探究分布式計算機網絡的結構優化策略

陳鐵

【摘要】隨著信息化時代的到來，互聯網與計算機得到了迅速的普及，為了改變傳統的集中式局域網絡的限制，分布式計算機網絡應運而生，并得到了廣泛的應用，逐步發展成為應用最廣泛的計算機網絡形式。本文主要針對分布式計算機網絡的結構進行分析，針對分布式網絡在應用中存在的問題，提出了相應的優化策略。

【關鍵詞】分布式計算機網絡 優化策略 數據交互

1引言

二十一世紀以來，隨著信息技術的迅速發展，互聯網與個人計算機快速得到普及，給人們的工作生活都帶來了巨大的便利。隨著網絡用戶數量的不斷增長，接入互聯網的計算機數量增長勢頭迅猛，為了滿足用戶的使用需求，保證較好的用戶體驗，分布式計算機網絡得到了廣泛的應用，通過分布式的理念，實現了網絡內任意兩臺計算機間便捷的數據交互，進一步推動了互聯網的發展。隨著互聯網規模的不斷擴張，分布式計算機網絡的節點數量不斷增長，為了保證網絡的運行效率，提高網絡的安全性、穩定性，本文從分布式網絡的特點入手，對其結構優化策略進行了簡要的分析與闡述。

2分布式計算機網絡概述

2.1分布式計算機網絡的簡介

分布式計算機網絡是一種節點分散的計算機網絡形式，不同于局域網絡，分布式計算機網絡中的任意節點都與其他節點相連接，任意兩個節點間只要有一條數據交互路徑，因此大大增強了網絡中節點間的數據交互能力，更有助于用戶間的數據交互與共享操作。

由于分布式計算機網絡通常規模較大，為了保證網絡的穩定運行，一般將其劃分為兩個及以上的對等子區域，并由不同的管理人員通過管理域對相應的子區域進行單獨管理，以保證網絡的管理效率。對于分布式計算機網絡而言，每個子區域保持管理上的相對獨立，卻又存在子區域間的信息交互能力，管理人員可以借助管理信息庫手機子區域信息，進而實現對網絡的有效管理。

得益于分布式計算機系統的強大數據交互能力，其在分布式數據收集、分布式數據管理、分布式計算等諸多領域中得到了廣泛的應用，借助分布式計算機網絡的巨大計算能力，能夠實現對大數據的處理與挖掘，近年來在機器視覺、人工智能以及并行計算等熱門領域的應用越來越廣泛。

2.2分布式計算機網絡的特點

與傳統的計算機網絡相比，分布式網絡主要具有以下幾個方面的特點：

一是較強的可靠性。分布式計算機網絡通過分散管理機制，將系統風險分散化，從而大大提高了網絡的可靠性。對于傳統的集中式網絡結構，當重要節點發生故障或錯誤時，將導致整個網絡系統發生崩潰；而對于分布式計算機系統，分布式的網絡結構使得網絡中不同節點互為補充，當某個節點發生故障時，其他節點可以代替該節點完成相應的任務，對保證整個網絡的穩定運行有著重要的積極作用。

二是較高的靈活性與擴展能力。與傳統的計算機網絡結構相比，分布式結構大大提高了網絡的靈活性與擴展能力。在分布式網絡結構中，節點的增加、刪除等操作對系統的影響較小，因此操作也更加靈活，用戶可以根據實際需要對計算機網絡的規模進行控制，并任意增刪節點，以適應實際應用需求。

三是高效的數據交互能力。在分布式計算機網絡中，任意兩個節點間都可以進行數據的交互傳輸操作，實現了面向廣大用戶的便捷的數據交互與共享。另一方面，對分布式網絡結構中的不同子區域來說，每個子區域的節點都連接于中心服務器，中心服務器又與其他字區域相連接，因此當用戶需要跨子區域進行數據傳輸時，能夠借助中心服務器實現較高的數據傳輸速度。

3分布式計算機網絡的結構優化策略

隨著用戶數量的不斷增多，分布式計算機網絡的數據處理壓力不斷增大，如何根據用戶的需求分析分布式網絡的合理性與可靠性，并指導網絡結構的優化十分關鍵。本章首先對分布式網絡結構性能分析的常用指標進行了簡述，之后提出了面向分布式計算機網絡的結構優化策略。

3.1分布式計算機網絡的性能指標

3.1.1網絡吞吐量

網絡吞吐量是衡量網絡中數據傳輸量與傳輸速度的重要性能指標，網絡吞吐量越大，表明網絡的數據傳輸能力越強。一般來說，為了測試某個網絡的吞吐量，通常通過指定的端口向選擇的節點發送指定數量的圖像幀，并通過一定時間內接受幀數與發送幀數間的數量關系，確定網絡的吞吐量大小。在網絡吞吐量的基礎上，進一步可以計算網絡的吞吐率，即對于給定數據，網絡空閑時期的傳輸時間T_0與實際傳輸時間T之比η=T_0/T，吞吐率越大，則表示當前網絡數據吞吐越繁忙。

3.1.2網絡利用率

網絡利用率反映了網絡的實際使用情況，同時表征了網絡的均衡度，也是影響分布式計算機網絡的重要性能指標。網絡利用率定義為總網絡數據流量F與每個網絡結構的數據流量C之比P=F/C。在實際應用中，為了調整分布式網絡的均衡性，需要從全局考慮合理的控制F與C之間的關系，切忌單獨對兩者之一進行盲目調整，以避免系統負荷嚴重不均衡現象。

3.2分布式計算機網絡的結構優化策略

分布式計算機網絡在人們的工作生活中已經得到了十分廣泛的應用，借較高的靈活性、可擴展性等優勢，越來越得到人們的青睞。隨著分布式網絡規模的不斷擴張，網絡的效率以及可靠性等都面臨著巨大的挑戰，做好分布式計算機網絡的結構優化對提高網絡運行的可靠性與穩定性都有著重要的意義。

分布式計算機網絡作為一個龐大而復雜的系統，系統狀態以及系統內部聯系錯綜復雜，在保證用戶的基本使用需求基礎上，進一步提高系統穩定性、可靠性以及運行效率作為一個典型的多目標優化問題，通常可以利用遺傳算法進行優化。

遺傳算法作為多目標優化的有效方法，在分布是計算機網絡結構的優化中，一方面不會影響原有的計算機網絡結構，破壞系統的穩定性，另一方面能夠較好地實現系統負荷的均衡，對降低系統運行成本，提高系統可靠性有著積極的作用，同時遺傳算法能夠在系統穩定性、可靠性以及運行效率等多個優化目標之間進行較好的權衡，對促進分布式計算機網絡結構的整體優化有著重要的意義。利用遺傳算法對分布式網絡結構進行優化通常可以大致分為一下幾個步驟：

一是系統狀態的評估。利用遺傳算法對分布式計算機網絡進行優化時，首先要對網絡系統的狀態進行科學的評估，掌握網絡的利用率與吞吐率等性能指標，并確定系統當前的優化目標；

二是優化參數的求解。在掌握分布式計算機網絡當前運行狀態，并確定好系統優化目標后，即可利用遺傳算法進行求解。在利用遺傳算法進行求解時，為了保證最優解的準確性，要在算法中保證種群數量不可過少；

三是系統的調整。在利用遺傳算法求解出最優的系統參數后，即可根據計算結果對分布式計算機網絡的結構進行優化。在優化過程中，要注意保證對用戶請求的響應，避免影響用戶的正常使用。

四是系統優化后的狀態審查。完成分布式計算機網絡結構的調整后，需要進一步通過系統狀態對系統優化的準確性及有效性進行審查，判斷系統優化是否發揮了作用，優化后系統性能指標是否得到提升，避免錯誤優化帶來的性能退化。

4結束語

隨著互聯網的不斷普及，用戶規模不斷擴大，分布式計算機網絡憑借自身獨特的優勢，越來越得到了用戶的青睞。在分布式計算機網絡的應用中，由于網絡結構的不合理，容易導致網絡負荷嚴重的不均衡，對網絡的穩定性與可靠性都有著重要的影響。本文針對分布式計算機網絡存在的問題，分析了其網絡結構特點，并提出了基于遺傳算法的網絡結構優化策略，對分布式網絡的性能優化發揮了重要的作用，相信隨著相關技術的不斷發展，分布式計算機網絡將得到越來越廣泛的應用。