導語：如何才能寫好一篇分布式系統(tǒng)設計與應用，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：分布式；熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)；設計；應用

中圖分類號：TU995 文獻標識碼：A

近些年來，我國的經(jīng)濟有了快速發(fā)展，人們的生活水平得到了很大提高，對于供熱的需求也不斷增加，在我國的大多城市當中，集中供熱網(wǎng)絡得到了長足發(fā)展。但是，供熱網(wǎng)絡的運行安全存在著各種各樣的問題，如何及時發(fā)現(xiàn)并解決這些問題，是供熱工作的重點內(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)的設計

在任何一個監(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)控中心設備。監(jiān)控中心是整個熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的核心所在，其作用在于收集并處理整個供熱網(wǎng)絡的各項相關信息，從而為決策提供準確的數(shù)據(jù)支持，因此，需要配置的硬件設備是性能較高的服務器、打印機、顯示器和配套通訊設備等。

2 檢測環(huán)境溫度設備。在熱網(wǎng)監(jiān)控中，需要及時了解外部環(huán)境中的溫度情況，以確定供熱系統(tǒng)溫度調(diào)整的準確，所以，還需要有能夠檢測環(huán)境溫度的設備，比如Pt100-A級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)控熱力站的設備。熱力站是整個供熱系統(tǒng)的核心所在，其運行狀態(tài)會直接給整個供熱工作造成影響，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，其設備主要包括熱力站儀表、傳感器，控制柜等，通過這些設備的共同工作，來采集并存儲熱力站工作參數(shù)，將數(shù)據(jù)反饋后按照相關指令進行調(diào)整，并起到安全保護和報警功能。

（二）軟件系統(tǒng)

1 監(jiān)控中心軟件。監(jiān)控中心軟件承擔著整個供熱網(wǎng)絡各項信息搜集、處理、判斷的重要工作，其工作相對較為繁雜，應該具備多項功能，具體包括以下幾點：首先，數(shù)據(jù)報表功能，能夠完成對熱網(wǎng)實時數(shù)據(jù)的采集、存儲和整理，并將其制成報表歸入到數(shù)據(jù)庫中，保證操作人員能夠完成對實時或歷史數(shù)據(jù)的查詢和分析。其次，平衡分析功能，此功能是對熱網(wǎng)進行調(diào)整的重要依據(jù)，對于熱網(wǎng)的工作效率有著重要意義，其采用的計算方法是“周期熱量分析管理”法，以此得到相應的調(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)運行的可靠，通過在軟件中設置相應的安全上、下限參數(shù)，并根據(jù)分布于供熱網(wǎng)絡的監(jiān)控裝置，來判斷熱網(wǎng)運行是否出現(xiàn)不安全狀態(tài)，并做出告警，以降低熱網(wǎng)運行的不安全性。第四，系統(tǒng)查詢功能，此功能在后臺對熱網(wǎng)監(jiān)控參數(shù)進行設置的主要途徑，通過對信息采集方式、時間間隔等的調(diào)整，根據(jù)實際需求來合理調(diào)整熱網(wǎng)監(jiān)控方式，得到最為合適的監(jiān)控數(shù)據(jù)，提高對熱網(wǎng)管理的水平。第五，效益分析功能，熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的目標之一就是提高熱網(wǎng)工作的經(jīng)濟效益，所以，在軟件中，需要設計此功能，通過對歷史實際供熱量與環(huán)境溫度情況來分析供熱的最佳比，以此作為依據(jù)，對供熱量做出合理的調(diào)整，避免熱量浪費問題的發(fā)生，從而提高供熱的經(jīng)濟效益。

2 熱力站軟件。熱力站的調(diào)整是整個供熱過程調(diào)整的中心所在，也需要有相應的軟件來實現(xiàn)各項功能，具體包括：首先，采集數(shù)據(jù)功能，熱力站的數(shù)據(jù)是整個熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)工作的基礎所在，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)采集設備，得到熱力站的實時數(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行集中管理、分析，這就要求軟件應有數(shù)據(jù)傳輸功能，保證相關數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝?、準確，通常采用的是ADSL-VPN通訊模式。第三，安全報警功能，在熱力站運行過程中，還會發(fā)生一些不安全問題，比如掉電、管道壓力過高等，這些會給熱力站運行安全帶來極大威脅，通過安全報警軟件，能夠及時發(fā)現(xiàn)這些問題，并通過報警信息反饋給工作人員進行及時解決。第四，自動控制功能，熱力站的運行狀態(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控制功能，能夠通過調(diào)動相關設備來將熱網(wǎng)的循環(huán)泵、水泵進行啟?；蛘吒淖児┧l率。

二、分布式熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的應用

在供熱系統(tǒng)中應用分布式熱網(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，實現(xiàn)集中供熱運行水平和經(jīng)濟效益的共同提升。

首先，在對供熱量進行調(diào)整時，需要保證用戶對于供熱的舒適感不會受到影響，在此基礎上，考慮用戶負擔和供熱成本，比如在供熱的初、末期，應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。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)果的準確、可靠與科學。

其次，在對供熱系統(tǒng)進行調(diào)整時，應該以一次側(cè)電動調(diào)節(jié)閥為主要調(diào)整手段，輔助以二次回水定壓閥，通過對整個供熱系統(tǒng)供應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，從而制定科學的調(diào)整方案，通過相應的調(diào)整措施，來實現(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)對于當前供熱工作的水平的提升有著重要作用。在設計分布式熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)時，需要從供熱的經(jīng)濟性、效果出發(fā)，綜合考慮需要調(diào)整、計算的要素，將其納入監(jiān)控系統(tǒng)的功能模塊當中，保證監(jiān)控效果的最優(yōu)化；在實際應用時，需要遵循用戶經(jīng)濟、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

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>> 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)存儲技術的研究 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)設計關鍵技術研究 分布式安全存儲網(wǎng)絡系統(tǒng)的研究 基于一致性樹分布的數(shù)據(jù)分布式存儲方法 分布式數(shù)據(jù)庫存儲子系統(tǒng)研究 云計算環(huán)境中分布式數(shù)據(jù)存儲關鍵技術研究 探析分布式數(shù)據(jù)庫技術運用在大數(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 一種基于影像塊組織的遙感數(shù)據(jù)分布式存儲方法 基于分布式的海量數(shù)據(jù)存儲解決方案 車輛通行數(shù)據(jù)的分布式存儲系統(tǒng)淺析 運維系統(tǒng)告警數(shù)據(jù)的分布式存儲方法 海量空間數(shù)據(jù)的分布式存儲管理及并行處理技術分析 一種基于信息分散算法的分布式數(shù)據(jù)存儲方案 分布式系統(tǒng)數(shù)據(jù)復制的研究 基于分布式大數(shù)據(jù)的圖書館服務創(chuàng)新模式探索 常見問題解答 當前所在位置：l

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【關鍵詞】分布式 遙感影像數(shù)據(jù)庫 優(yōu)化設計

在遙感平臺和數(shù)據(jù)通信技術的不斷發(fā)展下，采用遙感技術進行空間數(shù)據(jù)存儲和管理應用已經(jīng)逐漸廣泛，但是如果想要進一步提高遙感信息應用質(zhì)量和精度，就必須要實施分布式遙感影像數(shù)據(jù)庫優(yōu)化設計，以能夠?qū)b感影像數(shù)據(jù)高效性以及便捷性顯著提高，促進遙感影像處理的簡潔性以及個性化。

1 分布式遙感影像數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)

在分布式遙感影像數(shù)據(jù)設計中需要實現(xiàn)以下幾方面功能，其一采用影像數(shù)據(jù)庫存儲各種遙感影像資料；其二對數(shù)據(jù)庫底層的相關函數(shù)和方式調(diào)用，從而對影像數(shù)據(jù)庫實施各種各樣的操作。重點是在進行查詢數(shù)據(jù)的時候，結(jié)合實際需求，實現(xiàn)對不同時期、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，并且還要對兩者數(shù)據(jù)庫自動進行更新，以便于對數(shù)據(jù)庫相關內(nèi)容實施以及定位；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)用相關操作。那么基于這些需求，關于分布式遙感影像數(shù)據(jù)庫的設計，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)化設計中，采用Web Service實施遙感圖像分布式處理，首先一定要依照影像數(shù)據(jù)庫的實際需求進行確定，進一步優(yōu)化數(shù)據(jù)流程設計。其中本次數(shù)據(jù)庫運行流程則如圖2所示。其中圖2的左側(cè)部分是在Web Service技術下獲取遠程數(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)點當成是網(wǎng)絡數(shù)據(jù)源，并且在物理結(jié)構(gòu)上這就是在單獨服務提供者結(jié)點。其系統(tǒng)的運行流程則如下所示：在將Web服務系統(tǒng)構(gòu)建之后，在UDDI用戶服務注冊中心可以實施服務查詢，這樣也就能夠得到UDDI返回數(shù)據(jù)庫服務提供者的地址，繼續(xù)將其請求發(fā)送到數(shù)據(jù)庫服務提供者的結(jié)點，這樣也就能夠采用相應技術將數(shù)據(jù)和消息的傳輸工作完成。在請求者想數(shù)據(jù)庫請求具體數(shù)據(jù)的時候，則也就能夠直接將其定位到數(shù)據(jù)庫服務提供者結(jié)點，之后轉(zhuǎn)輸?shù)綌?shù)據(jù)庫服務中心，獲取所需要的數(shù)據(jù)，最后將其依照用戶的請求方式將數(shù)據(jù)返回，也就完成了整個數(shù)據(jù)請求過程。

2 分布式遙感影像數(shù)據(jù)庫的功能設計

基于各方面內(nèi)容要求，在進行系統(tǒng)功能設計中一定要對不同的數(shù)據(jù)服務請求進行綜合考慮，在進行數(shù)據(jù)查詢的時候，也要為外界進行數(shù)據(jù)庫查詢提供相應的數(shù)據(jù)查詢接口，其中包括成像時間查詢、分辨率查詢以及復合查詢等等。圖3為系統(tǒng)總體架構(gòu)。在整個系統(tǒng)之中，對于元數(shù)據(jù)以及影像數(shù)據(jù)的存儲并沒有在同一個數(shù)據(jù)庫之中，其中元數(shù)據(jù)庫則是一個獨立的數(shù)據(jù)庫，其原因主要是因為：本次系統(tǒng)需要設計到的影像比較多，因此數(shù)據(jù)量絕大，并且系統(tǒng)在進行數(shù)據(jù)訪問的時候可以采用多個訪問方式，但是元數(shù)據(jù)庫不但要對應系統(tǒng)影像數(shù)據(jù)庫，同時也要關系到信息數(shù)據(jù)庫、矢量數(shù)據(jù)庫以及影像數(shù)據(jù)庫等，將其作為一個獨立的數(shù)據(jù)庫更有助于進行影像數(shù)據(jù)庫索引等操作；同時基于數(shù)據(jù)庫安全性考慮，數(shù)據(jù)庫服務中間件在經(jīng)過數(shù)據(jù)定向后，才能夠進一步對數(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獨立的數(shù)據(jù)庫，將其成功作為是數(shù)據(jù)服務中間件和影像數(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技術在數(shù)據(jù)庫訪問中的應用

在分布式系統(tǒng)構(gòu)建中，系統(tǒng)設計中所采用的技術是SOAP/XML技術，這一技術的應用特點包括平臺無關性以及語言無關性；同時SOAP/XML技術也對網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸中存在的各種安全問題進行了綜合考慮，在Internet傳輸過程中能夠成功跨越防火墻，更有助于實施網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸；另外在SOAP/XML技術之下，實施數(shù)據(jù)和消息傳輸其與OpenGIS標準更相符，有助于實現(xiàn)和其他系統(tǒng)的集成。

4 分布式遙感影像數(shù)據(jù)庫設計效果

在通過對分布式遙感影響數(shù)據(jù)庫設計及功能分析之后，則需要進一步在局域網(wǎng)中對其效果進行測試，基于數(shù)據(jù)庫各種基本操作，SOAP/XML技術的應用能夠顯著提高數(shù)據(jù)庫在實際應用中的有效性。本次研究中在Web Service環(huán)境下對遙感圖像分布式處理影像數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設計分析，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)庫實現(xiàn)影像存儲的快速定位，之后和SOAP/XML技術下相結(jié)合，成功完成了局域網(wǎng)中的系統(tǒng)設計。經(jīng)過測試，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。在下一次研究重點中應該是在對原型系統(tǒng)完善的基礎上，進一步補充數(shù)據(jù)庫服務中間件功能，并且要進一步對分不就是環(huán)境的不同數(shù)據(jù)庫集成功能滿足。

5 結(jié)語

在SOAP/XML技術基礎上實施分布式遙感影像數(shù)據(jù)庫優(yōu)化設計，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責，借助于元數(shù)據(jù)庫完成影像資源存儲的快速的定位，并且和SOAP/XML技術等輔助接技術相結(jié)合，也就能夠成功在局域網(wǎng)內(nèi)實現(xiàn)系統(tǒng)設計，并且從其效果測試結(jié)果來看，這一系統(tǒng)設計能夠?qū)Ξ斍皵?shù)據(jù)查詢需求滿足，并且也進一步擴大了數(shù)據(jù)庫服務中間件功能，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。

參考文獻

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作者簡介

呂睿（1979-），男，河南省鄭州市人。畢業(yè)于北京郵電大學，碩士學位。現(xiàn)為鄭州輕工業(yè)學院民族職業(yè)學院講師。主要研究方向為計算機網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫、電子商務。

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【關鍵詞】LTE MIMO 多業(yè)務全光分布式系統(tǒng) 基站不共址

中圖分類號：TN929.53 文獻標識碼：B 文章編號：1006-1010（2013）-21-0042-05

1 前言

目前，國內(nèi)的電信運營商一般運營有2G、3G、WLAN和固網(wǎng)寬帶等多種網(wǎng)絡，于是數(shù)字射頻系統(tǒng)可以將這些網(wǎng)絡合并后通過光纖傳輸，這樣可以減少網(wǎng)絡建設的重復投資及物業(yè)協(xié)調(diào)工作。但是由于建筑物對無線信號有著嚴重的衰減和屏蔽作用，在一些大型場館、寫字樓、地下車庫和城中村存在很多的盲區(qū)。同時，2G和3G網(wǎng)絡下行速率比較低，隨著移動業(yè)務的增長，難以滿足目前智能終端用戶對數(shù)據(jù)業(yè)務的體驗需求。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，通過無源合路器件將多頻信號融合到天饋端實現(xiàn)覆蓋，天線的輻射問題引起人們的恐慌，導致運營商在小區(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)務接入的數(shù)字全光分布式系統(tǒng)各個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，可以利用ONU（Optical Network Unit，光網(wǎng)絡單元）駐地網(wǎng)絡資源拉遠覆蓋。同時，運營商4G網(wǎng)絡的試點建設正在逐漸加快，在滿足高速下載需求和提高用戶感知度方面優(yōu)勢明顯，為未來高速的無線通信奠定了基礎?；诖耍琇TE多業(yè)務分布式系統(tǒng)將能滿足運營商多網(wǎng)共建共享的要求，既可以實現(xiàn)傳統(tǒng)網(wǎng)絡的覆蓋和資源共享，又可以提供4G業(yè)務接入，而且采用基站不共址接入的設計，組網(wǎng)更靈活，覆蓋更深入。

2 LTE多業(yè)務系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)概述

LTE多業(yè)務光纖分布式系統(tǒng)是集2G、3G、4G、WLAN和固網(wǎng)寬帶于一體的室分系統(tǒng)，設備主要由多業(yè)務接入單元（AU）、多業(yè)務擴展單元（EU）和多業(yè)務拉遠單元（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，采用數(shù)字光纖傳輸方式，通過光纖將基帶信號傳輸?shù)綌U展單元，在擴展單元與WLAN信號合路，然后通過光纖拉遠傳輸給多個遠端，遠端機對信號進行數(shù)字處理后，射頻信號通過設備一體化天線實現(xiàn)覆蓋。

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

系統(tǒng)設備從接入單元到射頻遠端單元全都是利用光纖或五類線來傳輸?shù)?，射頻信號經(jīng)過數(shù)字化處理，主要應用于城中村等特殊場景下的信號深度覆蓋，具有接入制式多、傳輸距離遠、覆蓋范圍廣、遠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。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)務的射頻信號，經(jīng)過下變頻模塊后變成中頻信號，中頻信號經(jīng)A/D變換器變換為數(shù)字信號，基帶信號處理單元將其打包成適合標準接口協(xié)議（如CPRI）要求的幀格式后，由數(shù)字光纖收發(fā)器將其傳送到擴展單元。擴展單元實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換、數(shù)字中頻信號與寬帶信號合路，以及下行信號功分/上行信號合路。激光器接收下行數(shù)字信號，與ONU或者AC輸出的下行寬帶信號合路，合路后的數(shù)字信號需要以一定的格式進行重新組幀，通過功分單元將下行數(shù)字信號輸出到8個光口。

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

3 LTE多業(yè)務MIMO的實現(xiàn)

LTE網(wǎng)絡的優(yōu)勢在于能夠更好地提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務。研究表明，70%的高速數(shù)據(jù)業(yè)務都發(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)建設成為LTE網(wǎng)絡建設的重中之重。LTE引入MIMO多天線技術，充分利用空間信道的多徑，將用戶數(shù)據(jù)流分解為多個并行的數(shù)據(jù)流進行發(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）單通道建設方案

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

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

（2）一路新建一路利舊方案

該方案中LTE采用雙通道設置，使用兩路射頻單元實現(xiàn)MIMO，在室分建設中與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的天饋系統(tǒng)，LTE的兩路射頻通過單極化天線的方式進行覆蓋，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；但需要對原來2G/3G系統(tǒng)的無源器件和天線進行改造使之滿足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)務光纖分布式系統(tǒng)的MIMO在RU單元的實現(xiàn)采用雙通道單極化方案，設備使用2路射頻單元實現(xiàn)MIMO，同時在射頻鏈路上2路射頻單元分別合路2G和3G的射頻信號輸出，在室內(nèi)分布建設中與2G/3G獨立建設，采用獨立的天饋系統(tǒng)且LTE每路射頻通過單極化天線的方式進行覆蓋。對于不方便建設天饋系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域，由設備自帶的一體化天線實現(xiàn)覆蓋。分布式系統(tǒng)MIMO方案如圖4所示：

該方案的優(yōu)勢鮮明，由AU直接耦合基站RRU的無線信號，通過EU中繼傳輸給RU，再由RU直接對室內(nèi)進行覆蓋，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)。同時各個單元之間采用光纖實現(xiàn)數(shù)字信號的傳輸，RU單元對數(shù)字光信號進行解調(diào)、數(shù)字濾波、射頻放大后，由設備自帶的一體化天線無線覆蓋，在實現(xiàn)MIMO功能的同時建設更快捷。

4 多業(yè)務基站不共址

LTE多業(yè)務分布式系統(tǒng)的RU單元可以對2G、3G、LTE的無線信號進行覆蓋。在實際的網(wǎng)絡建設中，存在新建的LTE信源跟2G、3G信源不共址的情況，而同一個小區(qū)又需要同時滿足2G、3G和LTE的無線網(wǎng)絡信號覆蓋。對此，LTE分布式系統(tǒng)結(jié)合硬件和軟件的實現(xiàn)，通過光纖的形式，實現(xiàn)了基站不共址的接入方案，使得2個及以上的接入單元所連接的拉遠單元均滿足多業(yè)務覆蓋的要求，如圖5所示。

多個接入單元同時在網(wǎng)的情況下，根據(jù)時鐘同步問題，要設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。主接入單元和多個從接入單元彼此之間選用一個光傳輸接口通過光纖連接。

當兩個接入單元都正常工作時，從站時鐘自動同步上主站，信號正常覆蓋。當主接入單元故障時，兩個接入單元的通信中斷，主從站時鐘失步。此刻從接入單元將以自己的時鐘作為時鐘參考，可以保證其本身及所拖的拉遠單元業(yè)務正常運行，有網(wǎng)絡信號的覆蓋效果，這個時候主接入單元所帶的拉遠單遠將沒有覆蓋效果。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單元就只有一種覆蓋業(yè)務，該業(yè)務即為從接入單元的接入業(yè)務。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)控信號都是通過主接入單元上報給一個監(jiān)控中心的，導致了整個分布式系統(tǒng)的監(jiān)控癱瘓。當主接入單元掉電或者故障后，在備用電池供電期內(nèi)主接入單元會將告警信息上報給監(jiān)控中心，提供網(wǎng)絡業(yè)務故障的依據(jù)。

若主從接入單元時鐘同步故障，主從接入單元會智能地以各自的時鐘為主，各自獨立不相干擾，物理上將多業(yè)務分布式系統(tǒng)分割成兩個或多個單業(yè)務系統(tǒng)實現(xiàn)拉遠覆蓋。

5 LTE系統(tǒng)升級實現(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2G/3G室分資源，同時演進成帶LTE網(wǎng)絡多業(yè)務系統(tǒng)的覆蓋，是LTE多業(yè)務系統(tǒng)未來布局的關鍵，即既要優(yōu)化資源，又不能因新的網(wǎng)絡增加運行維護的復雜度和施工難度。

5.1 軟硬件升級模式

對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)務系統(tǒng)覆蓋?？紤]到運營商建網(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)務系統(tǒng)建網(wǎng)，接入單元和拉遠單元均只需要滿足2G與3G的射頻接收和拉遠放大即可。后續(xù)運營商若需要再引入LTE滿足用戶高數(shù)據(jù)業(yè)務和建設智慧城市的需求，可直接在原來的系統(tǒng)上升級硬件和軟件即可滿足LTE多業(yè)務的需求，即需增加一端接入單元和一端拉遠單元，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，通過升級硬件和軟件后，實現(xiàn)LTE多業(yè)務的方案，同時充分利用2G/3G網(wǎng)絡資源。該方案系統(tǒng)改造小、施工簡單，但新帶來的硬件設備成本高。

5.2 軟件升級模式

在目前4G試點的大城市區(qū)域，LTE網(wǎng)絡已大量建設，所以在實現(xiàn)室分系統(tǒng)建設的方案中，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)需要進行LTE系統(tǒng)的演進，只需要升級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，后續(xù)升級不需要對硬件做任何處理，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。

6 總結(jié)

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

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篇5

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

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.04.184

0 引言

針對傳統(tǒng)的客戶機/服務器體系結(jié)構(gòu)的種種缺點，計算機科學家提出了三層或多層分布式系統(tǒng)模型[1]。隨著不斷改進和發(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，即CORBA、COM/DCOM和J2EE（Java2 Platform Enterprise Edition）。J2EE為搭建具有可伸縮性、靈活性、易維護性的分布式系統(tǒng)提供了良好的整套機制。

1 多層體系結(jié)構(gòu)模型

三層架構(gòu)就是將整個系統(tǒng)業(yè)務應用劃分為三個層次，即：客戶層、業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層。業(yè)務邏輯層又可由多個子層組成，具體要看系統(tǒng)的復雜程度。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)務處理分開，縮減了客戶端的規(guī)模，又將相關業(yè)務和資源分開，降低了服務器的負載，避免了服務器的性能缺陷對整個系統(tǒng)性能的影響。這種在多個服務器上分布應用程序處理的多層可變結(jié)構(gòu)比二層體系結(jié)構(gòu)的伸縮性和擴展性有了很大加強。同時多層體系結(jié)構(gòu)解決了客戶機/服務器結(jié)構(gòu)的維護成本問題，改善客戶機/服務器結(jié)構(gòu)延展性問題?？蛻魴C/服務器結(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及電子商務的發(fā)展。

2 J2EE多層模型

為實現(xiàn)企業(yè)級分布式應用，J2EE定義了豐富的技術標準、符合標準的開發(fā)工具和API為開發(fā)企業(yè)級應用提供技術支持，這些技術涵蓋數(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是一個基于Java的適合服務器端的、結(jié)合了Java Enterprise API的完整的企業(yè)級應用系統(tǒng)開發(fā)平臺或中間件體系結(jié)構(gòu)，它通過提供一組應用組件和運行時環(huán)境來構(gòu)造可伸縮的企業(yè)應用。典型的J2EE結(jié)構(gòu)的應用程序包括四層：客戶層、表示邏輯層、業(yè)務邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層，如圖2所示[2]。

客戶端層用來實現(xiàn)企業(yè)級應用系統(tǒng)的操作界面和顯示層。表示邏輯層由web服務器和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求，調(diào)用相應的邏輯模塊，并把結(jié)果以動態(tài)網(wǎng)頁的形式返回到客戶端。業(yè)務邏輯層也叫ejb層或應用層，由ejb服務器和ejb組件組成，用來實現(xiàn)企業(yè)級信息系統(tǒng)的業(yè)務邏輯，這是企業(yè)級應用的核心。ejb要運行在容器中，容器解決了底層的問題，如事務處理、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

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

Java Servlet是一項服務器端技術，它接收來自Web瀏覽器的HTTP請求并返回HTTP響應。首先，請求被提交給Servlet引擎，然后Servlet引擎執(zhí)行適當?shù)腟ervlet，訪問響應對象，并向客戶端返回一個響應。

ejb定義了如何編寫服務器端M件，并為服務器端組件和管理這些組件的應用服務器之間提供了標準協(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用程序。ejb并不是一個單獨的文件，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：會話Bean、實體Bean、消息驅(qū)動Bean。會話Bean用于管理實體Bean和其它會話Bean的交互、訪問資源，通常代表客戶機執(zhí)行任務。實體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)提供了一個面向?qū)ο蟮慕涌凇ＯⅡ?qū)動Bean響應JMS消息。

JDBC是Java程序與數(shù)據(jù)庫通信的標準API，使Java開發(fā)者能夠用純Java API編寫數(shù)據(jù)庫應用程序。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的基礎上，因此還提供了數(shù)據(jù)庫存取的平立性。

JNDI是Java對對象名字和目錄服務的“中央注冊表”，管理著對構(gòu)建分布式應用程序所需的核心組件的引用。當創(chuàng)建訪問遠程對象的應用程序時，JNDI以查找返回該對象地址的方式提供對該對象的引用。應用程序首先在WebLogic Server部署中需要的對象，而WebLogic Server服務將返回應用程序訪問該對象時所需要的一切屬性。

遠程方法調(diào)用（Remote Method Invocation， RMI）大大增強了Java開發(fā)分布式應用的能力，支持存儲于不同地址空間的程序級對象之間彼此進行通信，實現(xiàn)遠程對象之間的無縫調(diào)用。RMI目前使用Java遠程消息交換協(xié)議JRMP進行通信，JRMP是專為Java調(diào)用遠程對象制定的協(xié)議。因此，Java RMI具有Java的“Write Once， Run Anywhere”的優(yōu)點，用Java RMI開發(fā)的應用系統(tǒng)可以部署在任何支持Java運行環(huán)境的平臺上。但由于JRMP是專為Java對象制定的，因此，RMI對于用非Java語言開發(fā)的應用系統(tǒng)支持不足，不能與用非Java語言編寫的對象進行通信，其實也可以把它看作是RPC的Java版本。

3 MVC在J2EE中的應用

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

設計模式就是軟件人員在面向?qū)ο筌浖O計中經(jīng)多次驗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計問題的類和相互通信對象的描述，是針對問題和解的抽象，是對一系列具有共性的問題的完整的解決方案。設計模式有效地避免了設計損害了系統(tǒng)的復用性，是可復用面向?qū)ο筌浖幕A。MVC是一個強大的模型，基于功能清楚地分開了代碼，修改在某一層上的應用程序不會影響到其它層。代碼分布到多個邏輯層和物理層執(zhí)行，每一層對應于一個特定的應用程序功能，它們之間使用定義明確的、可判定的方式進行通信。通過響應用戶和程序輸入，在層與層之間傳遞信號和數(shù)據(jù)來完成應用程序的功能。

MVC設計模式具有設計清晰、易于擴展、運用可分布的特點，因此在構(gòu)建Web應用中具有顯著的優(yōu)勢。MVC可適用于多用戶的、可擴展的、可維護的、具有很高交互性的系統(tǒng)，如電子商務平臺、CRM系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)等。MVC可以很好的表達用戶與系統(tǒng)的交互，可以很方便的用多個視圖來顯示多種數(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的另一個好處就是將開發(fā)團隊依照專業(yè)技術方向分開。這樣，GUI設計專家可以在視圖層工作，負責具體功能開發(fā)的領域?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)團隊所有成員的效率，從而提高整個開發(fā)團隊的生產(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模式在進行快速和小規(guī)模的應用開發(fā)時是具有非常大的優(yōu)勢，但是從工程化的角度考慮，它也有一些不足之處，主要在于不方便應用擴展，以及不利于應用系統(tǒng)業(yè)務的復用。大型web應用必須采用不同的Model 2設計模式。Model 2是基于MVC模式的框架，"Model"代表的是應用的業(yè)務邏輯（通過JavaBean、ejb組件實現(xiàn)），"View"是應用的表示層（由JSP頁面產(chǎn)生），"Controller"是提供應用的處理過程控制（一般是Servlet）。這種設計模型把應用邏輯、處理過程和顯示邏輯分成不同的組件實現(xiàn)，這些組件可以進行交互和復用。Model 2具有組件化的優(yōu)點，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標記，它們組成一個可復用的Model 2設計。這個定義表示Struts是一個框架，而不是一個庫。但Struts也包含了豐富的標記庫和獨立于該框架工作的實用程序類庫。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實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的導航。Struts增強了開發(fā)人員對系統(tǒng)的整體把握，提高了系統(tǒng)的可維護性和可擴充性。

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制，包括了J2EE的相關實現(xiàn)技術和應用開發(fā)的一般過程。通過多個具體項目的應用研究，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)務組件庫，從而達到提高研發(fā)分布式系統(tǒng)的能力、效率和規(guī)范軟件的研發(fā)過程。

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篇6

【 關鍵詞 】 分布式；單點故障；一體機；分布式文件系統(tǒng)

【 中圖分類號 】 TP302.1

1 引言

隨著公司規(guī)模和業(yè)務量的增加，相關的開發(fā)環(huán)境與業(yè)務數(shù)據(jù)也隨之成倍的增長。在這種情形下，獨立服務器存儲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器可以用來保存相關數(shù)據(jù)，但由于服務器通常位于不同機房，在管理與組織上存在困難，也只能滿足一段時間內(nèi)的存儲需求。于是這就要求對多臺機器上的空閑空間加以組織利用，來提供更大的磁盤空間，以突破單機存儲的限制。

目前大量企業(yè)考慮采用NFS方案，使用共享存儲服務器進行網(wǎng)絡存儲應對數(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，這種方案會顯得力不從心，同時也導致性能與用戶體驗急劇下降。此外，集中式存儲需要保證完全不出現(xiàn)宕機，否則依賴其提供數(shù)據(jù)的應用將均不可用。

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

2 研究現(xiàn)狀

2.1 分布式系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析

隨著存儲數(shù)據(jù)量的爆發(fā)式增長與硬件技術的提升，分布式文件系統(tǒng)已經(jīng)成為一個較為活躍的研究方向。國內(nèi)外很多大學及研究機構(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。同時，在某些開源社區(qū)中也開發(fā)了一批可運行于Linux操作系統(tǒng)之上的分布式文件系統(tǒng)，這些開源項目也大大促進了分布式文件系統(tǒng)的發(fā)展與應用。

目前，用MapReduce框架構(gòu)建大型的并行數(shù)據(jù)密集型應用是將海量數(shù)據(jù)存儲到分布式存儲云端時使用的主要技術，它同時需要分布式文件系統(tǒng)如GFS、HDFS等去存儲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級的數(shù)據(jù)量。在云計算飛速發(fā)展與數(shù)據(jù)爆炸性增長的時代中，分布式并行文件系統(tǒng)以其存儲容量大，高聚合I/O性能，高數(shù)據(jù)容錯性，高可擴展性，順應了信息爆炸的增長需求，成為了解決高性能計算系統(tǒng)的海量數(shù)據(jù)存儲和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用。如基于Nehalem服務器平臺，驗證了MooseFS分布式文件系統(tǒng)的功能，并對該文件系統(tǒng)的性能、可靠性及穩(wěn)定性進行評估。目前，以浪潮NF5280為核心的解決方案成功應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注，并已在電子商務（eBay就是最大的實踐者之一）、能源開采（美國第二大石油公司Chevron已經(jīng)采用）和移動數(shù)據(jù)（美國有70%的智能手機數(shù)據(jù)服務背后的支撐）等。

2.2 主流分布式系統(tǒng)對比分析

業(yè)務系統(tǒng)會產(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，提升服務質(zhì)量，降低對信息系統(tǒng)運維的成本。

對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)測試性能，模擬各種故障測試高可用性，數(shù)據(jù)節(jié)點數(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試，以得出各個分布式系統(tǒng)的性能數(shù)據(jù)及驗證其對于現(xiàn)有業(yè)務需求的契合度。

2.2.1 HDFS分布式文件系統(tǒng)

HDFS有著高容錯性的特點，設計用來部署在廉價硬件上，而且它提供高吞吐量來訪問應用程序的數(shù)據(jù)，適合那些有著超大數(shù)據(jù)集的應用程序。HDFS放寬了POSIX的需求，這樣可以實現(xiàn)對文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)的流式訪問。針對HDFS的可靠性，經(jīng)過長時間高并發(fā)不間斷的測試，文件系統(tǒng)依然很穩(wěn)定，可對外提供7×24小時的服務。系統(tǒng)沒有單一故障點，任一節(jié)點出現(xiàn)故障情況，可通過自動切換達到迅速恢復服務的效果，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)，是一個高可擴展、高可用、高性能、面向互聯(lián)網(wǎng)式服務的分布式文件系統(tǒng)，其設計目標是“支持海量的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)”。針對海量小文件的隨機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。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)；在塊設備基礎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；單進程管理單塊磁盤的方式，摒除RAID5機制；帶有HA機制的中央控制節(jié)點，在安全穩(wěn)定和性能復雜度之間取得平衡；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；跨機架和IDC的負載均衡和冗余安全策略；完全平滑擴容。

TFS在其高可用性方面具有較高的優(yōu)勢，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用，同時由于其算法機制，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，則需要自已維護文件名與TFS文件名之間的映射關系，這大大增加了業(yè)務人員的負擔。

2.2.3 MFS分布式文件系統(tǒng)

MooseFS （MFS）是一款網(wǎng)絡分布式文件系統(tǒng)。它把數(shù)據(jù)分散在多臺服務器上，但對于用戶來講，看到的只是一個源。MFS也像其他類Unix文件系統(tǒng)一樣，包含了層級結(jié)構(gòu)（目錄樹），存儲著文 件屬性（權(quán)限、最后訪問和修改時間），可以創(chuàng)建特殊的文件（塊設備、字符設備、管道、套接字），符號鏈接，硬鏈接。

MFS提供通用的文件系統(tǒng)，不需要修改上層應用就可以使用；可以在線擴容，體系架構(gòu)可伸縮性極強；部署簡單；體系架構(gòu)高可用，所有組件無單點故障；文件對象高可用，可任意設置文件的冗余程度，而絕對不會影響讀或?qū)懙男阅?，只會加速；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)存儲的Snapshot特性；GFS的一個c實現(xiàn)；提供Web Gui監(jiān)控接口；提高隨機讀或?qū)懙男剩惶岣吆Ａ啃∥募淖x寫效率，但是對于大文件的讀寫效率支持就不太好，在當前的測試中，通常對于大文件的讀寫速度在180Mb/s左右。

對于以上分布式文件系統(tǒng)，對其在不同并發(fā)數(shù)與文件大小的情形下進行了寫測試，測試結(jié)果如表1所示。

3 算法與設計

3.1 系統(tǒng)設計

分布式文件管理一體機在功能上應滿足業(yè)務需求。根據(jù)分布式文件存儲系統(tǒng)的功能需求，系統(tǒng)需滿足不同業(yè)務系統(tǒng)文件的安全存儲及無故障運行，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)絡編碼的分布式文件系統(tǒng)

由于客戶端統(tǒng)一使用Fuse標準接口對外提供服務，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生成合適的（n； k）糾刪碼矩陣，應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行文件的切分以提升系統(tǒng)性能。同時，對一些誤刪除的文件，一體機可以根據(jù)元數(shù)據(jù)對其進行恢復，從而最大限度的保證用戶數(shù)據(jù)的安全存儲。

3.1.2高可用框架

分布式文件管理高可用系統(tǒng)設計主要有三個部分，分別是文件系統(tǒng)基本功能的設計、監(jiān)控系統(tǒng)功能的設計和管理平臺功能的設計。其中，監(jiān)控系統(tǒng)功能的設計占主要部分，它又分為Agent子系統(tǒng)、MON子系統(tǒng)和Collector子系統(tǒng)，這三個子系統(tǒng)通過互相的監(jiān)控和消息通信機制實現(xiàn)對整個一體機的管理，保證一體機實時正常的運行狀態(tài)。當管理節(jié)點的某些機器在宕掉服務、新機器重新接入時，利用高可用的網(wǎng)絡通信，無需將整個一體機的機器設備上的服務停掉后重新開啟鏈接即可完成機器的替換，能夠保證服務與應用的高可用。

3.1.3一體機監(jiān)控管理平臺

自主開發(fā)的一體機管理監(jiān)控平臺中包括六個功能測試模塊，分別是首頁模塊、實時監(jiān)控模塊 、資源管理模塊、應用管理模塊 、運維管理模塊 和系統(tǒng)管理模塊。每個模塊顯示不同的業(yè)務模塊，界面友好、易操作，能夠清晰地掌握一體機的相關信息，并對其進行調(diào)整。

3.1.4異地容災

容災的基本解決方案是為系統(tǒng)建立遠程冗余節(jié)點，保證系統(tǒng)業(yè)務不間斷。分布式文件系統(tǒng)異地容災解決方案的的設計框架包括本地主備服務器、本地數(shù)據(jù)服務器、DNS服務器、遠程備服務器和遠程數(shù)據(jù)服務器。通過遠程備同步本地主服務器的日志和遠程數(shù)據(jù)服務器備份數(shù)據(jù)的機制實現(xiàn)容災。通常而言，容災系統(tǒng)能夠經(jīng)受住大部分對當前活動數(shù)據(jù)中心損壞或毀滅的事件，當其中一處因意外事故而意外癱瘓或毀壞，該系統(tǒng)將切換至容災端，使得整個系統(tǒng)能夠正常運行。

3.2 軟件與架構(gòu)設計

3.2.1 資源管理子系統(tǒng)設計

一體機采用分層方式對資源管理架構(gòu)進行設計。如圖1所示，總體架構(gòu)分為界面展示層、應用服務層、業(yè)務邏輯層與基礎框架層。其中，界面展示層將展示各個設備、服務器、指令與各相關閾值。應用服務層展示了設備應用組件、服務應用組件、指令應用組件與閾值應用組件。在其下是業(yè)務邏輯層，展示了各個部分的業(yè)務邏輯組件與其關系。最底層為基礎框架層，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)絡編碼的文件操作流程設計

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，設計了一個編碼基本信息類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，這樣就達到了一個通用，易擴展的目標。

在系統(tǒng)中申請寫一個文件的時候，需要根據(jù)文件生成編碼矩陣，系統(tǒng)會初始化一個Coding Matrix類。Coding Matrix作為一個通用類，它能夠根據(jù)不同的編碼方案引用到與之對應的編碼信息類，為之后文件編碼解碼及修復時使用。

（1）寫流程設計

客戶端通過向名字節(jié)點發(fā)起RPC遠程調(diào)用，申請文件寫操作請求；名字節(jié)點結(jié)合相應權(quán)限檢查要創(chuàng)建的文件是否已經(jīng)存在。名字節(jié)點根據(jù)文件大小確定文件切片大小，生成相應的編碼矩陣Coding Matrix，然后再在INode索引文件中做記錄，此時INode索引文件中并沒有相應的Block列表與之相對應。文件編碼進程按照傳輸單位（以下稱為Packet）遍歷整個文件，根據(jù)編碼矩陣的關系，將相對應的Packet放入相對應的編碼緩存域等待或者編碼。每遍歷k次將相應的編碼緩存放入網(wǎng)絡傳輸?shù)却犃?，隊列非空的情況下喚醒等待的文件塊傳輸進程。

（2）讀流程設計

文件讀流程的讀流程如圖4所示，客戶端向遠程的名字節(jié)點 發(fā)起RPC文件讀取請求；隨后名字節(jié)點返回給客戶端locatedBlocks對象，客戶端根據(jù)一定的策略（比如最近網(wǎng)絡距離、IO等均衡等）選取k個最近的數(shù)據(jù)節(jié)點同時發(fā)起連接請求并維護k個連接。k個連接分別通過k個數(shù)據(jù)預取模塊進行管理，解碼模塊通過預取模塊得到數(shù)據(jù)而不必與底層交互調(diào)用解碼函數(shù)。

（3）文件修復設計

當數(shù)據(jù)節(jié)點監(jiān)測到有Block失效，通過RPC調(diào)用名字節(jié)點的Block Report方法通報給名字節(jié)點； 名字節(jié)點收到Block失效后，根據(jù)負載均衡策略選擇一個數(shù)據(jù)節(jié)點作為新存儲節(jié)點NewComer，并通過修復函數(shù)將需要傳送命令給那些參與修復的數(shù)據(jù)節(jié)點，數(shù)據(jù)節(jié)點在收到傳送命令后，先判斷參與修復Block的編碼方案，并按相應的策略，將數(shù)據(jù)傳送給NewComer。NewComer根據(jù)收到的數(shù)據(jù)，恢復失效Block，之后將該Block添加到Received BlockList，等待下一次心跳時上報給名字節(jié)點Name Node。

3.2.3容災備份設計

分布式文件系統(tǒng)異地容災解決方案主要包括三個場景的功能，分別是正常工作場景、主備節(jié)點失效的場景和主備節(jié)點修復工作的場景。公共功能則是進行基礎功能部分的實現(xiàn)，文件系統(tǒng)的容災方案大部分都是通過公共功能來實現(xiàn)的。

分布式一體機的容災備份包括數(shù)據(jù)級容災與應用級容災。在數(shù)據(jù)級上，一體機增加了異地的Metalogger服務器、Chunk Server和DNS服務器，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器失效時數(shù)據(jù)不丟失，實現(xiàn)數(shù)據(jù)級容災。

同時，用戶通過訪問DNS服務器獲取Master服務器的功能，使Master服務器的地址對用戶而言透明，即當本地服務器宕機時，異地Metalogger將啟動Master服務器功能，此時用戶察覺不到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化，能夠保證業(yè)務的不間斷，實現(xiàn)了應用級容災。

4 結(jié)束語

分布式文件管理一體機，依托于分布式文件管理平臺高效、容錯、易用的特點，將軟、硬資源高度融合，為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲提供一體化的解決方案。在自主研發(fā)的基礎上，一體機實現(xiàn)了高效存取海量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的主要功能，同時還實現(xiàn)了其上的高冗余安全性與異地容災機制，使得其安全與可用性能夠得到極大保障。同時，系統(tǒng)清晰的分層設計，能夠保證其可擴展性、可管理性與可維護性。此外， 一體機提供標準文件接口，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)務系統(tǒng)的存儲提供保障。

參考文獻

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作者簡介：

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

朱廣新（1981-），男，河北人，南京理工大學，碩士學位，現(xiàn)為南京南瑞集團公司信息系統(tǒng)集成分公司基礎架構(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)化項目；主要研究方向和關注領域：模式識別與智能系統(tǒng)。

俞?。?978-），男，浙江人，東南大學，學士學位，現(xiàn)為南京南瑞集團公司信息系統(tǒng)集成分公司副總經(jīng)理，工程師；工作業(yè)績：電力信息化建設項目、廣域分布式省地一體化調(diào)度管理系統(tǒng)建設項目；主要研究方向和關注領域：智能系統(tǒng)。

篇7

1CORBA簡介

1.1CORBA的基本概念

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

1.2CORBA技術的特點

CORBA技術通過分布式計算和面向?qū)ο笥嬎阆嘟Y(jié)合的方式實現(xiàn)軟件重用，具有以下特點：

1.2.1引入“”的概念。作為CORBA核心，對象請求（ORB）是一個便于實現(xiàn)不同軟硬件平臺上的互操作和集成的軟件總線。在分布式系統(tǒng)中，ORB抽象了遠程方法調(diào)用的內(nèi)在復雜性，使其獨立于編程語言、網(wǎng)絡協(xié)議和軟硬件平臺，因而成為目前最有生命力的跨平臺技術[3]

。1.2.2多種類型的對象服務。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，如對象命名服務、事件服務、通知服務等。命名服務（NamingService）：命名服務將服務對象賦予一個指定的標識，通過名字與對象之間的映射關系來實現(xiàn)對服務對象的查找和定位。因此，可以利用COBRA對象命名服務訪問到命名服務所存儲的對象引用[4]。事件服務（EventService）：事件服務提供了一種異步松散的通信機制，在OMG定義的事件服務中，事件的發(fā)送者與接收事件的對象通過標準的CORBA對象事件通道進行異步通訊，事件服務支持推模式和拉模式兩種事件傳遞模式[5]。

1.3CORBA技術的應用

作為比較成熟的分布式面向?qū)ο蠹夹g，CORBA以其優(yōu)良的可重用性、便利的服務性特點，在網(wǎng)絡管理領域得到廣泛的應用和普遍的認可。隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展和人們對分布式系統(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)對象與模式，針對高效，實時系統(tǒng)所實現(xiàn)的一種CORBA平臺，具有源代碼開發(fā)，實時性高、C++語言開發(fā)、符合CORBA2.6規(guī)范等特點，為實現(xiàn)電力通信告警信息采集系統(tǒng)提供了切實可行的網(wǎng)管平臺。

2系統(tǒng)設計

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電力通信告警采集系統(tǒng)要求實現(xiàn)對電力通信網(wǎng)中各種設備告警信息采集、綜合分析以及上報與管理等功能，進而提高通信管理的自動化水平。在CORBA北向接口的基礎上，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系統(tǒng)內(nèi)不同廠家通信設備的告警信息進行采集。其中，接口管理功能負責對不同廠家設備接口進行管理，而CORBA平臺的告警信息采集系統(tǒng)更具有通用性和擴展性。因此，信息采集部分的關鍵技術是在CORBA北向接口下針對不同的設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)格式進行統(tǒng)一規(guī)范化。按照既定規(guī)則，對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行采集。解析告警信息，對告警信息進行字段讀取，將信息應用到預先定義的各個報警規(guī)則上，讀出告警網(wǎng)元、告警時間和狀態(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，對告警數(shù)據(jù)實現(xiàn)規(guī)范化后，將數(shù)據(jù)放在緩存中，形成緩存隊列，送到事件通道，為實現(xiàn)下一步的信息上報。

2.4告警信息上報

對規(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)送隊列中，上報到后臺客戶端服務器。對于緩存空間中規(guī)范化的告警數(shù)據(jù)進行上報過程，系統(tǒng)利用CORBA事件服務有的機制———將事件從提供者傳遞給消費者，且允許對象動態(tài)地注冊或注銷感興趣的特定事件即事件通道。事件通道允許多個生產(chǎn)者和消費者之間相互連接，在提供者和消費者之間發(fā)起事件傳遞有：PUSH模式和PULL模式。本告警系統(tǒng)采用CORBA通知服務中的PUSH模式來實現(xiàn)通知的主動上報功能，完成對不同網(wǎng)管的告警信息的采集上報管理。

3系統(tǒng)特點

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

3.1靈活性

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

3.2可移植性和可維護性

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)在很多的平臺上經(jīng)過移植并完成測試。

3.3可擴展性

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關鍵詞 物聯(lián)網(wǎng)；車載電池管理；分布式；遠程管理；事故智能決策

中圖分類號：TP319 文獻標識碼：A 文章編號：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系統(tǒng)生成汽車電池的統(tǒng)計和分析數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)電池系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)采集、顯示、存儲和分布的檢測，最大程度上消除車載電池帶來的突發(fā)性安全隱患。基于物聯(lián)網(wǎng)的車載電池管理系統(tǒng)需要充分認識到車載電池的安全性管理和遠程管理的設計著手，從基礎設備的自動化出發(fā)，從設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)的開放性和相關的標準，根據(jù)車載系統(tǒng)的具體需求，特別是車載電池的遠程檢測和管理等要求設計如下的系統(tǒng)總體功能結(jié)構(gòu)。

系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡的聯(lián)絡接口、即時數(shù)據(jù)平臺、基本業(yè)務、檢測分析系統(tǒng)、突發(fā)事件應對系統(tǒng)6個部分。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，可以在檢測系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)，并通過相關的網(wǎng)絡系統(tǒng)向車載電池管理系統(tǒng)實時的發(fā)送數(shù)據(jù)；即時數(shù)據(jù)平臺：分為本車數(shù)據(jù)平臺和遠程數(shù)據(jù)平臺，兩個平臺通過相應的網(wǎng)絡支持系統(tǒng)及時存儲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集上來的車載電池即時數(shù)據(jù)，可以壓縮存儲大量的歷史數(shù)據(jù)；基本業(yè)務平臺：完成對系統(tǒng)組織機構(gòu)的管理、用戶的管理、權(quán)限的設置以及維護等功能的設置，為非基本業(yè)務系統(tǒng)提供基本的框架；檢測分析系統(tǒng)：對即時車載電池數(shù)據(jù)進行查詢計算和分析，形成電池檢測報告。使用圖形分析工具綜合分析歷史數(shù)據(jù)；車載突發(fā)性安全問題應對系統(tǒng)：該系統(tǒng)分為本車系統(tǒng)和遠程系統(tǒng)，應用在電池突發(fā)安全性狀況上，可以完成應急預案的生成、，同時記錄預案執(zhí)行狀況；網(wǎng)絡的支持系統(tǒng)：該系統(tǒng)可以采用多種方法對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行傳輸，同時可以通過可用的方式連接互聯(lián)網(wǎng)，對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)絡拓撲結(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、分布式監(jiān)控管理網(wǎng)絡兩大部分。

網(wǎng)絡服務將分布在車載電池監(jiān)控與管理的主服務器上，數(shù)據(jù)庫服務器1臺、Web服務器1臺、信息收集與智能決策服務器1臺、視頻監(jiān)控服務器1臺、傳感器監(jiān)控服務器1臺，其網(wǎng)絡結(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，引入分布式計算和人工智能的思想，通過分布式的架構(gòu)實現(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數(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時間都消耗在從收集和分析各服務器的數(shù)據(jù)上，為減少主管理服務器的負擔，我們選擇非對稱的分布式系統(tǒng)。根據(jù)車載電池管理服務器分布式實現(xiàn)的要求建立了基于分布式系統(tǒng)管理服務器模型，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)對節(jié)點實驗車體遠程數(shù)據(jù)采集到電池數(shù)據(jù)和實際測量結(jié)果作為系統(tǒng)訓練的樣本數(shù)據(jù)，預測指標按照國家頒發(fā)的標準分級，并規(guī)定發(fā)生很嚴重、比較嚴重、嚴重、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)預處理模塊進行數(shù)據(jù)處理，得到相應的結(jié)果如表1，其中系統(tǒng)訓練過程中誤差曲線如圖3，結(jié)果表明，本網(wǎng)絡進行車載電池突發(fā)事故程度預測與實際基本符合，系統(tǒng)實現(xiàn)了對于車載電池的遠程管理以及對電池突發(fā)事故的智能決策與應對。

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篇9

關鍵詞：船舶綜合控制系統(tǒng)；自動化控制；分布式控制；系統(tǒng)設計

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，物流運輸業(yè)對船舶的數(shù)量、質(zhì)量要求均有所提升，這促進了造船行業(yè)規(guī)模的擴大和造船技術的進步。但就目前我國現(xiàn)有的造船技術來看，其與發(fā)達國家的造船技術相比還有較大的差距。比如，我國船舶控制系統(tǒng)采用的技術比較落后，很多環(huán)節(jié)依靠人工操作，造成船舶中各個控制系統(tǒng)的控制精度較低、控制效果較差，進而導致船舶的在線診斷和維護工作具有一定的局限性。因此，為了滿足經(jīng)濟發(fā)展的需求，需要加強船舶綜合控制系統(tǒng)的設計、研究工作，利用現(xiàn)代化的自動綜合控制技術，實現(xiàn)船舶綜合控制系統(tǒng)的智能化、網(wǎng)絡化、數(shù)字化和集成化，從而提高船舶在運行過程中的安全性和可靠性。

1船舶自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程

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

2船舶綜合控制系統(tǒng)

由于船舶在設計和建造過程中是由多種聯(lián)系較為復雜的設備裝置構(gòu)成的，為了方便后期的控制和管理，需要對不同的設備進行分類控制，從而形成分布式船舶控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的分類依據(jù)一般為設備功能和設備間的邏輯關系，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個子系統(tǒng)組成，分別為綜合導航系統(tǒng)和動態(tài)定位系統(tǒng)。綜合導航系統(tǒng)在船舶的整體運行中主要起導航和定位的作用，且可監(jiān)控船舶上的各個設備，提高了船舶運行的穩(wěn)定性和安全性。

2.2機艙控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)安裝在船舶的機艙中，起著控制中心的作用，可對船舶的主機、發(fā)電機、空壓機等進行全方位控制，并監(jiān)測機艙設備等。機艙控制系統(tǒng)由主機控制、操舵控制、輔機控制和電站控制四個子系統(tǒng)組成，其通過各個子系統(tǒng)的相互配合完成控制任務。

2.3損管集控系統(tǒng)

該系統(tǒng)的主要作用是監(jiān)控船舶設備的運行狀態(tài)，并隨時提取儀表上的參數(shù)。如果有異常狀況發(fā)生，則損管集控系統(tǒng)會自動發(fā)出警報，提醒相關工作人員及時處理，避免引發(fā)更大的運行故障。該系統(tǒng)由檢測器、傳感器、執(zhí)行器和集控室的控制器組成的，各個設備之間可傳遞信息。如果某個設備存在問題，則會影響整個系統(tǒng)的正常運行，因此，需要做好日常的維護和檢修工作。由此可見，分布式船舶控制系統(tǒng)在應用過程中具有諸多優(yōu)勢，比如，其在安裝過程中不需要將船舶中的各個設備都通過信號線連接到主機室中，從而縮短了電纜線的長度，且避免信號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和檢修的次數(shù)，當主系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，只需檢查子系統(tǒng)的運行狀態(tài)，不需要檢修其他具備獨立性的控制系統(tǒng)，這樣不僅能降低維護成本，還能提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。但在實際應用的過程中，分布式船舶控制系統(tǒng)存在較多缺陷，比如，當系統(tǒng)中的設備數(shù)量增多時，會因網(wǎng)絡通信負荷過大而降低控制的靈敏度。因此，該系統(tǒng)對網(wǎng)絡信號的質(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)設計的完善措施

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)絡結(jié)構(gòu)。采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡在實際運行過程中出現(xiàn)單點網(wǎng)絡中斷的情況時，不會對整個系統(tǒng)的運行造成影響。因此，利用此結(jié)構(gòu)能有效避免因單網(wǎng)發(fā)生故障而導致網(wǎng)絡通信中斷的情況，從而提高系統(tǒng)運行的可靠性和穩(wěn)定性。此外，使用功耗較低的元件設備能減少系統(tǒng)運行的發(fā)熱量、減小控制系統(tǒng)的電源負荷，從而有效降低故障發(fā)生的概率。此外，從以往的工作實踐中發(fā)現(xiàn)，降低控制系統(tǒng)中元氣件工作狀態(tài)下的額定值，能提高系統(tǒng)運行的穩(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)的后期設計工作中，可以以分布式系統(tǒng)為設計基礎，并結(jié)合實際的控制需求，提高綜合控制系統(tǒng)的控制效率，從而提升船舶運行的安全性和穩(wěn)定性。

參考文獻

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篇10

關鍵詞：云技術；實時數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)存儲；檢索

中圖分類號：TP311.13

在信息技術快速發(fā)展的推動下，數(shù)據(jù)在存儲和處理方面的技術也得到了迅速的發(fā)展。云計算技術就是這信息技術發(fā)展的重要產(chǎn)物。而且基于云技術的分布式實時數(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)勢和特點?；谠萍夹g的分布式實時數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫無法實現(xiàn)的數(shù)據(jù)永久存儲，還可以確保在相同位置上存儲或處理信息，大幅降低了數(shù)據(jù)傳輸所消耗的資源?；谠萍夹g的分布式實時數(shù)據(jù)庫還可以結(jié)合性能較高的廣域網(wǎng)絡。此類數(shù)據(jù)庫對其存儲的數(shù)據(jù)進行處理時，通常會采用到數(shù)據(jù)流的形式來輔助完成。運用該方法而確定的運算函數(shù)就可以對通過云技術所存儲的數(shù)據(jù)進行針對處理。

1 云技術的定義

對云技術進行詳細的研究是實現(xiàn)數(shù)據(jù)分布式實時數(shù)據(jù)庫高性能存儲和檢索的關鍵，也是對其進行探討的重要前提。隨著信息時代的不斷發(fā)展，云技術得到了迅速的發(fā)展，且可以廣泛應用在各個領域，并取得了令人滿意的成績，因此以云技術為核心的對應產(chǎn)品也得到了快速的發(fā)展。云技術是一種結(jié)合了網(wǎng)絡存儲、網(wǎng)格計算以及效用計算等各層次領域而形成的綜合性技術。一般而言，云技術涵蓋了多種多樣的分布式技術，其中包括數(shù)據(jù)的存儲和事物的協(xié)議提取等技術，不僅如此，云技術還可以實現(xiàn)網(wǎng)絡的動態(tài)路由技術、實時調(diào)度事物等技術。這些技術都是分布式實時數(shù)據(jù)庫的重要組成部分。

2 建立分布式實時數(shù)據(jù)庫的框架

隨著云技術在實時數(shù)據(jù)庫技術中的不斷深入，在不斷融合的過程中產(chǎn)生了新型的分布式實時數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫的建立需要依靠計算機集群來完成。分布式實時數(shù)據(jù)庫具有非常鮮明的特點，其中包括擴展性高、系統(tǒng)性強等。分布式實時數(shù)據(jù)庫的主要內(nèi)容包含了數(shù)據(jù)存儲、事物調(diào)度以及沖突處理等方面。該數(shù)據(jù)庫與服務平臺的連接需要以分布式的客戶通訊服務平臺結(jié)構(gòu)為基礎。而且連接方法也較為簡捷，只要某一個節(jié)點實現(xiàn)了連接就可以實現(xiàn)相同服務類型的其他節(jié)點進行有效的連接。數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)進行存儲和檢索的過程是以數(shù)據(jù)服務器為基礎平臺，依靠接入此平臺的各個組件而完成的。這種先進的服務模式不僅提高了數(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。針對數(shù)據(jù)的檢索過程，則是通過將客戶端以及服務平臺進行連接而實現(xiàn)的。

3 分布式實時數(shù)據(jù)庫高性能數(shù)據(jù)存儲機制

3.1 設計環(huán)節(jié)

在建立分布式實時數(shù)據(jù)庫高性能數(shù)據(jù)存儲機制之前，需要進行完善的設計，在設計過程中需要重視的環(huán)節(jié)為規(guī)模動態(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，可將設計必須要達到的目的進行總結(jié)，可大致分為四個方面，首先，要盡可能的增加服務器的節(jié)點數(shù)量，以此適應系統(tǒng)并發(fā)過程的數(shù)據(jù)處理，最終提高數(shù)據(jù)庫的存儲容量；其二，需要加強數(shù)據(jù)存儲環(huán)節(jié)的實時性和實用性；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，還可以設立專門的數(shù)據(jù)備份維護機制，以此確保數(shù)據(jù)的準確性和一致性。其四，針對服務器節(jié)點不確定崩潰現(xiàn)象，應添加節(jié)點的恢復以及重新加載功能。在對數(shù)據(jù)的具體分布進行研究和設計時，可以采用分布式哈希表技術，該技術的特點是，可以將各個節(jié)點作為小范圍路由和數(shù)據(jù)存儲的載體，從而實現(xiàn)DHT結(jié)構(gòu)的全面尋址和存儲功能。

3.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

在存儲云的內(nèi)部是由多種服務器以及從屬節(jié)點構(gòu)成的，其中服務器包括主管、安全服務器和客戶端，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)點的具體含義是指被存儲數(shù)據(jù)的文件，這些節(jié)點處理數(shù)據(jù)的過程需要根據(jù)存儲云中客戶的請求進行。一般情況下從屬節(jié)點只能接受主管服務器的控制，而且在該節(jié)點與客戶端的協(xié)調(diào)過程中，也需要依托于主管服務器完成。存儲云可以滿足與高速緩存數(shù)據(jù)進行連接的各項要求，這樣可以從根本上簡化了數(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。在安全機制方面，存儲云主要依靠控制列表來完成預期的指標。在對存儲云中的數(shù)據(jù)進行處理時，需要根據(jù)控制列表來進行準確的控制，另外還要求客戶端的IP 地址需要處在服務器涵蓋的范圍之內(nèi)。

3.3 數(shù)據(jù)的處理方式

數(shù)據(jù)的處理過程是存儲云系統(tǒng)運行的核心環(huán)節(jié)，實現(xiàn)這一過程的具體方式是：凡是在存儲云內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息文件中都含有一個索引文件，而且這兩個文件的連接較為緊密處在同一個節(jié)點當中。因此在對數(shù)據(jù)進行復制的同時，索引文件也會隨之被復制。通常情況下，索引文件中含有每個階段的起始位置和末端位置。對于那些沒有索引文件的少數(shù)數(shù)據(jù)而言，在處理過程需要運用以文件為單位的方式。因此，在此環(huán)節(jié)中，就需要引進特定的計算函數(shù)對數(shù)據(jù)進行詳細的解析和提取。當數(shù)據(jù)服務器合理的融入到分布式的通訊平臺以后，就會形成一個完善的分布式系統(tǒng)，在對該系統(tǒng)添加適量的節(jié)點，就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和備份。通過存儲云的使用，可以實現(xiàn)任何節(jié)點的數(shù)據(jù)與分布式框架在邏輯上的分離。這是分布式實時數(shù)據(jù)庫高性能數(shù)據(jù)存儲機制發(fā)揮出最佳效果的關鍵環(huán)節(jié)。

4 分布式實時數(shù)據(jù)庫高性能數(shù)據(jù)檢索機制

分布式實時數(shù)據(jù)庫高性能數(shù)據(jù)檢索機制具有特別顯著的特征，另外在一定程度上會影響數(shù)據(jù)庫的性能。通過不斷的研究，其具體特點可以分為三個方面，第一是確保了數(shù)據(jù)基本的一致性。一般而言，數(shù)據(jù)在進行處理之前，備份的環(huán)節(jié)會不同程度的降低數(shù)據(jù)的一致性，在此時，該檢索系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)一致性維護機制機會啟動；第二是該系統(tǒng)對于不一致數(shù)據(jù)進行修復的環(huán)節(jié)，修復過程只要依靠對比和相應的修復機制來完成的；第三是查詢過程中等級限定一致性。查詢具有的一致性等級就是說指定用戶對查詢結(jié)果具有的一致性等級。對于要求一致性比較高的采用數(shù)據(jù)點具有的主備份節(jié)點進行查詢處理，而對于要求一致性并不是很高的可以盡可能的對數(shù)據(jù)檢索耗費的時間進行縮減。分布式實時數(shù)據(jù)查詢，可以根據(jù)不同的查詢位置分成對備份節(jié)點進行數(shù)據(jù)查詢以及對當前節(jié)點進行數(shù)據(jù)查詢這兩種情況。通過對具體當前節(jié)點的數(shù)據(jù)進行查詢可以實現(xiàn)對備份節(jié)點的數(shù)據(jù)查詢。本地節(jié)點對于數(shù)據(jù)查詢本身還可以具體的分為歷史數(shù)據(jù)查詢以及實時數(shù)據(jù)查詢這兩種方式。對于歷史數(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)存儲檢索機制具有的特點

在系統(tǒng)具體的結(jié)構(gòu)框架下，對于實時數(shù)據(jù)存儲檢索機制將要滿足大量的實時數(shù)據(jù)共同存儲，并且實現(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，對系統(tǒng)規(guī)模進行有效的動態(tài)擴展，對數(shù)據(jù)容量具備的處理能力進行不斷的開發(fā)擴展。

目前的實時數(shù)據(jù)庫在存儲檢索等工作的研究上依然是進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)有的一些實時數(shù)據(jù)庫能夠在一定范圍內(nèi)做到分布式存儲，但對于實時的數(shù)據(jù)服務器以及數(shù)據(jù)采集器都只能是比較死板的固定對應，沒有靈活性，在服務器各個節(jié)點之間都非常獨立，沒有較大的聯(lián)合性，無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)遷移的靈活擴展，并且，只能通過冗余數(shù)據(jù)對應的服務器實現(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。

通過科學的設計分布式系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲具有的檢索機制，不僅能夠滿足分布式框架下的實時性，同時能夠?qū)崿F(xiàn)在數(shù)據(jù)處理的各個節(jié)點之間數(shù)據(jù)能夠進行相互的冗余備份并保持一致的維護，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平臺存儲到多個系統(tǒng)的節(jié)點中，從而形成多重冗余，但因為某個節(jié)點不能正常工作，對數(shù)據(jù)點備份造成嚴重失效的現(xiàn)象。在這種情況下，其他備份卻可以進行正常的檢索以及存儲工作，具備比較靈活的特性，實現(xiàn)了系統(tǒng)規(guī)模進行動態(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)服務器出現(xiàn)的各種數(shù)量不同的冗余備份，將重點數(shù)據(jù)以及一般數(shù)據(jù)進行區(qū)別對待，同時能夠科學有效的保證系統(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

隨著信息技術的不斷改革與發(fā)展，云技術已然成為主流和趨勢，成為國內(nèi)外優(yōu)秀信息產(chǎn)業(yè)以及計算機教育機構(gòu)重點研究對象，尤其在分布式實時數(shù)據(jù)庫中的應用，是具有劃時代意義的。因此應以云技術的特點及框架作為研究的基礎，重點探討基于云技術的分布式實時數(shù)據(jù)庫高性能數(shù)據(jù)存儲機制和檢索機制，使其發(fā)揮出最佳的效果，以此適應技術發(fā)展對分布式實時數(shù)據(jù)庫提出的要求，相信通過不斷的努力和完善，基于云技術的分布式實時數(shù)據(jù)庫會在高職計算機教學中取得突飛猛進的發(fā)展。

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