分布式計(jì)算中的數(shù)據(jù)傳輸與管理的研究與實(shí)現(xiàn)

李達(dá)清

湖南師范大學(xué)文學(xué)院

分布式計(jì)算中的數(shù)據(jù)傳輸與管理的研究與實(shí)現(xiàn)

李達(dá)清

湖南師范大學(xué)文學(xué)院

分布式計(jì)算中的數(shù)據(jù)傳輸管理技術(shù)是有限元計(jì)算理論與計(jì)算機(jī)技術(shù)的共同支持下的闡述，它對(duì)復(fù)雜工程設(shè)計(jì)分析問題的解決有著積極的促進(jìn)作用。本篇文章主要從分布式計(jì)算核心技術(shù)中的基礎(chǔ)要素入手，對(duì)其進(jìn)行了探究。

分布式計(jì)算；數(shù)據(jù)傳輸；傳輸技術(shù)

前言

隨著現(xiàn)代力學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)有限元計(jì)算技術(shù)之間的融合，為超大有限元在數(shù)據(jù)分析過程中表現(xiàn)出來的分析過長的問題的解決提供了一定的幫助。分布式有限元原型系統(tǒng)的構(gòu)建，可以為數(shù)據(jù)傳輸問題和數(shù)據(jù)管理問題的解決，提供一定的幫助。

1 、分布式計(jì)算核心技術(shù)基礎(chǔ)概述

從我國分布式核心技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀來看，這一技術(shù)經(jīng)歷了理想化技術(shù)路線和現(xiàn)實(shí)性技術(shù)路線兩種不同技術(shù)路線[1]。在具有互聯(lián)性的計(jì)算機(jī)硬件中構(gòu)建全新的分布式操作系統(tǒng)，是理想化技術(shù)路線的主要內(nèi)容。在網(wǎng)絡(luò)計(jì)算平臺(tái)中部署分布計(jì)算環(huán)境是現(xiàn)實(shí)性技術(shù)路線的主要特點(diǎn)。這種現(xiàn)實(shí)路線在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，已經(jīng)為用戶提供了一些廣為用戶接受的產(chǎn)品。在21世紀(jì)初，以自主多Agent為主要特征的第三代分布式技術(shù)已經(jīng)開始得到了應(yīng)用。

2 、分布式通信技術(shù)的基礎(chǔ)

2.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的物理基礎(chǔ)

以主干網(wǎng)、中級(jí)網(wǎng)和本地網(wǎng)為核心的層次結(jié)構(gòu)是互聯(lián)網(wǎng)所采用的主要傳輸結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接中的物理基礎(chǔ)。以雙絞線、通州電纜和光纜為代表的硬介質(zhì)和以微博紅外線為代表的軟介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的主要組成部分。通信協(xié)議是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的保障性因素。

2.2 傳輸控制協(xié)議與用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議

TCP和UDP是數(shù)控傳輸?shù)膬煞N主要方式。TCP可以在對(duì)提供大量數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞的同時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性進(jìn)行保障。這一系統(tǒng)中的差錯(cuò)校驗(yàn)機(jī)制、數(shù)據(jù)恢復(fù)機(jī)制和數(shù)據(jù)的重新傳輸機(jī)制就成為了分布式通信傳輸中的基礎(chǔ)要素。UDP是一種無連接協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸方式，它盡可以對(duì)少量的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。在這一傳輸方式的應(yīng)用過程中，用戶并不需要構(gòu)建專門的通信連接。它可以借助計(jì)算機(jī)之間的不同IP進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，因而UDP可以提供單向化的數(shù)據(jù)傳輸。

3 、分布式計(jì)算中的數(shù)據(jù)傳輸關(guān)鍵技術(shù)

3.1 異構(gòu)平臺(tái)之間的傳輸

分布式透明性是分布式對(duì)象系統(tǒng)中的封裝特性中不可缺少的內(nèi)容[2]。在分布式透明性的影響下，傳統(tǒng)的對(duì)象系統(tǒng)中所追求的評(píng)比實(shí)現(xiàn)服務(wù)的細(xì)節(jié)目標(biāo)會(huì)得到充分實(shí)現(xiàn)。位置透明性、訪問透明性、持久透明性是分布透明性的主要表現(xiàn)。在一些運(yùn)行的程序之中，存儲(chǔ)的信息都會(huì)被表示成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這樣字節(jié)順序就在數(shù)據(jù)的傳輸過程中發(fā)揮出了較為重要的作用。一些正在傳輸?shù)淖止?jié)會(huì)以網(wǎng)絡(luò)字節(jié)需作為其標(biāo)準(zhǔn)順序。在程序包的發(fā)送過程中，主機(jī)的字節(jié)序會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)字節(jié)序，數(shù)據(jù)包的接收過程中，網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序又會(huì)重新轉(zhuǎn)變?yōu)橹鳈C(jī)字節(jié)序。

3.2 并發(fā)處理技術(shù)

并發(fā)技術(shù)的應(yīng)用，可以在數(shù)據(jù)傳輸過程中對(duì)多個(gè)用戶的并發(fā)通信請(qǐng)求進(jìn)行有效處理。為了對(duì)共享資源訪問過程中存在的沖突進(jìn)行有效避免，在數(shù)據(jù)傳輸過程中，以下方式是對(duì)沖突問題進(jìn)行解決的有效方式。首先，臨界區(qū)的設(shè)置合一對(duì)多個(gè)線程對(duì)同一個(gè)代碼進(jìn)行訪問的問題進(jìn)行有效避免，在將一個(gè)在傳輸過程中經(jīng)常被調(diào)用的函數(shù)的代碼段設(shè)置為臨界區(qū)以后，在某一線程進(jìn)入該區(qū)以后，其他線程只有在這一線程離開該區(qū)以后才能進(jìn)入到該區(qū)之中。在第二個(gè)線程在第一個(gè)線程為離開臨界區(qū)的情況下強(qiáng)行進(jìn)入這一區(qū)域，系統(tǒng)可以對(duì)第二個(gè)線程進(jìn)行鎖住。第二，在多個(gè)程序共享資源的情況下，系統(tǒng)可以對(duì)互斥技能進(jìn)行發(fā)揮。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，互斥也可以對(duì)兩個(gè)線程在同一時(shí)刻訪問同一資源的問題進(jìn)行避免。這一技術(shù)可以在整個(gè)分布式計(jì)算系統(tǒng)中得到應(yīng)用，因而互斥技術(shù)的適用范圍更為廣泛。

4 、提高傳輸技術(shù)的策略

4.1 對(duì)多線程技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用

從程序的角度來看，線程主要指的是系統(tǒng)中的一段順序指令序列[3]。它可以分為就緒態(tài)、運(yùn)行態(tài)和掛起態(tài)。它與進(jìn)程狀態(tài)空間之間也存在著相同性的特征。多線程系統(tǒng)的應(yīng)用，可以讓每一個(gè)線程在獲得一種優(yōu)先級(jí)別。在線程有限度相同的情況下，處理器資源的調(diào)度分配機(jī)制可以讓獲得處理器資源的線程在規(guī)定的時(shí)間片內(nèi)執(zhí)行，這就可以讓系統(tǒng)的使用效率得到提升。

4.2 根據(jù)協(xié)議先確認(rèn)再發(fā)送

在分布式計(jì)算中的數(shù)據(jù)傳輸、管理模式下，在數(shù)據(jù)信息發(fā)送之前，信息的傳送方和接收方需要對(duì)自己與對(duì)方之間的通訊情況進(jìn)行確認(rèn)，進(jìn)而在數(shù)據(jù)的傳輸過程中對(duì)冗余數(shù)據(jù)問題進(jìn)行有效避免。在客戶端的數(shù)據(jù)發(fā)生變化的情況下，傳輸申請(qǐng)向服務(wù)器端提交變化后的數(shù)據(jù)的過程中對(duì)此一個(gè)重要措施。在接收到申請(qǐng)以后，服務(wù)器可以從本地情況入手，對(duì)數(shù)據(jù)信息的接收情況進(jìn)行判斷，并在對(duì)這一環(huán)境進(jìn)行確認(rèn)以后，向客戶端發(fā)送確認(rèn)傳送數(shù)據(jù)的信息。

4.3 服務(wù)器端內(nèi)存資源的應(yīng)用

內(nèi)存緩沖區(qū)在服務(wù)器端的設(shè)置，可以讓一些在數(shù)據(jù)傳輸過程中剛剛產(chǎn)生變化的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到這一區(qū)域之中。在其他客戶端對(duì)這一數(shù)據(jù)進(jìn)行提取的過程中，系統(tǒng)就可以從緩沖區(qū)中對(duì)這一信息進(jìn)行提取。這一機(jī)制可以在對(duì)數(shù)據(jù)訪問時(shí)間進(jìn)行降低的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)的性能進(jìn)行提升。

結(jié)論

分布式計(jì)算中的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制是實(shí)時(shí)化的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制。它可以在對(duì)分析速度進(jìn)行提升的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)的傳輸機(jī)制進(jìn)行優(yōu)化。相互協(xié)調(diào)的的分布式計(jì)算環(huán)境的構(gòu)建，是對(duì)傳輸效率進(jìn)行提升的有效方式。

[1]李書卉.分布式計(jì)算中的數(shù)據(jù)傳輸與管理的研究與實(shí)現(xiàn)[D].大連理工大學(xué),2004.

[2]張家駒.分布式實(shí)時(shí)仿真中間件RSI的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].吉林大學(xué),2004.

[3]汪建平,管新建,劉振元.基于分布式計(jì)算實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N方法[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào),2003,05:79-81+85.