(wǎng)絡(luò)，于是數(shù)字射頻系統(tǒng)可以將這些網(wǎng)絡(luò)合并后通過光纖傳輸，這樣可以減少網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重復(fù)投資及物業(yè)協(xié)調(diào)工作。但是由于建筑物對(duì)無線信號(hào)有著嚴(yán)重的衰減和屏蔽作用，在一些大型場(chǎng)館、寫字樓、地下車庫和城中村存在很多的盲區(qū)。同時(shí)，2G和3G網(wǎng)絡(luò)下行速率比較低，隨著移動(dòng)業(yè)務(wù)的增長，難以滿足目前智能終端用戶對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的體驗(yàn)需求。另外，在安裝和組網(wǎng)方面，傳統(tǒng)的數(shù)字光纖系統(tǒng)都是搭建饋線網(wǎng)絡(luò)，通過無源合路器件將多頻信號(hào)融合到天饋端實(shí)現(xiàn)覆蓋，天線的輻射問題引起人們的恐慌，導(dǎo)致運(yùn)營商在小區(qū)和寫字樓的很多建網(wǎng)系統(tǒng)因遭到投訴而拆除。

多業(yè)務(wù)接入的數(shù)字全光分布式系統(tǒng)各個(gè)單元之間全部采用光纖連接，克服了五類線傳輸距離只有100m的劣勢(shì)，可以利用ONU（Optical Network Unit，光網(wǎng)絡(luò)單元）駐地網(wǎng)絡(luò)資源拉遠(yuǎn)覆蓋。同時(shí)，運(yùn)營商4G網(wǎng)絡(luò)的試點(diǎn)建設(shè)正在逐漸加快，在滿足高速下載需求和提高用戶感知度方面優(yōu)勢(shì)明顯，為未來高速的無線通信奠定了基礎(chǔ)?；诖耍琇TE多業(yè)務(wù)分布式系統(tǒng)將能滿足運(yùn)營商多網(wǎng)共建共享的要求，既可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和資源共享，又可以提供4G業(yè)務(wù)接入，而且采用基站不共址接入的設(shè)計(jì)，組網(wǎng)更靈活，覆蓋更深入。

2 LTE多業(yè)務(wù)系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)概述

LTE多業(yè)務(wù)光纖分布式系統(tǒng)是集2G、3G、4G、WLAN和固網(wǎng)寬帶于一體的室分系統(tǒng)，設(shè)備主要由多業(yè)務(wù)接入單元（AU）、多業(yè)務(wù)擴(kuò)展單元（EU）和多業(yè)務(wù)拉遠(yuǎn)單元（RU）組成。該系統(tǒng)中接入單元從信源RRU或微蜂窩基站端耦合多種信號(hào)，采用數(shù)字光纖傳輸方式，通過光纖將基帶信號(hào)傳輸?shù)綌U(kuò)展單元，在擴(kuò)展單元與WLAN信號(hào)合路，然后通過光纖拉遠(yuǎn)傳輸給多個(gè)遠(yuǎn)端，遠(yuǎn)端機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理后，射頻信號(hào)通過設(shè)備一體化天線實(shí)現(xiàn)覆蓋。

多業(yè)務(wù)光纖分布式系統(tǒng)基于數(shù)字中頻技術(shù)的數(shù)字光纖傳輸，克服了模擬光纖傳輸時(shí)信號(hào)信噪比惡化的缺點(diǎn)，具有大動(dòng)態(tài)、低噪聲的優(yōu)點(diǎn)，并且可以開發(fā)多種功能，支持星型、鏈、混合組網(wǎng)，具有模擬設(shè)備不具有的波動(dòng)和時(shí)延校準(zhǔn)、選頻、底噪關(guān)斷以及數(shù)字濾波等功能。

系統(tǒng)設(shè)備從接入單元到射頻遠(yuǎn)端單元全都是利用光纖或五類線來傳輸?shù)?，射頻信號(hào)經(jīng)過數(shù)字化處理，主要應(yīng)用于城中村等特殊場(chǎng)景下的信號(hào)深度覆蓋，具有接入制式多、傳輸距離遠(yuǎn)、覆蓋范圍廣、遠(yuǎn)端射頻單元功率可控可調(diào)、有效功率利用率高、集中監(jiān)控、選址及安裝施工方便等特點(diǎn)。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

2.2 傳輸原理

下行系統(tǒng)中接入單元從信源RRU或微蜂窩基站端接入多種業(yè)務(wù)的射頻信號(hào)，經(jīng)過下變頻模塊后變成中頻信號(hào)，中頻信號(hào)經(jīng)A/D變換器變換為數(shù)字信號(hào)，基帶信號(hào)處理單元將其打包成適合標(biāo)準(zhǔn)接口協(xié)議（如CPRI）要求的幀格式后，由數(shù)字光纖收發(fā)器將其傳送到擴(kuò)展單元。擴(kuò)展單元實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換、數(shù)字中頻信號(hào)與寬帶信號(hào)合路，以及下行信號(hào)功分/上行信號(hào)合路。激光器接收下行數(shù)字信號(hào)，與ONU或者AC輸出的下行寬帶信號(hào)合路，合路后的數(shù)字信號(hào)需要以一定的格式進(jìn)行重新組幀，通過功分單元將下行數(shù)字信號(hào)輸出到8個(gè)光口。

上行數(shù)字信號(hào)在8個(gè)光口進(jìn)行合路，其中的寬帶信號(hào)傳輸給ONU或者AC，分離的數(shù)字中頻信號(hào)通過激光器光電轉(zhuǎn)換后傳輸給主單元。拉遠(yuǎn)單元通過數(shù)字光纖收發(fā)器將基帶數(shù)字信號(hào)送入基帶信號(hào)處理單元，將其恢復(fù)成基帶數(shù)據(jù)，經(jīng)D/A變換器變成模擬中頻信號(hào)，由上變頻模塊變換為射頻信號(hào)，通過功放放大后，經(jīng)設(shè)備自帶的一體化天線發(fā)射至覆蓋區(qū)域，達(dá)到信號(hào)覆蓋的目的。

3 LTE多業(yè)務(wù)MIMO的實(shí)現(xiàn)

LTE網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)在于能夠更好地提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。研究表明，70%的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)都發(fā)生在室內(nèi)環(huán)境中，作為解決室內(nèi)覆蓋的主要方式，LTE室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)成為LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重中之重。LTE引入MIMO多天線技術(shù)，充分利用空間信道的多徑，將用戶數(shù)據(jù)流分解為多個(gè)并行的數(shù)據(jù)流進(jìn)行發(fā)送和接收，在不增加帶寬與發(fā)射功率的情況下，成倍提高無線通信的質(zhì)量與數(shù)據(jù)速率，有效提高系統(tǒng)容量。

3.1 傳統(tǒng)MIMO方案

（1）單通道建設(shè)方案

LTE單通道設(shè)計(jì)方案采用單通路設(shè)置，使用一路射頻單元，不實(shí)現(xiàn)MIMO，在室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)中與2G/3G共用分布系統(tǒng)和天饋系統(tǒng)，如圖2所示：

該方案工程建設(shè)簡(jiǎn)單，投資成本低，受限于一路MIMO的系統(tǒng)容量，無MIMO的優(yōu)勢(shì)，不能充分發(fā)揮LTE性能，理論上單用戶峰值體驗(yàn)速率較MIMO低一倍。

（2）一路新建一路利舊方案

該方案中LTE采用雙通道設(shè)置，使用兩路射頻單元實(shí)現(xiàn)MIMO，在室分建設(shè)中與2G/3G共用分布系統(tǒng)，LTE的一路射頻與2G/3G共用一套天饋系統(tǒng)，另一路射頻使用單獨(dú)的天饋系統(tǒng)，LTE的兩路射頻通過單極化天線的方式進(jìn)行覆蓋，如圖3所示：

該方案LTE有兩路輸出，具有MIMO的效果，峰值速率有明顯提升；但需要對(duì)原來2G/3G系統(tǒng)的無源器件和天線進(jìn)行改造使之滿足LTE和2G/3G的頻段要求，需充分考慮各制式之間的空間隔離，同時(shí)新增了天線和端口，物業(yè)協(xié)調(diào)難度高。

3.2 分布式系統(tǒng)MIMO方案

LTE多業(yè)務(wù)光纖分布式系統(tǒng)的MIMO在RU單元的實(shí)現(xiàn)采用雙通道單極化方案，設(shè)備使用2路射頻單元實(shí)現(xiàn)MIMO，同時(shí)在射頻鏈路上2路射頻單元分別合路2G和3G的射頻信號(hào)輸出，在室內(nèi)分布建設(shè)中與2G/3G獨(dú)立建設(shè)，采用獨(dú)立的天饋系統(tǒng)且LTE每路射頻通過單極化天線的方式進(jìn)行覆蓋。對(duì)于不方便建設(shè)天饋系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域，由設(shè)備自帶的一體化天線實(shí)現(xiàn)覆蓋。分布式系統(tǒng)MIMO方案如圖4所示：

該方案的優(yōu)勢(shì)鮮明，由AU直接耦合基站RRU的無線信號(hào)，通過EU中繼傳輸給RU，再由RU直接對(duì)室內(nèi)進(jìn)行覆蓋，工程量小，建網(wǎng)方便，省去了大量的無源器件和天饋系統(tǒng)。同時(shí)各個(gè)單元之間采用光纖實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的傳輸，RU單元對(duì)數(shù)字光信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、數(shù)字濾波、射頻放大后，由設(shè)備自帶的一體化天線無線覆蓋，在實(shí)現(xiàn)MIMO功能的同時(shí)建設(shè)更快捷。

4 多業(yè)務(wù)基站不共址

LTE多業(yè)務(wù)分布式系統(tǒng)的RU單元可以對(duì)2G、3G、LTE的無線信號(hào)進(jìn)行覆蓋。在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，存在新建的LTE信源跟2G、3G信源不共址的情況，而同一個(gè)小區(qū)又需要同時(shí)滿足2G、3G和LTE的無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋。對(duì)此，LTE分布式系統(tǒng)結(jié)合硬件和軟件的實(shí)現(xiàn)，通過光纖的形式，實(shí)現(xiàn)了基站不共址的接入方案，使得2個(gè)及以上的接入單元所連接的拉遠(yuǎn)單元均滿足多業(yè)務(wù)覆蓋的要求，如圖5所示。

多個(gè)接入單元同時(shí)在網(wǎng)的情況下，根據(jù)時(shí)鐘同步問題，要設(shè)置主接入單元和從接入單元，主接入單元只有一端，從接入單元可以有多端。主接入單元和多個(gè)從接入單元彼此之間選用一個(gè)光傳輸接口通過光纖連接。

當(dāng)兩個(gè)接入單元都正常工作時(shí)，從站時(shí)鐘自動(dòng)同步上主站，信號(hào)正常覆蓋。當(dāng)主接入單元故障時(shí)，兩個(gè)接入單元的通信中斷，主從站時(shí)鐘失步。此刻從接入單元將以自己的時(shí)鐘作為時(shí)鐘參考，可以保證其本身及所拖的拉遠(yuǎn)單元業(yè)務(wù)正常運(yùn)行，有網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的覆蓋效果，這個(gè)時(shí)候主接入單元所帶的拉遠(yuǎn)單遠(yuǎn)將沒有覆蓋效果。由于主接入單元已經(jīng)出現(xiàn)故障，因此從接入單元的拉遠(yuǎn)單元就只有一種覆蓋業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)即為從接入單元的接入業(yè)務(wù)。另外，主接入單元的監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)失效，而所有的監(jiān)控信號(hào)都是通過主接入單元上報(bào)給一個(gè)監(jiān)控中心的，導(dǎo)致了整個(gè)分布式系統(tǒng)的監(jiān)控癱瘓。當(dāng)主接入單元掉電或者故障后，在備用電池供電期內(nèi)主接入單元會(huì)將告警信息上報(bào)給監(jiān)控中心，提供網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)故障的依據(jù)。

若主從接入單元時(shí)鐘同步故障，主從接入單元會(huì)智能地以各自的時(shí)鐘為主，各自獨(dú)立不相干擾，物理上將多業(yè)務(wù)分布式系統(tǒng)分割成兩個(gè)或多個(gè)單業(yè)務(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)拉遠(yuǎn)覆蓋。

5 LTE系統(tǒng)升級(jí)實(shí)現(xiàn)

分布式系統(tǒng)分為2G/3G和2G/3G/4G，在目前LTE還沒有普及的情況下，共享已網(wǎng)建的多業(yè)務(wù)2G/3G室分資源，同時(shí)演進(jìn)成帶LTE網(wǎng)絡(luò)多業(yè)務(wù)系統(tǒng)的覆蓋，是LTE多業(yè)務(wù)系統(tǒng)未來布局的關(guān)鍵，即既要優(yōu)化資源，又不能因新的網(wǎng)絡(luò)增加運(yùn)行維護(hù)的復(fù)雜度和施工難度。

5.1 軟硬件升級(jí)模式

對(duì)于一些中小型城市的室分系統(tǒng)，目前仍然是采用2G和3G的多業(yè)務(wù)系統(tǒng)覆蓋?？紤]到運(yùn)營商建網(wǎng)初期的成本壓力和覆蓋的必要性，可以采用只含2G和3G的業(yè)務(wù)系統(tǒng)建網(wǎng)，接入單元和拉遠(yuǎn)單元均只需要滿足2G與3G的射頻接收和拉遠(yuǎn)放大即可。后續(xù)運(yùn)營商若需要再引入LTE滿足用戶高數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和建設(shè)智慧城市的需求，可直接在原來的系統(tǒng)上升級(jí)硬件和軟件即可滿足LTE多業(yè)務(wù)的需求，即需增加一端接入單元和一端拉遠(yuǎn)單元，如圖6所示。

新引入的LTE接入單元MU2需跟MU1通過光口4連接，擴(kuò)展單元仍然采用前系統(tǒng)的，新引入的RU單元RU1-2需跟RU1-1采用光纖連接，通過升級(jí)硬件和軟件后，實(shí)現(xiàn)LTE多業(yè)務(wù)的方案，同時(shí)充分利用2G/3G網(wǎng)絡(luò)資源。該方案系統(tǒng)改造小、施工簡(jiǎn)單，但新帶來的硬件設(shè)備成本高。

5.2 軟件升級(jí)模式

在目前4G試點(diǎn)的大城市區(qū)域，LTE網(wǎng)絡(luò)已大量建設(shè)，所以在實(shí)現(xiàn)室分系統(tǒng)建設(shè)的方案中，可以直接采用2G、3G和4G集成的方案。該方案的接入單元和拉遠(yuǎn)單元在硬件上已經(jīng)滿足2G、3G和4G覆蓋，若是后續(xù)需要進(jìn)行LTE系統(tǒng)的演進(jìn)，只需要升級(jí)MU、EU和RU的程序即可，如圖7所示。

該方案只需一次性建網(wǎng)完成即可，系統(tǒng)集成LTE業(yè)務(wù)，后續(xù)升級(jí)不需要對(duì)硬件做任何處理，大量減少了再次建網(wǎng)和硬件增加帶來的成本壓力，系統(tǒng)穩(wěn)定性更強(qiáng)。

6 總結(jié)

LTE多業(yè)務(wù)系統(tǒng)是一種新型的室分系統(tǒng)，可以在2G、3G多模的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)單升級(jí)，相比于傳統(tǒng)室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，其優(yōu)勢(shì)顯而易見。本文結(jié)合新形勢(shì)下室內(nèi)覆蓋的背景，基于LTE多業(yè)務(wù)系統(tǒng)的原理，對(duì)LTE多業(yè)務(wù)系統(tǒng)在MIMO業(yè)務(wù)、共網(wǎng)共建、業(yè)務(wù)升級(jí)方面作了研究，為室內(nèi)覆蓋帶來一種優(yōu)化的設(shè)計(jì)模式。

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵詞：多層體系結(jié)構(gòu)； J2EE； MVC； Struts

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.04.184

0 引言

針對(duì)傳統(tǒng)的客戶機(jī)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)的種種缺點(diǎn)，計(jì)算機(jī)科學(xué)家提出了三層或多層分布式系統(tǒng)模型[1]。隨著不斷改進(jìn)和發(fā)展，多層分布式系統(tǒng)逐漸形成了三種具有代表性的主流技術(shù)，即CORBA、COM/DCOM和J2EE（Java2 Platform Enterprise Edition）。J2EE為搭建具有可伸縮性、靈活性、易維護(hù)性的分布式系統(tǒng)提供了良好的整套機(jī)制。

1 多層體系結(jié)構(gòu)模型

三層架構(gòu)就是將整個(gè)系統(tǒng)業(yè)務(wù)應(yīng)用劃分為三個(gè)層次，即：客戶層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層。業(yè)務(wù)邏輯層又可由多個(gè)子層組成，具體要看系統(tǒng)的復(fù)雜程度。這樣就形成了多層分布式體系結(jié)構(gòu)，分布性可以體現(xiàn)在軟件上，也可以是硬件，具體模型如圖1所示。

多層體系結(jié)構(gòu)模型將表示和業(yè)務(wù)處理分開，縮減了客戶端的規(guī)模，又將相關(guān)業(yè)務(wù)和資源分開，降低了服務(wù)器的負(fù)載，避免了服務(wù)器的性能缺陷對(duì)整個(gè)系統(tǒng)性能的影響。這種在多個(gè)服務(wù)器上分布應(yīng)用程序處理的多層可變結(jié)構(gòu)比二層體系結(jié)構(gòu)的伸縮性和擴(kuò)展性有了很大加強(qiáng)。同時(shí)多層體系結(jié)構(gòu)解決了客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的維護(hù)成本問題，改善客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)延展性問題?？蛻魴C(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)支持的用戶人數(shù)有一定限額，這種結(jié)構(gòu)限制了internet/intranet及電子商務(wù)的發(fā)展。

2 J2EE多層模型

為實(shí)現(xiàn)企業(yè)級(jí)分布式應(yīng)用，J2EE定義了豐富的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、符合標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具和API為開發(fā)企業(yè)級(jí)應(yīng)用提供技術(shù)支持，這些技術(shù)涵蓋數(shù)據(jù)庫訪問、分布式通信和安全等。

2.1 J2EE多層模型介紹

J2EE是一個(gè)基于Java的適合服務(wù)器端的、結(jié)合了Java Enterprise API的完整的企業(yè)級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)或中間件體系結(jié)構(gòu)，它通過提供一組應(yīng)用組件和運(yùn)行時(shí)環(huán)境來構(gòu)造可伸縮的企業(yè)應(yīng)用。典型的J2EE結(jié)構(gòu)的應(yīng)用程序包括四層：客戶層、表示邏輯層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層，如圖2所示[2]。

客戶端層用來實(shí)現(xiàn)企業(yè)級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)的操作界面和顯示層。表示邏輯層由web服務(wù)器和web組件組成。web組件包括JSP頁面和servlets。表示邏輯層也可以包括一些JavaBeans，這一層主要用來處理客戶請(qǐng)求，調(diào)用相應(yīng)的邏輯模塊，并把結(jié)果以動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁的形式返回到客戶端。業(yè)務(wù)邏輯層也叫ejb層或應(yīng)用層，由ejb服務(wù)器和ejb組件組成，用來實(shí)現(xiàn)企業(yè)級(jí)信息系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯，這是企業(yè)級(jí)應(yīng)用的核心。ejb要運(yùn)行在容器中，容器解決了底層的問題，如事務(wù)處理、狀態(tài)管理、多線程、安全管理、資源池等。表示邏輯層和業(yè)務(wù)邏輯層也可以合稱中間層。數(shù)據(jù)訪問層處理企業(yè)系統(tǒng)軟件，包括企業(yè)基礎(chǔ)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其它遺留的系統(tǒng)。

2.2 J2EE核心技術(shù)

在J2EE中，開發(fā)者可以用來實(shí)現(xiàn)多層結(jié)構(gòu)的核心技術(shù)應(yīng)該包括Servlets、EJB、JDBC、JNDI、Java RMI等[3]。

Java Servlet是一項(xiàng)服務(wù)器端技術(shù)，它接收來自Web瀏覽器的HTTP請(qǐng)求并返回HTTP響應(yīng)。首先，請(qǐng)求被提交給Servlet引擎，然后Servlet引擎執(zhí)行適當(dāng)?shù)腟ervlet，訪問響應(yīng)對(duì)象，并向客戶端返回一個(gè)響應(yīng)。

ejb定義了如何編寫服務(wù)器端M件，并為服務(wù)器端組件和管理這些組件的應(yīng)用服務(wù)器之間提供了標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，開發(fā)者可以利用這些組件象搭積木一樣建立自己的分布式應(yīng)用程序。ejb并不是一個(gè)單獨(dú)的文件，它由一些類、接口、描述文件和其它一些資源文件組成。ejb組件有三種類型：會(huì)話Bean、實(shí)體Bean、消息驅(qū)動(dòng)Bean。會(huì)話Bean用于管理實(shí)體Bean和其它會(huì)話Bean的交互、訪問資源，通常代表客戶機(jī)執(zhí)行任務(wù)。實(shí)體Bean用于表示數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，向JDBC或其它一些后端API經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)提供了一個(gè)面向?qū)ο蟮慕涌?。消息?qū)動(dòng)Bean響應(yīng)JMS消息。

JDBC是Java程序與數(shù)據(jù)庫通信的標(biāo)準(zhǔn)API，使Java開發(fā)者能夠用純Java API編寫數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序。和ODBC一樣，JDBC為開發(fā)人員隱藏了不同數(shù)據(jù)庫的不同特性。另外，由于JDBC建立在Java的基礎(chǔ)上，因此還提供了數(shù)據(jù)庫存取的平立性。

JNDI是Java對(duì)對(duì)象名字和目錄服務(wù)的“中央注冊(cè)表”，管理著對(duì)構(gòu)建分布式應(yīng)用程序所需的核心組件的引用。當(dāng)創(chuàng)建訪問遠(yuǎn)程對(duì)象的應(yīng)用程序時(shí)，JNDI以查找返回該對(duì)象地址的方式提供對(duì)該對(duì)象的引用。應(yīng)用程序首先在WebLogic Server部署中需要的對(duì)象，而WebLogic Server服務(wù)將返回應(yīng)用程序訪問該對(duì)象時(shí)所需要的一切屬性。

遠(yuǎn)程方法調(diào)用（Remote Method Invocation， RMI）大大增強(qiáng)了Java開發(fā)分布式應(yīng)用的能力，支持存儲(chǔ)于不同地址空間的程序級(jí)對(duì)象之間彼此進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)象之間的無縫調(diào)用。RMI目前使用Java遠(yuǎn)程消息交換協(xié)議JRMP進(jìn)行通信，JRMP是專為Java調(diào)用遠(yuǎn)程對(duì)象制定的協(xié)議。因此，Java RMI具有Java的“Write Once， Run Anywhere”的優(yōu)點(diǎn)，用Java RMI開發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)可以部署在任何支持Java運(yùn)行環(huán)境的平臺(tái)上。但由于JRMP是專為Java對(duì)象制定的，因此，RMI對(duì)于用非Java語言開發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)支持不足，不能與用非Java語言編寫的對(duì)象進(jìn)行通信，其實(shí)也可以把它看作是RPC的Java版本。

3 MVC在J2EE中的應(yīng)用

J2EE能使遵從這個(gè)規(guī)定的開發(fā)者得到行業(yè)的廣泛支持，使企業(yè)級(jí)應(yīng)用的開發(fā)變得簡(jiǎn)單、快速。然而在實(shí)際的開發(fā)過程中，設(shè)計(jì)者往往忽略了Java語言面向?qū)ο蟮奶匦?，模糊了web系統(tǒng)三層之間的界限，從而使整個(gè)系統(tǒng)貌似神離，不能獲得預(yù)期地優(yōu)越的性能。這就要對(duì)J2EE開發(fā)模式的理論進(jìn)行探討，目前最流行的就是MVC（Model/View/Controller）設(shè)計(jì)模式，structs、spring、hibernate、JSF等則是實(shí)現(xiàn)MVC模式最流行的框架方案[4]。

設(shè)計(jì)模式就是軟件人員在面向?qū)ο筌浖O(shè)計(jì)中經(jīng)多次驗(yàn)證的成功解的記錄與提煉，是在特定上下文情形下解決一般設(shè)計(jì)問題的類和相互通信對(duì)象的描述，是針對(duì)問題和解的抽象，是對(duì)一系列具有共性的問題的完整的解決方案。設(shè)計(jì)模式有效地避免了設(shè)計(jì)損害了系統(tǒng)的復(fù)用性，是可復(fù)用面向?qū)ο筌浖幕A(chǔ)。MVC是一個(gè)強(qiáng)大的模型，基于功能清楚地分開了代碼，修改在某一層上的應(yīng)用程序不會(huì)影響到其它層。代碼分布到多個(gè)邏輯層和物理層執(zhí)行，每一層對(duì)應(yīng)于一個(gè)特定的應(yīng)用程序功能，它們之間使用定義明確的、可判定的方式進(jìn)行通信。通過響應(yīng)用戶和程序輸入，在層與層之間傳遞信號(hào)和數(shù)據(jù)來完成應(yīng)用程序的功能。

MVC設(shè)計(jì)模式具有設(shè)計(jì)清晰、易于擴(kuò)展、運(yùn)用可分布的特點(diǎn)，因此在構(gòu)建Web應(yīng)用中具有顯著的優(yōu)勢(shì)。MVC可適用于多用戶的、可擴(kuò)展的、可維護(hù)的、具有很高交互性的系統(tǒng)，如電子商務(wù)平臺(tái)、CRM系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)等。MVC可以很好的表達(dá)用戶與系統(tǒng)的交互，可以很方便的用多個(gè)視圖來顯示多種數(shù)據(jù)，從而可以使系統(tǒng)能方便的支持其它新的客戶端類型，如PDA、WAP等。MVC的另一個(gè)好處就是將開發(fā)團(tuán)隊(duì)依照專業(yè)技術(shù)方向分開。這樣，GUI設(shè)計(jì)專家可以在視圖層工作，負(fù)責(zé)具體功能開發(fā)的領(lǐng)域?qū)＜以诳刂茖庸ぷ?，?shù)據(jù)庫專家在模型層工作。這種明確分工可有效提高開發(fā)團(tuán)隊(duì)所有成員的效率，從而提高整個(gè)開發(fā)團(tuán)隊(duì)的生產(chǎn)能力。

MVC在J2EE下開發(fā)已經(jīng)成為了開發(fā)的主流模式。目前實(shí)現(xiàn)MVC模式比較好的框架有structs、spring、hibernate、JSF等。這些框架都提供了很好的層次分隔功能，其中Struts技術(shù)是構(gòu)建J2EE分布式程序的最流行框架方案。

Struts的開發(fā)模型分model 1和model 2兩種。model 1模式在進(jìn)行快速和小規(guī)模的應(yīng)用開發(fā)時(shí)是具有非常大的優(yōu)勢(shì)，但是從工程化的角度考慮，它也有一些不足之處，主要在于不方便應(yīng)用擴(kuò)展，以及不利于應(yīng)用系統(tǒng)業(yè)務(wù)的復(fù)用。大型web應(yīng)用必須采用不同的Model 2設(shè)計(jì)模式。Model 2是基于MVC模式的框架，"Model"代表的是應(yīng)用的業(yè)務(wù)邏輯（通過JavaBean、ejb組件實(shí)現(xiàn)），"View"是應(yīng)用的表示層（由JSP頁面產(chǎn)生），"Controller"是提供應(yīng)用的處理過程控制（一般是Servlet）。這種設(shè)計(jì)模型把應(yīng)用邏輯、處理過程和顯示邏輯分成不同的組件實(shí)現(xiàn)，這些組件可以進(jìn)行交互和復(fù)用。Model 2具有組件化的優(yōu)點(diǎn)，從而更有利于大規(guī)模系統(tǒng)的開發(fā)和管理。Struts是一組相互f作的類、Servlet和JSP標(biāo)記，它們組成一個(gè)可復(fù)用的Model 2設(shè)計(jì)。這個(gè)定義表示Struts是一個(gè)框架，而不是一個(gè)庫。但Struts也包含了豐富的標(biāo)記庫和獨(dú)立于該框架工作的實(shí)用程序類庫。Struts利用taglib獲得可重用代碼和抽象Java代碼，利用Action Servlet配合Struts-config.xml實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的導(dǎo)航。Struts增強(qiáng)了開發(fā)人員對(duì)系統(tǒng)的整體把握，提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性和可擴(kuò)充性。

4 結(jié)束語

J2EE為搭建多層分布式系統(tǒng)提供了良好的整套機(jī)制，包括了J2EE的相關(guān)實(shí)現(xiàn)技術(shù)和應(yīng)用開發(fā)的一般過程。通過多個(gè)具體項(xiàng)目的應(yīng)用研究，開發(fā)者可以逐步完善該體系結(jié)構(gòu)，逐步積累各層次的組件，直至最后建立J2EE業(yè)務(wù)組件庫，從而達(dá)到提高研發(fā)分布式系統(tǒng)的能力、效率和規(guī)范軟件的研發(fā)過程。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁維海.三層體系結(jié)構(gòu)無關(guān)性的研究及實(shí)現(xiàn)[D].四川：成都理工大學(xué)，2004：1-4.

[2]閆|，郭D.基于Eclipse開發(fā)環(huán)境的J2EE編程技術(shù)[J].河北：唐山職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，6（04）：45-46.

[3]王仕超.基于JAVA的MVC模型框架研究[D].江蘇：南京理工大學(xué)，2003：11-16.

篇6

【 關(guān)鍵詞 】 分布式；單點(diǎn)故障；一體機(jī)；分布式文件系統(tǒng)

【 中圖分類號(hào) 】 TP302.1

1 引言

隨著公司規(guī)模和業(yè)務(wù)量的增加，相關(guān)的開發(fā)環(huán)境與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)也隨之成倍的增長。在這種情形下，獨(dú)立服務(wù)器存儲(chǔ)空間不足就成為了目前較為突出的問題。雖然公司內(nèi)部有若干大容量的服務(wù)器可以用來保存相關(guān)數(shù)據(jù)，但由于服務(wù)器通常位于不同機(jī)房，在管理與組織上存在困難，也只能滿足一段時(shí)間內(nèi)的存儲(chǔ)需求。于是這就要求對(duì)多臺(tái)機(jī)器上的空閑空間加以組織利用，來提供更大的磁盤空間，以突破單機(jī)存儲(chǔ)的限制。

目前大量企業(yè)考慮采用NFS方案，使用共享存儲(chǔ)服務(wù)器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)爆發(fā)式增長。NFS方案在規(guī)模較小、訪問量較低時(shí)能夠滿足需求，但隨著數(shù)據(jù)量與訪問量的增加，這種方案會(huì)顯得力不從心，同時(shí)也導(dǎo)致性能與用戶體驗(yàn)急劇下降。此外，集中式存儲(chǔ)需要保證完全不出現(xiàn)宕機(jī)，否則依賴其提供數(shù)據(jù)的應(yīng)用將均不可用。

考慮到性能瓶頸與單點(diǎn)故障等問題，分布式文件存儲(chǔ)系統(tǒng)主機(jī)正在逐漸取代集中式存儲(chǔ)的地位。在分布式文件系統(tǒng)中，服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)由一對(duì)多的關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄬?duì)多的關(guān)系，從而大幅提升性能與可靠性。分布式文件管理一體機(jī)具有海量的存儲(chǔ)空間，并支持靈活擴(kuò)展、高性能訪問的文件共享存儲(chǔ)平臺(tái)，對(duì)較大數(shù)據(jù)量和高并發(fā)訪問的應(yīng)用提供高效、易用、安全、可靠的服務(wù)。

2 研究現(xiàn)狀

2.1 分布式系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析

隨著存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量的爆發(fā)式增長與硬件技術(shù)的提升，分布式文件系統(tǒng)已經(jīng)成為一個(gè)較為活躍的研究方向。國內(nèi)外很多大學(xué)及研究機(jī)構(gòu)還有公司都已經(jīng)或正著手開發(fā)自主分布式文件系統(tǒng)，以發(fā)揮集群系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，在某些開源社區(qū)中也開發(fā)了一批可運(yùn)行于Linux操作系統(tǒng)之上的分布式文件系統(tǒng)，這些開源項(xiàng)目也大大促進(jìn)了分布式文件系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用。

目前，用MapReduce框架構(gòu)建大型的并行數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用是將海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到分布式存儲(chǔ)云端時(shí)使用的主要技術(shù)，它同時(shí)需要分布式文件系統(tǒng)如GFS、HDFS等去存儲(chǔ)和管理分布式的海量數(shù)據(jù)，并提供較高的聚合I/O帶寬，支持大量的客戶端和PB級(jí)的數(shù)據(jù)量。在云計(jì)算飛速發(fā)展與數(shù)據(jù)爆炸性增長的時(shí)代中，分布式并行文件系統(tǒng)以其存儲(chǔ)容量大，高聚合I/O性能，高數(shù)據(jù)容錯(cuò)性，高可擴(kuò)展性，順應(yīng)了信息爆炸的增長需求，成為了解決高性能計(jì)算系統(tǒng)的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和I/O瓶頸問題的有效方案。

現(xiàn)階段有數(shù)十種以上的分布式文件系統(tǒng)解決方案可供選擇，如MFS、lustre、Hadoop、TFS等，并且某些分布式文件系統(tǒng)已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用。如基于Nehalem服務(wù)器平臺(tái)，驗(yàn)證了MooseFS分布式文件系統(tǒng)的功能，并對(duì)該文件系統(tǒng)的性能、可靠性及穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估。目前，以浪潮NF5280為核心的解決方案成功應(yīng)用吉林文化信息資源共享工程。此外，Hadoop也受到了國內(nèi)外眾多軟件廠商的關(guān)注，并已在電子商務(wù)（eBay就是最大的實(shí)踐者之一）、能源開采（美國第二大石油公司Chevron已經(jīng)采用）和移動(dòng)數(shù)據(jù)（美國有70%的智能手機(jī)數(shù)據(jù)服務(wù)背后的支撐）等。

2.2 主流分布式系統(tǒng)對(duì)比分析

業(yè)務(wù)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)大文件，如圖片、GIS中的位置信息文件、音頻、視頻流等，對(duì)于這些數(shù)據(jù)的有效處理將大大提高信息系統(tǒng)的性能，提升服務(wù)質(zhì)量，降低對(duì)信息系統(tǒng)運(yùn)維的成本。

對(duì)于下文中的分布式文件系統(tǒng)，主要從功能和非功能兩大方面，包括不間斷寫入高并發(fā)數(shù)據(jù)測(cè)試性能，模擬各種故障測(cè)試高可用性，數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)數(shù)量增加提高性能的程度，分布式文件系統(tǒng)的易操作性等全方位多角度的測(cè)試，以得出各個(gè)分布式系統(tǒng)的性能數(shù)據(jù)及驗(yàn)證其對(duì)于現(xiàn)有業(yè)務(wù)需求的契合度。

2.2.1 HDFS分布式文件系統(tǒng)

HDFS有著高容錯(cuò)性的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)用來部署在廉價(jià)硬件上，而且它提供高吞吐量來訪問應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)，適合那些有著超大數(shù)據(jù)集的應(yīng)用程序。HDFS放寬了POSIX的需求，這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)的流式訪問。針對(duì)HDFS的可靠性，經(jīng)過長時(shí)間高并發(fā)不間斷的測(cè)試，文件系統(tǒng)依然很穩(wěn)定，可對(duì)外提供7×24小時(shí)的服務(wù)。系統(tǒng)沒有單一故障點(diǎn)，任一節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障情況，可通過自動(dòng)切換達(dá)到迅速恢復(fù)服務(wù)的效果，更加突出其穩(wěn)定性、可靠性。

2.2.2 TFS分布式文件系統(tǒng)

Taobao！ File System作為淘寶內(nèi)部使用的分布式文件系統(tǒng)，是一個(gè)高可擴(kuò)展、高可用、高性能、面向互聯(lián)網(wǎng)式服務(wù)的分布式文件系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)目標(biāo)是“支持海量的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)”。針對(duì)海量小文件的隨機(jī)讀寫訪問性能做了特殊優(yōu)化，承載著淘寶主站所有圖片、商品描述等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。該系統(tǒng)采用完全扁平化的數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)，拋棄了傳統(tǒng)文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)；在塊設(shè)備基礎(chǔ)上建立自有的文件系統(tǒng)，減少EXT3等文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)碎片帶來的性能損耗；單進(jìn)程管理單塊磁盤的方式，摒除RAID5機(jī)制；帶有HA機(jī)制的中央控制節(jié)點(diǎn)，在安全穩(wěn)定和性能復(fù)雜度之間取得平衡；盡量縮減元數(shù)據(jù)大小，將元數(shù)據(jù)全部加載入內(nèi)存，提升訪問速度；跨機(jī)架和IDC的負(fù)載均衡和冗余安全策略；完全平滑擴(kuò)容。

TFS在其高可用性方面具有較高的優(yōu)勢(shì)，但其通用性、用戶接口方面具有一些先天不足。TFS目前僅支持小文件的應(yīng)用，同時(shí)由于其算法機(jī)制，Client寫文件是同步處理的，需要等所有Data Server寫成功后才能返回，這大大降低了系統(tǒng)的性能。此外，TFS有自己的文件命名規(guī)則，如果用戶使用自定義的文件名，則需要自已維護(hù)文件名與TFS文件名之間的映射關(guān)系，這大大增加了業(yè)務(wù)人員的負(fù)擔(dān)。

2.2.3 MFS分布式文件系統(tǒng)

MooseFS （MFS）是一款網(wǎng)絡(luò)分布式文件系統(tǒng)。它把數(shù)據(jù)分散在多臺(tái)服務(wù)器上，但對(duì)于用戶來講，看到的只是一個(gè)源。MFS也像其他類Unix文件系統(tǒng)一樣，包含了層級(jí)結(jié)構(gòu)（目錄樹），存儲(chǔ)著文 件屬性（權(quán)限、最后訪問和修改時(shí)間），可以創(chuàng)建特殊的文件（塊設(shè)備、字符設(shè)備、管道、套接字），符號(hào)鏈接，硬鏈接。

MFS提供通用的文件系統(tǒng)，不需要修改上層應(yīng)用就可以使用；可以在線擴(kuò)容，體系架構(gòu)可伸縮性極強(qiáng)；部署簡(jiǎn)單；體系架構(gòu)高可用，所有組件無單點(diǎn)故障；文件對(duì)象高可用，可任意設(shè)置文件的冗余程度，而絕對(duì)不會(huì)影響讀或?qū)懙男阅埽粫?huì)加速；提供Windows回收站的功能；提供類似Java 語言的垃圾回收（GC）；提供NetApp、EMC、IBM等商業(yè)存儲(chǔ)的Snapshot特性；GFS的一個(gè)c實(shí)現(xiàn)；提供Web Gui監(jiān)控接口；提高隨機(jī)讀或?qū)懙男剩惶岣吆Ａ啃∥募淖x寫效率，但是對(duì)于大文件的讀寫效率支持就不太好，在當(dāng)前的測(cè)試中，通常對(duì)于大文件的讀寫速度在180Mb/s左右。

對(duì)于以上分布式文件系統(tǒng)，對(duì)其在不同并發(fā)數(shù)與文件大小的情形下進(jìn)行了寫測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示。

3 算法與設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

分布式文件管理一體機(jī)在功能上應(yīng)滿足業(yè)務(wù)需求。根據(jù)分布式文件存儲(chǔ)系統(tǒng)的功能需求，系統(tǒng)需滿足不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)文件的安全存儲(chǔ)及無故障運(yùn)行，并提供友好的操作接口。其具體功能有幾種。

3.1.1基于網(wǎng)絡(luò)編碼的分布式文件系統(tǒng)

由于客戶端統(tǒng)一使用Fuse標(biāo)準(zhǔn)接口對(duì)外提供服務(wù)，為了提高Fuse的性能，需要將文件塊的大小轉(zhuǎn)化為控制編碼矩陣的選擇上，也就是系統(tǒng)能夠根據(jù)文件長度、用戶的策略選擇自動(dòng)生成合適的（n； k）糾刪碼矩陣，應(yīng)用于文件的編碼操作。為了使得BlockSize盡可能的在幾十MB的數(shù)量級(jí)上，系統(tǒng)采用大數(shù)據(jù)塊的文件組織形式，按照文件傳輸單位進(jìn)行文件的切分以提升系統(tǒng)性能。同時(shí)，對(duì)一些誤刪除的文件，一體機(jī)可以根據(jù)元數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行恢復(fù)，從而最大限度的保證用戶數(shù)據(jù)的安全存儲(chǔ)。

3.1.2高可用框架

分布式文件管理高可用系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要有三個(gè)部分，分別是文件系統(tǒng)基本功能的設(shè)計(jì)、監(jiān)控系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)和管理平臺(tái)功能的設(shè)計(jì)。其中，監(jiān)控系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)占主要部分，它又分為Agent子系統(tǒng)、MON子系統(tǒng)和Collector子系統(tǒng)，這三個(gè)子系統(tǒng)通過互相的監(jiān)控和消息通信機(jī)制實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)一體機(jī)的管理，保證一體機(jī)實(shí)時(shí)正常的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)管理節(jié)點(diǎn)的某些機(jī)器在宕掉服務(wù)、新機(jī)器重新接入時(shí)，利用高可用的網(wǎng)絡(luò)通信，無需將整個(gè)一體機(jī)的機(jī)器設(shè)備上的服務(wù)停掉后重新開啟鏈接即可完成機(jī)器的替換，能夠保證服務(wù)與應(yīng)用的高可用。

3.1.3一體機(jī)監(jiān)控管理平臺(tái)

自主開發(fā)的一體機(jī)管理監(jiān)控平臺(tái)中包括六個(gè)功能測(cè)試模塊，分別是首頁模塊、實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊 、資源管理模塊、應(yīng)用管理模塊 、運(yùn)維管理模塊 和系統(tǒng)管理模塊。每個(gè)模塊顯示不同的業(yè)務(wù)模塊，界面友好、易操作，能夠清晰地掌握一體機(jī)的相關(guān)信息，并對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。

3.1.4異地容災(zāi)

容災(zāi)的基本解決方案是為系統(tǒng)建立遠(yuǎn)程冗余節(jié)點(diǎn)，保證系統(tǒng)業(yè)務(wù)不間斷。分布式文件系統(tǒng)異地容災(zāi)解決方案的的設(shè)計(jì)框架包括本地主備服務(wù)器、本地?cái)?shù)據(jù)服務(wù)器、DNS服務(wù)器、遠(yuǎn)程備服務(wù)器和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器。通過遠(yuǎn)程備同步本地主服務(wù)器的日志和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器備份數(shù)據(jù)的機(jī)制實(shí)現(xiàn)容災(zāi)。通常而言，容災(zāi)系統(tǒng)能夠經(jīng)受住大部分對(duì)當(dāng)前活動(dòng)數(shù)據(jù)中心損壞或毀滅的事件，當(dāng)其中一處因意外事故而意外癱瘓或毀壞，該系統(tǒng)將切換至容災(zāi)端，使得整個(gè)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。

3.2 軟件與架構(gòu)設(shè)計(jì)

3.2.1 資源管理子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一體機(jī)采用分層方式對(duì)資源管理架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。如圖1所示，總體架構(gòu)分為界面展示層、應(yīng)用服務(wù)層、業(yè)務(wù)邏輯層與基礎(chǔ)框架層。其中，界面展示層將展示各個(gè)設(shè)備、服務(wù)器、指令與各相關(guān)閾值。應(yīng)用服務(wù)層展示了設(shè)備應(yīng)用組件、服務(wù)應(yīng)用組件、指令應(yīng)用組件與閾值應(yīng)用組件。在其下是業(yè)務(wù)邏輯層，展示了各個(gè)部分的業(yè)務(wù)邏輯組件與其關(guān)系。最底層為基礎(chǔ)框架層，包括數(shù)據(jù)庫操作組件與XML文件操作組件。

3.2.2基于網(wǎng)絡(luò)編碼的文件操作流程設(shè)計(jì)

為了使分布式文件系統(tǒng)可以在不同的情況下可以用糾刪碼或者再生碼，設(shè)計(jì)了一個(gè)編碼基本信息類Coding Matrix，糾刪碼信息類（RSCoding Matrix）和再生碼信息類（MBRCoding Matrix和MSRCoding Matrix），如圖2所示。這些所有的編碼方案都繼承編碼基本信息類，這樣就達(dá)到了一個(gè)通用，易擴(kuò)展的目標(biāo)。

在系統(tǒng)中申請(qǐng)寫一個(gè)文件的時(shí)候，需要根據(jù)文件生成編碼矩陣，系統(tǒng)會(huì)初始化一個(gè)Coding Matrix類。Coding Matrix作為一個(gè)通用類，它能夠根據(jù)不同的編碼方案引用到與之對(duì)應(yīng)的編碼信息類，為之后文件編碼解碼及修復(fù)時(shí)使用。

（1）寫流程設(shè)計(jì)

客戶端通過向名字節(jié)點(diǎn)發(fā)起RPC遠(yuǎn)程調(diào)用，申請(qǐng)文件寫操作請(qǐng)求；名字節(jié)點(diǎn)結(jié)合相應(yīng)權(quán)限檢查要?jiǎng)?chuàng)建的文件是否已經(jīng)存在。名字節(jié)點(diǎn)根據(jù)文件大小確定文件切片大小，生成相應(yīng)的編碼矩陣Coding Matrix，然后再在INode索引文件中做記錄，此時(shí)INode索引文件中并沒有相應(yīng)的Block列表與之相對(duì)應(yīng)。文件編碼進(jìn)程按照傳輸單位（以下稱為Packet）遍歷整個(gè)文件，根據(jù)編碼矩陣的關(guān)系，將相對(duì)應(yīng)的Packet放入相對(duì)應(yīng)的編碼緩存域等待或者編碼。每遍歷k次將相應(yīng)的編碼緩存放入網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)却?duì)列，隊(duì)列非空的情況下喚醒等待的文件塊傳輸進(jìn)程。

（2）讀流程設(shè)計(jì)

文件讀流程的讀流程如圖4所示，客戶端向遠(yuǎn)程的名字節(jié)點(diǎn) 發(fā)起RPC文件讀取請(qǐng)求；隨后名字節(jié)點(diǎn)返回給客戶端locatedBlocks對(duì)象，客戶端根據(jù)一定的策略（比如最近網(wǎng)絡(luò)距離、IO等均衡等）選取k個(gè)最近的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)起連接請(qǐng)求并維護(hù)k個(gè)連接。k個(gè)連接分別通過k個(gè)數(shù)據(jù)預(yù)取模塊進(jìn)行管理，解碼模塊通過預(yù)取模塊得到數(shù)據(jù)而不必與底層交互調(diào)用解碼函數(shù)。

（3）文件修復(fù)設(shè)計(jì)

當(dāng)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)到有Block失效，通過RPC調(diào)用名字節(jié)點(diǎn)的Block Report方法通報(bào)給名字節(jié)點(diǎn)； 名字節(jié)點(diǎn)收到Block失效后，根據(jù)負(fù)載均衡策略選擇一個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)作為新存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)NewComer，并通過修復(fù)函數(shù)將需要傳送命令給那些參與修復(fù)的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)在收到傳送命令后，先判斷參與修復(fù)Block的編碼方案，并按相應(yīng)的策略，將數(shù)據(jù)傳送給NewComer。NewComer根據(jù)收到的數(shù)據(jù)，恢復(fù)失效Block，之后將該Block添加到Received BlockList，等待下一次心跳時(shí)上報(bào)給名字節(jié)點(diǎn)Name Node。

3.2.3容災(zāi)備份設(shè)計(jì)

分布式文件系統(tǒng)異地容災(zāi)解決方案主要包括三個(gè)場(chǎng)景的功能，分別是正常工作場(chǎng)景、主備節(jié)點(diǎn)失效的場(chǎng)景和主備節(jié)點(diǎn)修復(fù)工作的場(chǎng)景。公共功能則是進(jìn)行基礎(chǔ)功能部分的實(shí)現(xiàn)，文件系統(tǒng)的容災(zāi)方案大部分都是通過公共功能來實(shí)現(xiàn)的。

分布式一體機(jī)的容災(zāi)備份包括數(shù)據(jù)級(jí)容災(zāi)與應(yīng)用級(jí)容災(zāi)。在數(shù)據(jù)級(jí)上，一體機(jī)增加了異地的Metalogger服務(wù)器、Chunk Server和DNS服務(wù)器，其中異地Metalogger同步本地Master的元數(shù)據(jù)信息。分布式文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)至少有一份數(shù)據(jù)備份在異地Chunk Server中，這樣能夠保證本地服務(wù)器失效時(shí)數(shù)據(jù)不丟失，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)級(jí)容災(zāi)。

同時(shí)，用戶通過訪問DNS服務(wù)器獲取Master服務(wù)器的功能，使Master服務(wù)器的地址對(duì)用戶而言透明，即當(dāng)本地服務(wù)器宕機(jī)時(shí)，異地Metalogger將啟動(dòng)Master服務(wù)器功能，此時(shí)用戶察覺不到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化，能夠保證業(yè)務(wù)的不間斷，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用級(jí)容災(zāi)。

4 結(jié)束語

分布式文件管理一體機(jī)，依托于分布式文件管理平臺(tái)高效、容錯(cuò)、易用的特點(diǎn)，將軟、硬資源高度融合，為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)提供一體化的解決方案。在自主研發(fā)的基礎(chǔ)上，一體機(jī)實(shí)現(xiàn)了高效存取海量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的主要功能，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了其上的高冗余安全性與異地容災(zāi)機(jī)制，使得其安全與可用性能夠得到極大保障。同時(shí)，系統(tǒng)清晰的分層設(shè)計(jì)，能夠保證其可擴(kuò)展性、可管理性與可維護(hù)性。此外， 一體機(jī)提供標(biāo)準(zhǔn)文件接口，能夠在不需改寫調(diào)用任何接口程序的前提下，直接使用系統(tǒng)命令或操作使用，為高并發(fā)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的存儲(chǔ)提供保障。

參考文獻(xiàn)

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[5] 許春玲，張廣泉.分布式文件系統(tǒng)Hadoop HDFS與傳統(tǒng)文件系統(tǒng)Linux FS的比較與分析[J].蘇州大學(xué)學(xué)報(bào)：工科版，2010，30（4）：5-9. DOI：10.3969/j.issn.1673-047 X.2010.04.002.

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作者簡(jiǎn)介：

錢琳（1984-），男，吉林長春人，廣西大學(xué)，碩士學(xué)位，現(xiàn)為南京南瑞集團(tuán)公司信息系統(tǒng)集成分公司基礎(chǔ)架構(gòu)部研發(fā)經(jīng)理，工程師；工作業(yè)績：主持省部級(jí)科技項(xiàng)目4項(xiàng)，國網(wǎng)IT基礎(chǔ)架構(gòu)產(chǎn)品研發(fā)；主要研究方向和關(guān)注領(lǐng)域：數(shù)據(jù)挖掘、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、分布式計(jì)算。

朱廣新（1981-），男，河北人，南京理工大學(xué)，碩士學(xué)位，現(xiàn)為南京南瑞集團(tuán)公司信息系統(tǒng)集成分公司基礎(chǔ)架構(gòu)部部門副經(jīng)理，工程師；工作業(yè)績：國網(wǎng)公司信息系統(tǒng)性能優(yōu)化項(xiàng)目；主要研究方向和關(guān)注領(lǐng)域：模式識(shí)別與智能系統(tǒng)。

俞俊（1978-），男，浙江人，東南大學(xué)，學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)為南京南瑞集團(tuán)公司信息系統(tǒng)集成分公司副總經(jīng)理，工程師；工作業(yè)績：電力信息化建設(shè)項(xiàng)目、廣域分布式省地一體化調(diào)度管理系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目；主要研究方向和關(guān)注領(lǐng)域：智能系統(tǒng)。

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1CORBA簡(jiǎn)介

1.1CORBA的基本概念

CORBA（CommonObjectRequestBrokerArchitecture）是由OMG組織制訂的一種標(biāo)準(zhǔn)的面向?qū)ο髴?yīng)用體系規(guī)范，實(shí)現(xiàn)了基于對(duì)象軟件的互操作性和可移植性[2]。CORBA作為一門新技術(shù)，可以完成分布式應(yīng)用程序之間的通信，在分布式異構(gòu)軟件系統(tǒng)的開發(fā)上得到了廣泛的應(yīng)用，也成為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)管北向接口的主流方案。

1.2CORBA技術(shù)的特點(diǎn)

CORBA技術(shù)通過分布式計(jì)算和面向?qū)ο笥?jì)算相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)軟件重用，具有以下特點(diǎn)：

1.2.1引入“”的概念。作為CORBA核心，對(duì)象請(qǐng)求（ORB）是一個(gè)便于實(shí)現(xiàn)不同軟硬件平臺(tái)上的互操作和集成的軟件總線。在分布式系統(tǒng)中，ORB抽象了遠(yuǎn)程方法調(diào)用的內(nèi)在復(fù)雜性，使其獨(dú)立于編程語言、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和軟硬件平臺(tái)，因而成為目前最有生命力的跨平臺(tái)技術(shù)[3]

。1.2.2多種類型的對(duì)象服務(wù)。CORBA體系規(guī)范中定義了包括面向?qū)ο笙到y(tǒng)和分布式系統(tǒng)在內(nèi)的多種類型的服務(wù)，如對(duì)象命名服務(wù)、事件服務(wù)、通知服務(wù)等。命名服務(wù)（NamingService）：命名服務(wù)將服務(wù)對(duì)象賦予一個(gè)指定的標(biāo)識(shí)，通過名字與對(duì)象之間的映射關(guān)系來實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)對(duì)象的查找和定位。因此，可以利用COBRA對(duì)象命名服務(wù)訪問到命名服務(wù)所存儲(chǔ)的對(duì)象引用[4]。事件服務(wù)（EventService）：事件服務(wù)提供了一種異步松散的通信機(jī)制，在OMG定義的事件服務(wù)中，事件的發(fā)送者與接收事件的對(duì)象通過標(biāo)準(zhǔn)的CORBA對(duì)象事件通道進(jìn)行異步通訊，事件服務(wù)支持推模式和拉模式兩種事件傳遞模式[5]。

1.3CORBA技術(shù)的應(yīng)用

作為比較成熟的分布式面向?qū)ο蠹夹g(shù)，CORBA以其優(yōu)良的可重用性、便利的服務(wù)性特點(diǎn)，在網(wǎng)絡(luò)管理領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用和普遍的認(rèn)可。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)分布式系統(tǒng)要求的提高，目前出現(xiàn)了很多成熟、開源的CORBAORB支持，本系統(tǒng)采用ACE-TAO。TAO利用ACE中提供的框架結(jié)構(gòu)對(duì)象與模式，針對(duì)高效，實(shí)時(shí)系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的一種CORBA平臺(tái)，具有源代碼開發(fā)，實(shí)時(shí)性高、C++語言開發(fā)、符合CORBA2.6規(guī)范等特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)電力通信告警信息采集系統(tǒng)提供了切實(shí)可行的網(wǎng)管平臺(tái)。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電力通信告警采集系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)對(duì)電力通信網(wǎng)中各種設(shè)備告警信息采集、綜合分析以及上報(bào)與管理等功能，進(jìn)而提高通信管理的自動(dòng)化水平。在CORBA北向接口的基礎(chǔ)上，本系統(tǒng)的構(gòu)成框圖如圖1所示。

2.2告警信息采集

告警信息的采集主要完成對(duì)系統(tǒng)內(nèi)不同廠家通信設(shè)備的告警信息進(jìn)行采集。其中，接口管理功能負(fù)責(zé)對(duì)不同廠家設(shè)備接口進(jìn)行管理，而CORBA平臺(tái)的告警信息采集系統(tǒng)更具有通用性和擴(kuò)展性。因此，信息采集部分的關(guān)鍵技術(shù)是在CORBA北向接口下針對(duì)不同的設(shè)備配置符合各自的數(shù)據(jù)采集適配器。

2.3告警信息分析

由于各網(wǎng)管存在著異構(gòu)性，致使采集到的信息格式存在巨大的差異，因此告警系統(tǒng)需要將采集到的告警數(shù)據(jù)格式進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范化。按照既定規(guī)則，對(duì)各種告警信息及性能事件從接口輸出，采集適配器將告警信息進(jìn)行采集。解析告警信息，對(duì)告警信息進(jìn)行字段讀取，將信息應(yīng)用到預(yù)先定義的各個(gè)報(bào)警規(guī)則上，讀出告警網(wǎng)元、告警時(shí)間和狀態(tài)等信息。將原始告警數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成規(guī)范化的數(shù)據(jù)告警格式，對(duì)告警數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)規(guī)范化后，將數(shù)據(jù)放在緩存中，形成緩存隊(duì)列，送到事件通道，為實(shí)現(xiàn)下一步的信息上報(bào)。

2.4告警信息上報(bào)

對(duì)規(guī)范化的告警數(shù)據(jù)處理方式有兩種：一種將規(guī)范化的告警數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫；另一種將告警數(shù)據(jù)放到緩存空間中，存放到發(fā)送隊(duì)列中，上報(bào)到后臺(tái)客戶端服務(wù)器。對(duì)于緩存空間中規(guī)范化的告警數(shù)據(jù)進(jìn)行上報(bào)過程，系統(tǒng)利用CORBA事件服務(wù)有的機(jī)制———將事件從提供者傳遞給消費(fèi)者，且允許對(duì)象動(dòng)態(tài)地注冊(cè)或注銷感興趣的特定事件即事件通道。事件通道允許多個(gè)生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間相互連接，在提供者和消費(fèi)者之間發(fā)起事件傳遞有：PUSH模式和PULL模式。本告警系統(tǒng)采用CORBA通知服務(wù)中的PUSH模式來實(shí)現(xiàn)通知的主動(dòng)上報(bào)功能，完成對(duì)不同網(wǎng)管的告警信息的采集上報(bào)管理。

3系統(tǒng)特點(diǎn)

本系統(tǒng)利用當(dāng)前計(jì)算機(jī)軟件領(lǐng)域流行的CORBA技術(shù)，提出了基于CORBA技術(shù)的電力通信告警采集系統(tǒng)的構(gòu)建模型。通過對(duì)CORBA技術(shù)的引入，使得該系統(tǒng)具有良好的靈活性、可移植性、可擴(kuò)展性，從而提高了系統(tǒng)的實(shí)用性。

3.1靈活性

CORBA規(guī)范實(shí)現(xiàn)了客戶與服務(wù)器的完全分離，大大減少了兩者之間的工作量，同時(shí)也給軟件安裝與實(shí)施帶來許多方便。因此在開發(fā)平臺(tái)和運(yùn)行平臺(tái)的選取上有極大的靈活性同時(shí)在編程語言的選取上也有著較強(qiáng)的靈活性。

3.2可移植性和可維護(hù)性

ACE-TAO所提供的抽象模塊使其具有良好的可移植性和可維護(hù)性，可以移植到許多操作系統(tǒng)上，如Win32和許多版本的UNIX等，其中ACE已經(jīng)在很多的平臺(tái)上經(jīng)過移植并完成測(cè)試。

3.3可擴(kuò)展性

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關(guān)鍵詞 物聯(lián)網(wǎng)；車載電池管理；分布式；遠(yuǎn)程管理；事故智能決策

中圖分類號(hào)：TP319 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2013）16-0024-02

1 基于物聯(lián)網(wǎng)的車載電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

車載電池管理系統(tǒng)主要通過本車的檢測(cè)系統(tǒng)生成汽車電池的統(tǒng)計(jì)和分析數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)電池系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、顯示、存儲(chǔ)和分布的檢測(cè)，最大程度上消除車載電池帶來的突發(fā)性安全隱患?；谖锫?lián)網(wǎng)的車載電池管理系統(tǒng)需要充分認(rèn)識(shí)到車載電池的安全性管理和遠(yuǎn)程管理的設(shè)計(jì)著手，從基礎(chǔ)設(shè)備的自動(dòng)化出發(fā)，從設(shè)備的傳感器配置著手，并要充分考慮到車載電池控制系統(tǒng)的開放性和相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)車載系統(tǒng)的具體需求，特別是車載電池的遠(yuǎn)程檢測(cè)和管理等要求設(shè)計(jì)如下的系統(tǒng)總體功能結(jié)構(gòu)。

系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)絡(luò)接口、即時(shí)數(shù)據(jù)平臺(tái)、基本業(yè)務(wù)、檢測(cè)分析系統(tǒng)、突發(fā)事件應(yīng)對(duì)系統(tǒng)6個(gè)部分。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：專門的接口程序組成數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，該系統(tǒng)安裝車載電池系統(tǒng)的微電腦上，可以在檢測(cè)系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)，并通過相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向車載電池管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)的發(fā)送數(shù)據(jù)；即時(shí)數(shù)據(jù)平臺(tái)：分為本車數(shù)據(jù)平臺(tái)和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)平臺(tái)，兩個(gè)平臺(tái)通過相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)支持系統(tǒng)及時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集上來的車載電池即時(shí)數(shù)據(jù)，可以壓縮存儲(chǔ)大量的歷史數(shù)據(jù)；基本業(yè)務(wù)平臺(tái)：完成對(duì)系統(tǒng)組織機(jī)構(gòu)的管理、用戶的管理、權(quán)限的設(shè)置以及維護(hù)等功能的設(shè)置，為非基本業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供基本的框架；檢測(cè)分析系統(tǒng)：對(duì)即時(shí)車載電池?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行查詢計(jì)算和分析，形成電池檢測(cè)報(bào)告。使用圖形分析工具綜合分析歷史數(shù)據(jù)；車載突發(fā)性安全問題應(yīng)對(duì)系統(tǒng)：該系統(tǒng)分為本車系統(tǒng)和遠(yuǎn)程系統(tǒng)，應(yīng)用在電池突發(fā)安全性狀況上，可以完成應(yīng)急預(yù)案的生成、，同時(shí)記錄預(yù)案執(zhí)行狀況；網(wǎng)絡(luò)的支持系統(tǒng)：該系統(tǒng)可以采用多種方法對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，同時(shí)可以通過可用的方式連接互聯(lián)網(wǎng)，對(duì)于不方便用有線方式連接的地方可使用GPRS/CDMA或微波方式遠(yuǎn)程無線通訊。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的車載電池管理系統(tǒng)分布式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

基于物聯(lián)網(wǎng)的車載電池管理系統(tǒng)分布式的部署，采用面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)的思想，將基于物聯(lián)網(wǎng)的車載電池管理系統(tǒng)分為車本體車載電池管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、分布式監(jiān)控管理網(wǎng)絡(luò)兩大部分。

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)將分布在車載電池監(jiān)控與管理的主服務(wù)器上，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器1臺(tái)、Web服務(wù)器1臺(tái)、信息收集與智能決策服務(wù)器1臺(tái)、視頻監(jiān)控服務(wù)器1臺(tái)、傳感器監(jiān)控服務(wù)器1臺(tái)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)的車載電池管理系統(tǒng)分布式部署

在基于物聯(lián)網(wǎng)的車載電池管理系統(tǒng)中，引入分布式計(jì)算和人工智能的思想，通過分布式的架構(gòu)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，解決現(xiàn)有車載電池管理系統(tǒng)中存在的健壯性問題，通過專家系統(tǒng)（智能決策系統(tǒng)）的思想解決現(xiàn)有車載電池管理系統(tǒng)的缺失智能決策和數(shù)據(jù)分析的能力。具體體現(xiàn)在車載電池管理本地?cái)?shù)據(jù)管理分布式模型。

基于物聯(lián)網(wǎng)的車載電池管理系統(tǒng)中，大部分CPU時(shí)間都消耗在從收集和分析各服務(wù)器的數(shù)據(jù)上，為減少主管理服務(wù)器的負(fù)擔(dān)，我們選擇非對(duì)稱的分布式系統(tǒng)。根據(jù)車載電池管理服務(wù)器分布式實(shí)現(xiàn)的要求建立了基于分布式系統(tǒng)管理服務(wù)器模型，如圖2。

4 結(jié)果分析

通過基于物聯(lián)網(wǎng)車載電池系統(tǒng)對(duì)節(jié)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)車體遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集到電池?cái)?shù)據(jù)和實(shí)際測(cè)量結(jié)果作為系統(tǒng)訓(xùn)練的樣本數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)指標(biāo)按照國家頒發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)，并規(guī)定發(fā)生很嚴(yán)重、比較嚴(yán)重、嚴(yán)重、一般、輕微的歸一化數(shù)值分別為0.9，0.7，0.5，0.3，0.1。在數(shù)據(jù)中，利用數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到相應(yīng)的結(jié)果如表1，其中系統(tǒng)訓(xùn)練過程中誤差曲線如圖3，結(jié)果表明，本網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行車載電池突發(fā)事故程度預(yù)測(cè)與實(shí)際基本符合，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)于車載電池的遠(yuǎn)程管理以及對(duì)電池突發(fā)事故的智能決策與應(yīng)對(duì)。

參考文獻(xiàn)

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篇9

關(guān)鍵詞：船舶綜合控制系統(tǒng)；自動(dòng)化控制；分布式控制；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，物流運(yùn)輸業(yè)對(duì)船舶的數(shù)量、質(zhì)量要求均有所提升，這促進(jìn)了造船行業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大和造船技術(shù)的進(jìn)步。但就目前我國現(xiàn)有的造船技術(shù)來看，其與發(fā)達(dá)國家的造船技術(shù)相比還有較大的差距。比如，我國船舶控制系統(tǒng)采用的技術(shù)比較落后，很多環(huán)節(jié)依靠人工操作，造成船舶中各個(gè)控制系統(tǒng)的控制精度較低、控制效果較差，進(jìn)而導(dǎo)致船舶的在線診斷和維護(hù)工作具有一定的局限性。因此，為了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，需要加強(qiáng)船舶綜合控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、研究工作，利用現(xiàn)代化的自動(dòng)綜合控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)船舶綜合控制系統(tǒng)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化和集成化，從而提高船舶在運(yùn)行過程中的安全性和可靠性。

1船舶自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程

船舶自動(dòng)化控制是指在船舶的各個(gè)設(shè)備上安裝自動(dòng)化裝置，從而使船舶在無人操作的情況下，按照設(shè)定好的程序完成自主運(yùn)行，并保證船舶運(yùn)行的穩(wěn)定性。18世紀(jì)，自動(dòng)化調(diào)節(jié)技術(shù)就被運(yùn)用到了船舶的部分設(shè)計(jì)中，為此后實(shí)現(xiàn)全面的自動(dòng)化系統(tǒng)控制奠定了良好的基礎(chǔ)；19世紀(jì)，船舶的自動(dòng)化裝置已具備了按照設(shè)置順序控制的功能，形成了自動(dòng)化系統(tǒng)控制的雛形；二戰(zhàn)后，控制理論的迅速發(fā)展為船舶自動(dòng)化控制技術(shù)水平的提升奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，相關(guān)研究人員將自動(dòng)化控制技術(shù)充分地應(yīng)用到了船舶設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)船舶設(shè)備的單獨(dú)控制和操作；20世紀(jì)80年代后，計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，全面推進(jìn)了智能化、網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)控制技術(shù)的發(fā)展；目前，船舶主要采用分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)船舶全方位、分散性的管理和控制，縮小了設(shè)備故障的影響范圍，提高了船舶運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

2船舶綜合控制系統(tǒng)

由于船舶在設(shè)計(jì)和建造過程中是由多種聯(lián)系較為復(fù)雜的設(shè)備裝置構(gòu)成的，為了方便后期的控制和管理，需要對(duì)不同的設(shè)備進(jìn)行分類控制，從而形成分布式船舶控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的分類依據(jù)一般為設(shè)備功能和設(shè)備間的邏輯關(guān)系，具體可分為以下3類。

2.1綜合船橋控制系統(tǒng)

該主系統(tǒng)由2個(gè)子系統(tǒng)組成，分別為綜合導(dǎo)航系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)。綜合導(dǎo)航系統(tǒng)在船舶的整體運(yùn)行中主要起導(dǎo)航和定位的作用，且可監(jiān)控船舶上的各個(gè)設(shè)備，提高了船舶運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

2.2機(jī)艙控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)安裝在船舶的機(jī)艙中，起著控制中心的作用，可對(duì)船舶的主機(jī)、發(fā)電機(jī)、空壓機(jī)等進(jìn)行全方位控制，并監(jiān)測(cè)機(jī)艙設(shè)備等。機(jī)艙控制系統(tǒng)由主機(jī)控制、操舵控制、輔機(jī)控制和電站控制四個(gè)子系統(tǒng)組成，其通過各個(gè)子系統(tǒng)的相互配合完成控制任務(wù)。

2.3損管集控系統(tǒng)

該系統(tǒng)的主要作用是監(jiān)控船舶設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并隨時(shí)提取儀表上的參數(shù)。如果有異常狀況發(fā)生，則損管集控系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，提醒相關(guān)工作人員及時(shí)處理，避免引發(fā)更大的運(yùn)行故障。該系統(tǒng)由檢測(cè)器、傳感器、執(zhí)行器和集控室的控制器組成的，各個(gè)設(shè)備之間可傳遞信息。如果某個(gè)設(shè)備存在問題，則會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此，需要做好日常的維護(hù)和檢修工作。由此可見，分布式船舶控制系統(tǒng)在應(yīng)用過程中具有諸多優(yōu)勢(shì)，比如，其在安裝過程中不需要將船舶中的各個(gè)設(shè)備都通過信號(hào)線連接到主機(jī)室中，從而縮短了電纜線的長度，且避免信號(hào)在傳遞過程中受到過多的干擾；利用分布式船舶控制系統(tǒng)可有效減少后期維護(hù)和檢修的次數(shù)，當(dāng)主系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)，只需檢查子系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，不需要檢修其他具備獨(dú)立性的控制系統(tǒng)，這樣不僅能降低維護(hù)成本，還能提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。但在實(shí)際應(yīng)用的過程中，分布式船舶控制系統(tǒng)存在較多缺陷，比如，當(dāng)系統(tǒng)中的設(shè)備數(shù)量增多時(shí)，會(huì)因網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)荷過大而降低控制的靈敏度。因此，該系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的質(zhì)量和傳輸速度有非常高的要求。

3分布式船舶控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的完善措施

為了提高分布式船舶控制系統(tǒng)控制的可靠性，可以采用高速冗余環(huán)網(wǎng)作為系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際運(yùn)行過程中出現(xiàn)單點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中斷的情況時(shí)，不會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行造成影響。因此，利用此結(jié)構(gòu)能有效避免因單網(wǎng)發(fā)生故障而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)通信中斷的情況，從而提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。此外，使用功耗較低的元件設(shè)備能減少系統(tǒng)運(yùn)行的發(fā)熱量、減小控制系統(tǒng)的電源負(fù)荷，從而有效降低故障發(fā)生的概率。此外，從以往的工作實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，降低控制系統(tǒng)中元?dú)饧ぷ鳡顟B(tài)下的額定值，能提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

4結(jié)束語

綜上所述，采用分布式控制系統(tǒng)能提高船舶綜合控制系統(tǒng)的控制能力，并能有效降低控制成本和縮小故障的影響范圍。因此，在船舶綜合控制系統(tǒng)的后期設(shè)計(jì)工作中，可以以分布式系統(tǒng)為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，并結(jié)合實(shí)際的控制需求，提高綜合控制系統(tǒng)的控制效率，從而提升船舶運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

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篇10

關(guān)鍵詞：云技術(shù)；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；檢索

中圖分類號(hào)：TP311.13

在信息技術(shù)快速發(fā)展的推動(dòng)下，數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)和處理方面的技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展。云計(jì)算技術(shù)就是這信息技術(shù)發(fā)展的重要產(chǎn)物。而且基于云技術(shù)的分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫相比，前者具有更加明顯的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)?；谠萍夹g(shù)的分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫無法實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)永久存儲(chǔ)，還可以確保在相同位置上存儲(chǔ)或處理信息，大幅降低了數(shù)據(jù)傳輸所消耗的資源。基于云技術(shù)的分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫還可以結(jié)合性能較高的廣域網(wǎng)絡(luò)。此類數(shù)據(jù)庫對(duì)其存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，通常會(huì)采用到數(shù)據(jù)流的形式來輔助完成。運(yùn)用該方法而確定的運(yùn)算函數(shù)就可以對(duì)通過云技術(shù)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行針對(duì)處理。

1 云技術(shù)的定義

對(duì)云技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的研究是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫高性能存儲(chǔ)和檢索的關(guān)鍵，也是對(duì)其進(jìn)行探討的重要前提。隨著信息時(shí)代的不斷發(fā)展，云技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，且可以廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，并取得了令人滿意的成績，因此以云技術(shù)為核心的對(duì)應(yīng)產(chǎn)品也得到了快速的發(fā)展。云技術(shù)是一種結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、網(wǎng)格計(jì)算以及效用計(jì)算等各層次領(lǐng)域而形成的綜合性技術(shù)。一般而言，云技術(shù)涵蓋了多種多樣的分布式技術(shù)，其中包括數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和事物的協(xié)議提取等技術(shù)，不僅如此，云技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)路由技術(shù)、實(shí)時(shí)調(diào)度事物等技術(shù)。這些技術(shù)都是分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的重要組成部分。

2 建立分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的框架

隨著云技術(shù)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)中的不斷深入，在不斷融合的過程中產(chǎn)生了新型的分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫的建立需要依靠計(jì)算機(jī)集群來完成。分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫具有非常鮮明的特點(diǎn)，其中包括擴(kuò)展性高、系統(tǒng)性強(qiáng)等。分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的主要內(nèi)容包含了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、事物調(diào)度以及沖突處理等方面。該數(shù)據(jù)庫與服務(wù)平臺(tái)的連接需要以分布式的客戶通訊服務(wù)平臺(tái)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)。而且連接方法也較為簡(jiǎn)捷，只要某一個(gè)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了連接就可以實(shí)現(xiàn)相同服務(wù)類型的其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有效的連接。數(shù)據(jù)庫對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和檢索的過程是以數(shù)據(jù)服務(wù)器為基礎(chǔ)平臺(tái)，依靠接入此平臺(tái)的各個(gè)組件而完成的。這種先進(jìn)的服務(wù)模式不僅提高了數(shù)據(jù)的處理效率，還改變了傳統(tǒng)意義上的數(shù)據(jù)處理器孤島的現(xiàn)狀。針對(duì)數(shù)據(jù)的檢索過程，則是通過將客戶端以及服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行連接而實(shí)現(xiàn)的。

3 分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫高性能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)機(jī)制

3.1 設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

在建立分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫高性能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)機(jī)制之前，需要進(jìn)行完善的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中需要重視的環(huán)節(jié)為規(guī)模動(dòng)態(tài)的調(diào)整能力和數(shù)據(jù)一致性的調(diào)整等方面。通過專業(yè)的研究，可將設(shè)計(jì)必須要達(dá)到的目的進(jìn)行總結(jié)，可大致分為四個(gè)方面，首先，要盡可能的增加服務(wù)器的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，以此適應(yīng)系統(tǒng)并發(fā)過程的數(shù)據(jù)處理，最終提高數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)容量；其二，需要加強(qiáng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)性和實(shí)用性；其三，要完成高精度的系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份，以此控制出現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫失敗的幾率，另外在條件允許的情況下，還可以設(shè)立專門的數(shù)據(jù)備份維護(hù)機(jī)制，以此確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。其四，針對(duì)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)不確定崩潰現(xiàn)象，應(yīng)添加節(jié)點(diǎn)的恢復(fù)以及重新加載功能。在對(duì)數(shù)據(jù)的具體分布進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)時(shí)，可以采用分布式哈希表技術(shù)，該技術(shù)的特點(diǎn)是，可以將各個(gè)節(jié)點(diǎn)作為小范圍路由和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的載體，從而實(shí)現(xiàn)DHT結(jié)構(gòu)的全面尋址和存儲(chǔ)功能。

3.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

在存儲(chǔ)云的內(nèi)部是由多種服務(wù)器以及從屬節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的，其中服務(wù)器包括主管、安全服務(wù)器和客戶端，這些組成部分可以滿足系統(tǒng)內(nèi)的各種功能要求。從屬節(jié)點(diǎn)的具體含義是指被存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的文件，這些節(jié)點(diǎn)處理數(shù)據(jù)的過程需要根據(jù)存儲(chǔ)云中客戶的請(qǐng)求進(jìn)行。一般情況下從屬節(jié)點(diǎn)只能接受主管服務(wù)器的控制，而且在該節(jié)點(diǎn)與客戶端的協(xié)調(diào)過程中，也需要依托于主管服務(wù)器完成。存儲(chǔ)云可以滿足與高速緩存數(shù)據(jù)進(jìn)行連接的各項(xiàng)要求，這樣可以從根本上簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)的傳輸過程，改善了傳統(tǒng)意義上需要多次變換連接的傳輸方式。在安全機(jī)制方面，存儲(chǔ)云主要依靠控制列表來完成預(yù)期的指標(biāo)。在對(duì)存儲(chǔ)云中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，需要根據(jù)控制列表來進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，另外還要求客戶端的IP 地址需要處在服務(wù)器涵蓋的范圍之內(nèi)。

3.3 數(shù)據(jù)的處理方式

數(shù)據(jù)的處理過程是存儲(chǔ)云系統(tǒng)運(yùn)行的核心環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)這一過程的具體方式是：凡是在存儲(chǔ)云內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息文件中都含有一個(gè)索引文件，而且這兩個(gè)文件的連接較為緊密處在同一個(gè)節(jié)點(diǎn)當(dāng)中。因此在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制的同時(shí)，索引文件也會(huì)隨之被復(fù)制。通常情況下，索引文件中含有每個(gè)階段的起始位置和末端位置。對(duì)于那些沒有索引文件的少數(shù)數(shù)據(jù)而言，在處理過程需要運(yùn)用以文件為單位的方式。因此，在此環(huán)節(jié)中，就需要引進(jìn)特定的計(jì)算函數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的解析和提取。當(dāng)數(shù)據(jù)服務(wù)器合理的融入到分布式的通訊平臺(tái)以后，就會(huì)形成一個(gè)完善的分布式系統(tǒng)，在對(duì)該系統(tǒng)添加適量的節(jié)點(diǎn)，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和備份。通過存儲(chǔ)云的使用，可以實(shí)現(xiàn)任何節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)與分布式框架在邏輯上的分離。這是分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫高性能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)機(jī)制發(fā)揮出最佳效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

4 分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫高性能數(shù)據(jù)檢索機(jī)制

分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫高性能數(shù)據(jù)檢索機(jī)制具有特別顯著的特征，另外在一定程度上會(huì)影響數(shù)據(jù)庫的性能。通過不斷的研究，其具體特點(diǎn)可以分為三個(gè)方面，第一是確保了數(shù)據(jù)基本的一致性。一般而言，數(shù)據(jù)在進(jìn)行處理之前，備份的環(huán)節(jié)會(huì)不同程度的降低數(shù)據(jù)的一致性，在此時(shí)，該檢索系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)一致性維護(hù)機(jī)制機(jī)會(huì)啟動(dòng)；第二是該系統(tǒng)對(duì)于不一致數(shù)據(jù)進(jìn)行修復(fù)的環(huán)節(jié)，修復(fù)過程只要依靠對(duì)比和相應(yīng)的修復(fù)機(jī)制來完成的；第三是查詢過程中等級(jí)限定一致性。查詢具有的一致性等級(jí)就是說指定用戶對(duì)查詢結(jié)果具有的一致性等級(jí)。對(duì)于要求一致性比較高的采用數(shù)據(jù)點(diǎn)具有的主備份節(jié)點(diǎn)進(jìn)行查詢處理，而對(duì)于要求一致性并不是很高的可以盡可能的對(duì)數(shù)據(jù)檢索耗費(fèi)的時(shí)間進(jìn)行縮減。分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢，可以根據(jù)不同的查詢位置分成對(duì)備份節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢以及對(duì)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢這兩種情況。通過對(duì)具體當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢可以實(shí)現(xiàn)對(duì)備份節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)查詢。本地節(jié)點(diǎn)對(duì)于數(shù)據(jù)查詢本身還可以具體的分為歷史數(shù)據(jù)查詢以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢這兩種方式。對(duì)于歷史數(shù)據(jù)的查詢還可以具體劃分為磁盤數(shù)據(jù)查詢以及存檔緩存查詢。

5 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)檢索機(jī)制具有的特點(diǎn)

在系統(tǒng)具體的結(jié)構(gòu)框架下，對(duì)于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)檢索機(jī)制將要滿足大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共同存儲(chǔ)，并且實(shí)現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)冗余備份，合理有效的解決出現(xiàn)數(shù)據(jù)重復(fù)的重要問題，提供性能較高的分布式數(shù)據(jù)具有的檢索功能，對(duì)系統(tǒng)規(guī)模進(jìn)行有效的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，對(duì)數(shù)據(jù)容量具備的處理能力進(jìn)行不斷的開發(fā)擴(kuò)展。

目前的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫在存儲(chǔ)檢索等工作的研究上依然是進(jìn)行單方面的副本研究，無法滿足可靠性的具體要求也不能滿足數(shù)據(jù)的多重冗余性，雖然現(xiàn)有的一些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫能夠在一定范圍內(nèi)做到分布式存儲(chǔ)，但對(duì)于實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)服務(wù)器以及數(shù)據(jù)采集器都只能是比較死板的固定對(duì)應(yīng)，沒有靈活性，在服務(wù)器各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間都非常獨(dú)立，沒有較大的聯(lián)合性，無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)遷移的靈活擴(kuò)展，并且，只能通過冗余數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的服務(wù)器實(shí)現(xiàn)冗余，并不能保證系統(tǒng)的可靠性，也無法兼顧系統(tǒng)使用的基本成本。

通過科學(xué)的設(shè)計(jì)分布式系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)具有的檢索機(jī)制，不僅能夠滿足分布式框架下的實(shí)時(shí)性，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)在數(shù)據(jù)處理的各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行相互的冗余備份并保持一致的維護(hù)，并且，采集器內(nèi)部的數(shù)據(jù)可以利用分布式通訊通過服務(wù)平臺(tái)存儲(chǔ)到多個(gè)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)中，從而形成多重冗余，但因?yàn)槟硞€(gè)節(jié)點(diǎn)不能正常工作，對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)備份造成嚴(yán)重失效的現(xiàn)象。在這種情況下，其他備份卻可以進(jìn)行正常的檢索以及存儲(chǔ)工作，具備比較靈活的特性，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)規(guī)模進(jìn)行動(dòng)態(tài)伸縮。另一方面，在數(shù)據(jù)具備的安全性能上，可以利用數(shù)據(jù)服務(wù)器出現(xiàn)的各種數(shù)量不同的冗余備份，將重點(diǎn)數(shù)據(jù)以及一般數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)別對(duì)待，同時(shí)能夠科學(xué)有效的保證系統(tǒng)具有的可靠性，還能最大程度的降低系統(tǒng)的成本。

6 結(jié)束語

隨著信息技術(shù)的不斷改革與發(fā)展，云技術(shù)已然成為主流和趨勢(shì)，成為國內(nèi)外優(yōu)秀信息產(chǎn)業(yè)以及計(jì)算機(jī)教育機(jī)構(gòu)重點(diǎn)研究對(duì)象，尤其在分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的應(yīng)用，是具有劃時(shí)代意義的。因此應(yīng)以云技術(shù)的特點(diǎn)及框架作為研究的基礎(chǔ)，重點(diǎn)探討基于云技術(shù)的分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫高性能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)機(jī)制和檢索機(jī)制，使其發(fā)揮出最佳的效果，以此適應(yīng)技術(shù)發(fā)展對(duì)分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫提出的要求，相信通過不斷的努力和完善，基于云技術(shù)的分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫會(huì)在高職計(jì)算機(jī)教學(xué)中取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展。

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