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關(guān)鍵詞:云計(jì)算 金融 分布式 數(shù)據(jù)中心
云計(jì)算的英文全稱(chēng)是Cloud Computing,是并行處理、分布式計(jì)算以及網(wǎng)格計(jì)算等基礎(chǔ)的商業(yè)實(shí)現(xiàn),其實(shí)現(xiàn)的基本原理是將計(jì)算進(jìn)行功能劃分,使其分布在不同的計(jì)算機(jī)上,可以完全脫離本地的計(jì)算機(jī)或者服務(wù)器,這樣,便使得云計(jì)算的的運(yùn)行與互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)極為相似,這樣,便可以使得企業(yè)能夠根據(jù)需求自動(dòng)的調(diào)整應(yīng)用,從而訪(fǎng)問(wèn)需求中所需要的分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)或者計(jì)算機(jī)。云計(jì)算是分布式計(jì)算的一種,分布式計(jì)算的核心便是將龐大的計(jì)算能力需求進(jìn)行劃分,變成非常小的模塊,各個(gè)模塊均被劃分到不同的計(jì)算機(jī)中運(yùn)行。最終將這些結(jié)果進(jìn)行綜合,得出的結(jié)果便是所需要的結(jié)果。
一、分布式云計(jì)算特點(diǎn)
具有超大的規(guī)模。“云”具有一定的規(guī)模,在企業(yè)中,私有的云一般都擁有數(shù)百上千臺(tái)服務(wù)器,“云”能夠賦予用戶(hù)很強(qiáng)的計(jì)算能力,可以達(dá)到用戶(hù)前所未有的計(jì)算能力。
虛擬化。在任何地方,不管用戶(hù)采用何種終端獲取服務(wù)云計(jì)算均支持。這些資源來(lái)自“云”,而不是某種有形的固定實(shí)體。在應(yīng)用中,用戶(hù)不需要擔(dān)心應(yīng)用運(yùn)行的位置,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)云計(jì)算就可以滿(mǎn)足我們的需求,甚至是超計(jì)算這樣的任務(wù)。
可靠性極高。多個(gè)副本容錯(cuò)數(shù)據(jù),計(jì)算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)可互相交換等使云計(jì)算比本地計(jì)算機(jī)更安全可靠。
可通用。多種應(yīng)用均可以在“云”的支撐下構(gòu)造,其不針對(duì)某種特定的應(yīng)用,不同的應(yīng)用可以在同一個(gè)“云”的支撐下運(yùn)行。
可擴(kuò)展性高。“云”根據(jù)應(yīng)用和用戶(hù)規(guī)模的增長(zhǎng)可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)伸縮滿(mǎn)足其需求。
按需服務(wù)。“云”的資源相當(dāng)豐富,可以按你的需求進(jìn)行購(gòu)買(mǎi)。
二、分布式云計(jì)算在金融業(yè)中的應(yīng)用
云計(jì)算的出現(xiàn),使得各個(gè)行業(yè)都投入到了云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用方面,金融行業(yè)自然也不例外,目前,很大一部分的金融交易平臺(tái)都選擇云計(jì)算技術(shù),主要是因?yàn)椋捎迷朴?jì)算技術(shù)能夠使得金融交易平臺(tái)節(jié)省開(kāi)支,不需要花大價(jià)錢(qián)去購(gòu)買(mǎi)昂貴的數(shù)據(jù)中心,云計(jì)算方案的實(shí)施還能夠使得金融交易平臺(tái)脫離存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及服務(wù)器等硬件設(shè)備,所有的技術(shù)問(wèn)題都交給專(zhuān)業(yè)的、功能強(qiáng)大的云計(jì)算服務(wù)器提供商去實(shí)現(xiàn)。此外,云計(jì)算還解決了硬件以及軟件兼容的問(wèn)題,金融交易平臺(tái)僅僅需要關(guān)心自身的業(yè)務(wù)。
金融交易平臺(tái)之所以選擇云計(jì)算進(jìn)行一些方案的解決只要是因?yàn)樵朴?jì)算具有易用、可管、部署迅速等特性。傳統(tǒng)都是自己去購(gòu)買(mǎi)軟硬件的模式,但云計(jì)算的模式相對(duì)比較靈活,同時(shí)也大大縮短了使用的成本,在很多方便都得到了很大程度上的改善。金融交易平臺(tái)運(yùn)用云計(jì)算解決方案,在很大的程度上簡(jiǎn)化了IT基礎(chǔ)設(shè)施的維護(hù)和使用。
我國(guó)與外國(guó)相比較,雖然起步的時(shí)間相同,在我國(guó)仍然處在起步階段的時(shí)候,國(guó)外云計(jì)算的應(yīng)用早已經(jīng)進(jìn)入了初步階段,為什么會(huì)存在應(yīng)用進(jìn)程的差異呢?在國(guó)外傳統(tǒng)意義上的外包可以自然的向基于更加靈活方便的云計(jì)算外包過(guò)度,而在國(guó)內(nèi),大多數(shù)的企業(yè)不敢嘗試,對(duì)云計(jì)算的應(yīng)用產(chǎn)生懷疑的態(tài)度,擔(dān)心自己的業(yè)務(wù)放到云端是否安全,會(huì)比放在自己的機(jī)房可靠嗎?會(huì)有很大的風(fēng)險(xiǎn)嗎?等等原因主要是由于缺少I(mǎi)T外包造成的。但隨著業(yè)務(wù)的擴(kuò)大,管理上與國(guó)際化的接軌,金融交易平臺(tái)光靠傳統(tǒng)的方式有了很大的壓力和挑戰(zhàn)。面對(duì)科技的發(fā)展,科學(xué)的進(jìn)步,國(guó)際化的統(tǒng)一,信息化建設(shè)和應(yīng)用水平一直領(lǐng)先于其他產(chǎn)業(yè)的金融交易平臺(tái)面對(duì)迅速膨脹的市場(chǎng)需求,已經(jīng)面臨了前所未有的挑戰(zhàn),金融交易平臺(tái)的IT系統(tǒng)已經(jīng)跟不上國(guó)際化的發(fā)展。面對(duì)這樣的挑戰(zhàn),國(guó)內(nèi)金融交易平臺(tái)開(kāi)始采取措施積極應(yīng)對(duì)。首先,許多金融交易平臺(tái)采取并購(gòu)、吸納一些海外的投資進(jìn)行資本的運(yùn)作,擴(kuò)大自身的規(guī)模,大大增強(qiáng)自身的競(jìng)爭(zhēng)能力;其次,國(guó)內(nèi)的金融交易平臺(tái)也大大提升產(chǎn)品的創(chuàng)新力度,從服務(wù)水平到業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)向國(guó)際先進(jìn)金融交易平臺(tái)靠近。專(zhuān)家向金融交易平臺(tái)提議,在金融交易平臺(tái)系統(tǒng)中要合理的運(yùn)用云計(jì)算,必須要全方面的考慮一些問(wèn)題:首先要分析云計(jì)算可以給金融交易平臺(tái)節(jié)約多少成本,以數(shù)據(jù)的形式進(jìn)行分析,多提出一些有難度的問(wèn)題。
云計(jì)算最基本的作用就是可以大大的降低國(guó)內(nèi)金融交易平臺(tái)的IT基礎(chǔ)設(shè)施成本。在很多領(lǐng)域中,云計(jì)算很大程度上擴(kuò)大了金融交易平臺(tái)服務(wù)市場(chǎng),給金融交易平臺(tái)提供了很好的機(jī)會(huì),可以改善金融交易平臺(tái)吸引、留住和服務(wù)客戶(hù)的方式。雖然云計(jì)算在金融交易平臺(tái)系統(tǒng)中有很大的應(yīng)用,但有人則認(rèn)為,如果金融交易平臺(tái)在沒(méi)有充分的了解相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)并不知如何成功避開(kāi)風(fēng)險(xiǎn)的情況下,還是不要輕易的飛入云端。
三、總結(jié)
分布式計(jì)算的思想是未來(lái)計(jì)算的主流技術(shù),是解決復(fù)雜計(jì)算問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù),基于分布式核心技術(shù)的云計(jì)算技術(shù),其發(fā)展過(guò)程是一個(gè)相對(duì)比較長(zhǎng)的過(guò)程,但是卻已經(jīng)確定了未來(lái)IT發(fā)展的主體方向。此外,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,云計(jì)算,作為引領(lǐng)未來(lái)信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的關(guān)鍵戰(zhàn)略性技術(shù)和手段,將使人們的工作方式和商業(yè)模式發(fā)生根本性的變革,必將在金融領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,為金融行業(yè)發(fā)展注入新鮮的活力。
參考文獻(xiàn):
[1]Michael Miller.云計(jì)算[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2009
[2]張建文,汪鑫.云計(jì)算技術(shù)在銀行中的應(yīng)用探討[J].華南金融電腦,2009
關(guān)鍵詞:分布式計(jì)算;云計(jì)算;并行計(jì)算;Web Service;網(wǎng)格計(jì)算
中圖分類(lèi)號(hào):TP393.02文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2011)22-5463-03
Introduction of Distributed Computation
DUAN Xiao-guo
(College of Information Science and Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266500, China)
Abstract: Distributed Computation system is developing quickly, we can use cheap hard ware to do some research work which only high performance computer can do before by this technology, today distributed computation system is an important technology in research, database search, complex computation and other fields. Such as: P2P, Mobile Agent, Grid Computing, Cloud Computing, Web Service. Introduce this technology and some application examples here.
Key words: distributed computation; cloud computing; parallel computing; Web Service; grid computing
1 綜述
分布式計(jì)算和并行計(jì)算技術(shù)為研究開(kāi)發(fā)高性能計(jì)算機(jī)另辟蹊徑,使用普通的計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接之后,通過(guò)這兩種計(jì)算技術(shù)來(lái)完成以前只有在高性能計(jì)算機(jī)上才能進(jìn)行的工作,隨著技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,分布式計(jì)算技術(shù)已經(jīng)使參與分布式計(jì)算的普通計(jì)算機(jī)的“聯(lián)合計(jì)算能力”超過(guò)了單臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)。分布式計(jì)算技術(shù)已經(jīng)有十幾年的研究歷史, 但現(xiàn)在仍然是計(jì)算機(jī)研究領(lǐng)域的一片熱土,在不同的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展起來(lái)特點(diǎn)各異的分布式計(jì)算技術(shù)的分支。
1.1 分布式計(jì)算國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀[1]
現(xiàn)在對(duì)分布式計(jì)算技術(shù)的研究主要集中兩個(gè)方面:分布式操作系統(tǒng)和分布式計(jì)算環(huán)境。經(jīng)過(guò)近20年的研究,已經(jīng)有多種分布式計(jì)算技術(shù)在各不同領(lǐng)域得到應(yīng)用,下面是比較主流的幾種技術(shù):中間件技術(shù)、P2P技術(shù)、移動(dòng)Agent技術(shù)、網(wǎng)格技術(shù)、Web Service技術(shù),這些技術(shù)已經(jīng)比較成熟,且得到了大家的認(rèn)同,已經(jīng)在其適合的領(lǐng)域內(nèi)用于科學(xué)研究或大規(guī)模數(shù)據(jù)計(jì)算。
整體研究水平來(lái)看,國(guó)內(nèi)的研究水平和國(guó)際上發(fā)達(dá)國(guó)家有明顯差距,我國(guó)雖然擁有數(shù)量巨大的計(jì)算機(jī)用戶(hù)和網(wǎng)絡(luò)用戶(hù),但了解或者知道分布式計(jì)算的用戶(hù)卻不多,大部分人或者絕大部分用戶(hù)使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行日常辦公、網(wǎng)上查詢(xún)、聊天等工作,只有部分高校和科研機(jī)構(gòu)才參與分布式計(jì)算,這和西方歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我們的理論起點(diǎn)低,研究的深度和應(yīng)用的廣度都和發(fā)達(dá)國(guó)家有巨大的差距。
1.2 分布式計(jì)算國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀[1]
現(xiàn)在分布式計(jì)算已經(jīng)應(yīng)用在科研、教育、天氣預(yù)報(bào)分析、數(shù)據(jù)庫(kù)搜索、生物技術(shù)等諸多領(lǐng)域,以下是幾個(gè)比較典型的例子:
SETI@home是國(guó)際上比較著名的一個(gè)分布式計(jì)算應(yīng)用的項(xiàng)目。這個(gè)項(xiàng)目主要是通過(guò)使用參與分布式計(jì)算的計(jì)算機(jī)下載計(jì)算程序來(lái)對(duì)射電望遠(yuǎn)鏡收到的海量信號(hào)進(jìn)行計(jì)算分析,目的是確定地球之外有無(wú)類(lèi)人或類(lèi)似地球生物的生命存在,尋找宇宙中的生命體,我們國(guó)家也有一些機(jī)構(gòu)和個(gè)人參與這個(gè)科研項(xiàng)目。
若說(shuō)SETI@home和我們的實(shí)際生活沒(méi)有多大關(guān)系,那么下面這兩個(gè)項(xiàng)目則和我們有密切的關(guān)系。Climateprediction工程是分布式計(jì)算技術(shù)在氣象預(yù)測(cè)領(lǐng)域內(nèi)的成功應(yīng)用例子之一,研究者首先建立氣象計(jì)算模型,全球各地巨的氣象數(shù)據(jù)輸入計(jì)算程序,任何參加這個(gè)項(xiàng)目的組織和機(jī)構(gòu)或者個(gè)人,都可領(lǐng)到合適的計(jì)算任務(wù),并把計(jì)算的結(jié)果返回,通過(guò)海量的計(jì)算來(lái)組建地球氣象模型。
Folding@home是另一個(gè)著名的分布式計(jì)算工程,這個(gè)項(xiàng)目主要是研究蛋白質(zhì)折疊、、聚合及由此過(guò)程引起的一些相關(guān)疾病。使用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬蛋白質(zhì)的折疊和聚合過(guò)程需要海量的計(jì)算,分布式計(jì)算可以通過(guò)利用大量的閑散計(jì)算資源,甚至是跨越國(guó)界、民族的界限,來(lái)承擔(dān)這個(gè)巨大的計(jì)算任務(wù),研究這些疾病的產(chǎn)生原理,為攻克和預(yù)防這些疾病做理論上的分析,目前有多個(gè)國(guó)家的科研機(jī)構(gòu)和組織參與這個(gè)項(xiàng)目,我們中國(guó)也有人參與這個(gè)項(xiàng)目。
作為應(yīng)用分布式計(jì)算最成功的組織之一:谷歌,他的文件管理系統(tǒng)被作為一個(gè)典范,許多學(xué)者對(duì)其研究,一些同行進(jìn)行效仿,甚至有些人將谷歌的文件管理系統(tǒng)作為一門(mén)學(xué)科來(lái)研究,GFS這個(gè)原本是谷歌自有名詞縮寫(xiě)因此也成了這個(gè)行業(yè)應(yīng)用分布式計(jì)算的一個(gè)典范。
和上面的應(yīng)用例子類(lèi)似的分布式計(jì)算工程有很多,分布在不同的國(guó)家和地區(qū),但這些項(xiàng)目大都互無(wú)聯(lián)系,甚至每個(gè)項(xiàng)目都使用一個(gè)不同的軟件,使用不同的分布式計(jì)算技術(shù),如何整合這些互不關(guān)聯(lián)的項(xiàng)目,更大限度地發(fā)揮參與這些工程的計(jì)算機(jī)的能力,這也是一個(gè)研究課題,美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校已經(jīng)建立了一個(gè)開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算平臺(tái),即行內(nèi)皆知的BOINC(BERKELEY OPEN INFRASTRUCTURE FOR NETWORK COMPUTING),這個(gè)平臺(tái)的主要功能是把不同的分布式計(jì)算項(xiàng)目連接起來(lái),對(duì)參與這些項(xiàng)目的計(jì)算資源進(jìn)行統(tǒng)一合理分配,從而更有效的利用這些計(jì)算資源,提高計(jì)算效率。
2 分布式計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)
2.1 關(guān)鍵技術(shù)一:中間件技術(shù)[2]
中間件技術(shù)是比較早期的分布式計(jì)算技術(shù),所謂的中間件技術(shù),就和字面上的意思一樣,是一個(gè)聯(lián)絡(luò)不同技術(shù)和操作系統(tǒng)的紐帶,通過(guò)這個(gè)軟件,分布式應(yīng)用軟件可以在使用不同的操作系統(tǒng)和技術(shù)的計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行計(jì)算資源共享,IBM和SUN Microsystems以及AT&T貝爾實(shí)驗(yàn)室都對(duì)中間件技術(shù)的研究和發(fā)展做出重要貢獻(xiàn),貝爾實(shí)驗(yàn)室于1984年的Tuxedo應(yīng)該算是早期比較成熟的中間件技術(shù)產(chǎn)品,這個(gè)負(fù)責(zé)屏蔽不同操作系統(tǒng)、編程語(yǔ)言、通訊協(xié)議的中間件就負(fù)責(zé)計(jì)算資源的管理和分配以及網(wǎng)絡(luò)通信。經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展,多種技術(shù)開(kāi)始融合,中間件技術(shù)又發(fā)展出不同層次和類(lèi)型的多個(gè)產(chǎn)品,例如:自適應(yīng)中間件、移動(dòng)中間件、對(duì)象中間件、消息中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)中間件,遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用中間件等等。
中間件技術(shù)是分布式計(jì)算技術(shù)中的一種基礎(chǔ)技術(shù),其他一些分布式計(jì)算技術(shù)和中間件技術(shù)結(jié)合以?xún)?yōu)化分布式計(jì)算技術(shù),例如:網(wǎng)格計(jì)算。
2.2 關(guān)鍵技術(shù)二:網(wǎng)格技術(shù)[3]
網(wǎng)格計(jì)算是目前最重要的分布式計(jì)算技術(shù)之一,它通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將分布在不同地點(diǎn)或區(qū)域的計(jì)算機(jī)資源(包括各種硬件和軟件以及信息數(shù)據(jù)等)連接成一個(gè)巨大的“異構(gòu)計(jì)算機(jī)”,雖然這些計(jì)算資源分布在各自不同的計(jì)算機(jī)上,這些計(jì)算機(jī)可能有不同的操作系統(tǒng)、不同的技術(shù)協(xié)議,但是通過(guò)網(wǎng)格技術(shù)組建的這個(gè)系統(tǒng)卻可以象一臺(tái)計(jì)算機(jī)一樣對(duì)這些資源進(jìn)行管理和利用,從而完成一些計(jì)算規(guī)模巨大的復(fù)雜運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理任務(wù)。從另一個(gè)意義上說(shuō),這種計(jì)算資源的統(tǒng)一管理和共享,不僅僅為提供復(fù)雜就算提供支持,還可以在很大的區(qū)域范圍內(nèi),打破企業(yè)、組織和國(guó)家界限,避免重復(fù)資源投資和浪費(fèi),充分利用自己的計(jì)算資源,因此網(wǎng)格計(jì)算在分布式計(jì)算技術(shù)中占有十分重要的地位。
網(wǎng)格有多種體系結(jié)構(gòu),其中Foster等提出的五層沙漏結(jié)構(gòu)(圖1)為比較典型的一種體系結(jié)構(gòu),自下向上分別是構(gòu)造層、連接層、資源層、匯聚層和應(yīng)用層;還有一種典型的結(jié)構(gòu)體系:開(kāi)放網(wǎng)格服務(wù)結(jié)構(gòu)OGSA(Open Grid Services Architecture),這個(gè)結(jié)構(gòu)是結(jié)合Web Service技術(shù)的網(wǎng)格體系,OGSA是以服務(wù)為中心的“服務(wù)結(jié)構(gòu)”,定義了“網(wǎng)格服務(wù)”的概念,網(wǎng)格服務(wù)是一種Web Service,該服務(wù)提供了一組接口。
網(wǎng)格系統(tǒng)大致都可以劃分為三個(gè)層次的基本結(jié)構(gòu):底層(構(gòu)造層),主要是分布在各個(gè)計(jì)算機(jī)上的資源,硬件和軟件、信息數(shù)據(jù)等;中間層,主要負(fù)責(zé)屏蔽底層資源的異構(gòu)性,是上面提到的中間件技術(shù);應(yīng)用層,這是我們的工作平臺(tái),通過(guò)應(yīng)用層來(lái)組織協(xié)調(diào)和合理利用底層的資源來(lái)完成分布式工作任務(wù)。
網(wǎng)格(GRID) 歸諸于一個(gè)下部基礎(chǔ)構(gòu)造,它使得高端計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)和私有科學(xué)工具的集成和協(xié)作使用成為可能,并且,能夠被多個(gè)組織所管理。網(wǎng)格應(yīng)用通常包含大量的數(shù)據(jù)或計(jì)算,經(jīng)常需要組織間的安全的資源共享。因此,它們不易被今天的Internet和WEB基礎(chǔ)構(gòu)造所處理。
2.3 關(guān)鍵技術(shù)三:移動(dòng)Agent技術(shù)[4]
移動(dòng)Agent是一種可以在構(gòu)成分布式計(jì)算系統(tǒng)的各節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的軟件Agent,軟件Agent應(yīng)該是人工智能技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一個(gè)產(chǎn)物,人工智能的研究主要解決知識(shí)表達(dá)、機(jī)器學(xué)習(xí)、推理等類(lèi)似人的智能的算法問(wèn)題,而軟件Agent就具有類(lèi)人的智能,可以自主管理,能對(duì)環(huán)境做出響應(yīng),甚至主動(dòng)行動(dòng),進(jìn)行推理計(jì)算來(lái)完成任務(wù)。我們一般把軟件Agent看做是在一臺(tái)機(jī)器上運(yùn)行的一個(gè)程序,而移動(dòng)Agent則是可以自主在網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)成分布式計(jì)算系統(tǒng)的各節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行移動(dòng)的一個(gè)程序。這個(gè)程序帶著自己的任務(wù)找到可以完成這個(gè)任務(wù)的節(jié)點(diǎn)(這個(gè)節(jié)點(diǎn)有完成這個(gè)任務(wù)所需要的數(shù)據(jù)、硬件、軟件等資源),通過(guò)網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)到這個(gè)節(jié)點(diǎn),在此暫時(shí)定居,利用這個(gè)節(jié)點(diǎn)的資源進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算結(jié)束后,這個(gè)Agent攜帶計(jì)算結(jié)果通過(guò)網(wǎng)絡(luò)自主移動(dòng)到下一個(gè)需要達(dá)到的節(jié)點(diǎn),這種模式可以減少網(wǎng)絡(luò)擁堵,在一個(gè)節(jié)點(diǎn)盤(pán)踞期間,甚至可以斷開(kāi)網(wǎng)絡(luò)連接也不會(huì)影響其正常工作,只要在它完成任務(wù)需要移動(dòng)時(shí)恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)連接即可。這種移動(dòng)類(lèi)似密封采蜜,一朵花上的資源用完之后飛到另外一朵花上,滿(mǎn)載之后(完成任務(wù))飛回蜂窩,卸載蜂蜜,進(jìn)行第二次行動(dòng)。這和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)調(diào)用方式要好得多,一來(lái)可以減少大量數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸,對(duì)帶寬的要求就低了;二來(lái)可以減少大量數(shù)據(jù)傳遞帶來(lái)的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤,提高計(jì)算的效率和魯棒性;圖2和圖3分別是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算和移動(dòng)Agent的示意圖。
圖2 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方式 圖3 移動(dòng)Agent
移動(dòng)Agent技術(shù)自90年代開(kāi)始發(fā)展很快,因其本身就是一種適用性很強(qiáng)的分布式計(jì)算模式,且具有極好的魯棒性,對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求低,故這項(xiàng)技術(shù)是目前分布式計(jì)算技術(shù)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。
2.4 關(guān)鍵技術(shù)四:P2P技術(shù)[5]
P2P(Peer-to-Peer)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是資格比較老的一項(xiàng)技術(shù),例如TCP/IP協(xié)議,并沒(méi)有對(duì)客戶(hù)機(jī)和服務(wù)器做區(qū)分,所謂的“對(duì)等”就是地位相同,在網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)處于同樣的地位,沒(méi)有客戶(hù)端和服務(wù)器的區(qū)分,這些地位相等的節(jié)點(diǎn)可以互相進(jìn)行資源利用和數(shù)據(jù)共享,不需要通過(guò)服務(wù)器來(lái)轉(zhuǎn)接和通信,這樣可以減少對(duì)服務(wù)器的依賴(lài),也就降低了對(duì)服務(wù)器的性能要求(軟件、硬件要求)。當(dāng)然,純粹的對(duì)等網(wǎng)也有其弊端,為了解決這些問(wèn)題,一些分支和混合技術(shù)發(fā)展起來(lái),例如為了解決P2P搜索速度慢的問(wèn)題,在對(duì)等網(wǎng)中仍然設(shè)置服務(wù)器,但是服務(wù)器只提供搜索索引,各節(jié)點(diǎn)可以快速在服務(wù)器上查到要搜索的資源目錄和地址,然后直接去目標(biāo)地址完成資源交互。為了解決熱點(diǎn)資源網(wǎng)路堵塞的問(wèn)題,數(shù)據(jù)傳輸方式由點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式發(fā)展為多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)傳輸,該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)上廣泛應(yīng)用。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸只能在在源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間傳送數(shù)據(jù),若一個(gè)節(jié)點(diǎn)的資源對(duì)應(yīng)多個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn),其傳送效率就低了,多點(diǎn)傳送解決這個(gè)問(wèn)題,將數(shù)據(jù)源分割成多個(gè)數(shù)據(jù)包,這些數(shù)據(jù)包可以不依照順序給各目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送,同時(shí)收到數(shù)據(jù)包的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)可以作為其他目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的源節(jié)點(diǎn),給其他未收到該數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)傳送數(shù)據(jù),使用這種技術(shù),下載源數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)越多,實(shí)際傳送的效率就越快,但是若不能將全部數(shù)據(jù)包都收齊,這些數(shù)據(jù)包將無(wú)法連接起來(lái),也就無(wú)法使用,點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸則不存在這個(gè)問(wèn)題。
2.5 關(guān)鍵技術(shù)五:Web service技術(shù)[6]
并行計(jì)算和分布式計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)就是發(fā)揮“集體的力量”,將大任務(wù)分解成小任務(wù),分配給多個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)同時(shí)去計(jì)算,起初的并行計(jì)算可以在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上執(zhí)行,也可以提高運(yùn)行效率,現(xiàn)在的分布式計(jì)算已經(jīng)將計(jì)算擴(kuò)展到多臺(tái)計(jì)算機(jī),甚至是多個(gè)網(wǎng)絡(luò),在網(wǎng)絡(luò)上有序執(zhí)行一個(gè)共同的任務(wù),當(dāng)然離不開(kāi)Web技術(shù),但在分布式計(jì)算發(fā)展起來(lái)之前的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議并不能滿(mǎn)足分布式計(jì)算的要求,于是產(chǎn)生了Web service技術(shù),簡(jiǎn)單地說(shuō),這種技術(shù)的功能和中間件的功能有相似之處:Web service技術(shù)是屏蔽掉不同開(kāi)發(fā)平臺(tái)開(kāi)發(fā)的功能模塊的相互調(diào)用的障礙,從而可以利用 HTTP 和 SOAP 協(xié)議使商業(yè)數(shù)據(jù)在 Web 上傳輸,可以調(diào)用這些開(kāi)發(fā)平臺(tái)不同的功能模塊來(lái)完成計(jì)算任務(wù)。這樣看來(lái),要在互聯(lián)網(wǎng)上實(shí)施大規(guī)模的分布式計(jì)算,就需要Web service做支撐,因此很多人認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)是分布式系統(tǒng)繼續(xù)研究和開(kāi)發(fā)的理想模型。
2.6 關(guān)鍵技術(shù)六:云計(jì)算[7]
云計(jì)算也是分布式計(jì)算技術(shù)的一種,其最基本的概念,是將巨大的計(jì)算處理程序分拆成無(wú)數(shù)個(gè)小的子程序,再將這些小程序分配給龐大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)經(jīng)搜尋、計(jì)算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶(hù)。所謂的“云”,最初來(lái)自“電子云”的概念,這種子程序的分解是數(shù)量巨大,或者可以想象成將水滴分解到蒸氣一樣的微小顆粒,也就是“云”狀態(tài),如此多的任務(wù),分配給同樣多的計(jì)算節(jié)點(diǎn)去計(jì)算,每個(gè)節(jié)點(diǎn)的任務(wù)很小,計(jì)算也很快,但如何管理這如云一樣的龐大網(wǎng)絡(luò),就大有文章。使用這項(xiàng)技術(shù),服務(wù)提供者可以在短時(shí)間內(nèi)(數(shù)秒或者幾分鐘),達(dá)成處理數(shù)數(shù)量巨大的信息,達(dá)到和“超級(jí)計(jì)算機(jī)”同樣強(qiáng)大效能的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。最簡(jiǎn)單的云計(jì)算技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中已經(jīng)隨處可見(jiàn),例如搜尋引擎、網(wǎng)絡(luò)信箱等,使用者只要輸入簡(jiǎn)單指令即能得到大量信息。進(jìn)一步的云計(jì)算不僅只做資料搜尋、分析的功能,更可計(jì)算一些像是分析DNA結(jié)構(gòu)、基因圖譜定序、解析癌癥細(xì)胞等。稍早之前的大規(guī)模分布式計(jì)算技術(shù)即為“云計(jì)算”的概念起源。
3 結(jié)論
分布式計(jì)算作為一項(xiàng)快速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù),因有低運(yùn)營(yíng)成本高計(jì)算性能的優(yōu)勢(shì),且目前我國(guó)有豐富的閑置計(jì)算資源,其發(fā)展前景十分樂(lè)觀(guān),關(guān)于對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的研究,我國(guó)明顯落后于發(fā)達(dá)國(guó)家,已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)大國(guó),存在嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和閑置,現(xiàn)在分布式計(jì)算技術(shù)只是在一些高校、科研機(jī)構(gòu)內(nèi)作為研究和應(yīng)用的對(duì)象,分布式計(jì)算技術(shù)雖然發(fā)展迅速,但各項(xiàng)技術(shù)大都存在一些問(wèn)題,例如:數(shù)據(jù)安全問(wèn)題、網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)問(wèn)題等等,還有巨大的研究和發(fā)展?jié)摿Α?/p>
參考文獻(xiàn):
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不會(huì)改變服務(wù)器格局
IDC(中國(guó))行業(yè)研究與咨詢(xún)服務(wù)部助理副總裁武連峰表示,雖然云計(jì)算在數(shù)據(jù)中心中已成為趨勢(shì),并且很多數(shù)據(jù)中心也在重新規(guī)劃或者遷移中為服務(wù)器的采購(gòu)創(chuàng)造了一個(gè)巨大市場(chǎng),但它并不會(huì)成為改變x86和非x86架構(gòu)市場(chǎng)格局的推手。
x86服務(wù)器的增長(zhǎng)動(dòng)力來(lái)自于互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。而在私有云的建設(shè)中,由于不同的工作負(fù)載要適應(yīng)不同的基礎(chǔ)架構(gòu),大型企業(yè)仍然會(huì)按照原有的基礎(chǔ)架構(gòu)和工作負(fù)載平滑向云計(jì)算平臺(tái)過(guò)渡。在各地興起的主要為中小企業(yè)服務(wù)的云基地公有云中心也不一定都采用x86架構(gòu)。
武連峰表示,雖然政府的初衷是想把云計(jì)算平臺(tái)開(kāi)放給中小企業(yè)做運(yùn)營(yíng)平臺(tái),并大量使用x86服務(wù)器,但是不少云基地主要是為以軟件外包為主營(yíng)業(yè)務(wù)的中小企業(yè)服務(wù),而這些中小企業(yè)的服務(wù)對(duì)象往往是國(guó)內(nèi)外的大型企業(yè),這些大型企業(yè)對(duì)應(yīng)用平臺(tái)的性能有很高要求,比如編碼測(cè)試是基于Unix的小型機(jī)甚至是主機(jī)系統(tǒng),如果用x86服務(wù)器構(gòu)建云測(cè)試平臺(tái),就不能滿(mǎn)足其要求。那么,中小企業(yè)內(nèi)部的業(yè)務(wù)是否就可以應(yīng)用基于x86架構(gòu)的云計(jì)算平臺(tái)呢?實(shí)際情況是,中小企業(yè)一般不用公有云平臺(tái),而是采用微軟、騰訊等第三方的軟件。
兩種云平臺(tái)
談到中國(guó)用戶(hù)為什么重x86架構(gòu),而輕其他架構(gòu)平臺(tái),IDC認(rèn)為,包括Google和AWS在內(nèi)的很多國(guó)際公共云計(jì)算平臺(tái)大多采用了分布式的架構(gòu)。這是由于互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)普遍具有自身技術(shù)實(shí)力雄厚、IT資產(chǎn)生命周期短、核心業(yè)務(wù)對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高等特點(diǎn)。因此,互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)選擇了適合自己的分布式計(jì)算平臺(tái),而其他行業(yè)用戶(hù)的需求和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)并不相同。因此用戶(hù)應(yīng)考慮自身的行業(yè)特征來(lái)選擇適合自己的云計(jì)算架構(gòu)。
IBM系統(tǒng)與科技部中國(guó)區(qū)行業(yè)及重點(diǎn)客戶(hù)技術(shù)支持總經(jīng)理梁建球?qū)Ψ植际皆破脚_(tái)的組成做了細(xì)致分析:硬件平臺(tái)為x86,操作系統(tǒng)為L(zhǎng)inux/Windows,分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)都采用MySQL-CS、BigTable、HDFS以及Hadoop Map-Reduce等分布式開(kāi)源軟件。在應(yīng)用程序?qū)樱脩?hù)需要針對(duì)新應(yīng)用重新編程。在梁建球看來(lái),上述這種分布式云平臺(tái)適用于對(duì)性能、可靠性、數(shù)據(jù)一致性要求不高的應(yīng)用。
此外,IBM在Power上也加強(qiáng)了對(duì)分布式軟件的支持,比如Power小型機(jī)可以支持Linux,去年底收購(gòu)的Platform Computing則在分布式計(jì)算調(diào)度和管理方面具備更大的優(yōu)勢(shì)。由此可見(jiàn),云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)的搭建并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的軟硬件集成項(xiàng)目,而是一種企業(yè)IT戰(zhàn)略的改變。
IDC在《中國(guó)云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)建設(shè)指南》中的用戶(hù)調(diào)研數(shù)據(jù)顯示,多數(shù)用戶(hù)在選擇云計(jì)算架構(gòu)時(shí),希望未來(lái)的云計(jì)算平臺(tái)能夠與企業(yè)現(xiàn)有的基礎(chǔ)架構(gòu)兼容,從而降低實(shí)施風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)還可以快速地從現(xiàn)有架構(gòu)過(guò)渡到云平臺(tái)上,以便節(jié)省用戶(hù)的投資,縮短項(xiàng)目實(shí)施的周期。
云計(jì)算已經(jīng)成為NGDC(下一代數(shù)據(jù)中心)的主要建設(shè)目標(biāo)。IDC剛剛的《中國(guó)云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)建設(shè)指南》中列舉了中國(guó)用戶(hù)建設(shè)云計(jì)算的六大誤區(qū):重概念,輕本質(zhì);重實(shí)施,輕規(guī)則;重x86架構(gòu),輕其他架構(gòu);重硬件,輕軟件;重虛擬化,輕管理;重創(chuàng)新,輕移植。在云計(jì)算進(jìn)入數(shù)據(jù)中心的初期階段,尤其是在IaaS階段,以服務(wù)器為主的基礎(chǔ)架構(gòu)的選擇成了擺在用戶(hù)面前的一道博弈題:是選擇x86分布式計(jì)算這種初始成本低、未來(lái)成本不可預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)架構(gòu),還是選擇初始成本高、未來(lái)有商用軟件支持的以Power為代表的小型機(jī)架構(gòu)呢?
不會(huì)改變服務(wù)器格局
IDC(中國(guó))行業(yè)研究與咨詢(xún)服務(wù)部助理副總裁武連峰表示,雖然云計(jì)算在數(shù)據(jù)中心中已成為趨勢(shì),并且很多數(shù)據(jù)中心也在重新規(guī)劃或者遷移中為服務(wù)器的采購(gòu)創(chuàng)造了一個(gè)巨大市場(chǎng),但它并不會(huì)成為改變x86和非x86架構(gòu)市場(chǎng)格局的推手。
x86服務(wù)器的增長(zhǎng)動(dòng)力來(lái)自于互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。而在私有云的建設(shè)中,由于不同的工作負(fù)載要適應(yīng)不同的基礎(chǔ)架構(gòu),大型企業(yè)仍然會(huì)按照原有的基礎(chǔ)架構(gòu)和工作負(fù)載平滑向云計(jì)算平臺(tái)過(guò)渡。在各地興起的主要為中小企業(yè)服務(wù)的云基地公有云中心也不一定都采用x86架構(gòu)。
武連峰表示,雖然政府的初衷是想把云計(jì)算平臺(tái)開(kāi)放給中小企業(yè)做運(yùn)營(yíng)平臺(tái),并大量使用x86服務(wù)器,但是不少云基地主要是為以軟件外包為主營(yíng)業(yè)務(wù)的中小企業(yè)服務(wù),而這些中小企業(yè)的服務(wù)對(duì)象往往是國(guó)內(nèi)外的大型企業(yè),這些大型企業(yè)對(duì)應(yīng)用平臺(tái)的性能有很高要求,比如編碼測(cè)試是基于Unix的小型機(jī)甚至是主機(jī)系統(tǒng),如果用x86服務(wù)器構(gòu)建云測(cè)試平臺(tái),就不能滿(mǎn)足其要求。那么,中小企業(yè)內(nèi)部的業(yè)務(wù)是否就可以應(yīng)用基于x86架構(gòu)的云計(jì)算平臺(tái)呢?實(shí)際情況是,中小企業(yè)一般不用公有云平臺(tái),而是采用微軟、騰訊等第三方的軟件。
兩種云平臺(tái)
談到中國(guó)用戶(hù)為什么重x86架構(gòu),而輕其他架構(gòu)平臺(tái),IDC認(rèn)為,包括Google和AWS在內(nèi)的很多國(guó)際公共云計(jì)算平臺(tái)大多采用了分布式的架構(gòu)。這是由于互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)普遍具有自身技術(shù)實(shí)力雄厚、IT資產(chǎn)生命周期短、核心業(yè)務(wù)對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高等特點(diǎn)。因此,互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)選擇了適合自己的分布式計(jì)算平臺(tái),而其他行業(yè)用戶(hù)的需求和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)并不相同。因此用戶(hù)應(yīng)考慮自身的行業(yè)特征來(lái)選擇適合自己的云計(jì)算架構(gòu)。
IBM系統(tǒng)與科技部中國(guó)區(qū)行業(yè)及重點(diǎn)客戶(hù)技術(shù)支持總經(jīng)理梁建球?qū)Ψ植际皆破脚_(tái)的組成做了細(xì)致分析:硬件平臺(tái)為x86,操作系統(tǒng)為L(zhǎng)inux/Windows,分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)都采用MySQL-CS、BigTable、HDFS以及Hadoop Map-Reduce等分布式開(kāi)源軟件。在應(yīng)用程序?qū)樱脩?hù)需要針對(duì)新應(yīng)用重新編程。在梁建球看來(lái),上述這種分布式云平臺(tái)適用于對(duì)性能、可靠性、數(shù)據(jù)一致性要求不高的應(yīng)用。
此外,IBM在Power上也加強(qiáng)了對(duì)分布式軟件的支持,比如Power小型機(jī)可以支持Linux,去年底收購(gòu)的Platform Computing則在分布式計(jì)算調(diào)度和管理方面具備更大的優(yōu)勢(shì)。由此可見(jiàn),云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)的搭建并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的軟硬件集成項(xiàng)目,而是一種企業(yè)IT戰(zhàn)略的改變。
關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù); 分布式處理技術(shù); 云計(jì)算; 物聯(lián)網(wǎng)
中圖分類(lèi)號(hào):TN91934; TP311.13文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1004373X(2012)04012003
Design of IOT database based on distributed processing technology
LI Na, LIU JunHui
(Department of Information Engineering, Zhengzhou College of Animal Husbandry Engineering, Zhengzhou 450011, China)
Abstract: In recent years, with the repid development of Internet of things (IOT) technology, a new challenge has been posed on data storage and access. Focusing on the database management of IOT, a design method of IOT database based on distributed processing technology (DPT) was proposed by means of computation method of peertopeer network (P2P) point clouds. An example of medical system IOT verifies that the mothed can solve the problem of IOT database management to a certain extent and provide technical support for IOT in combination with database technology, network technology, and middleware technology.
Keywords: database technology; distributed processing technology; cloud computing; IOT
收稿日期:20110815
基金項(xiàng)目:河南省科技廳重點(diǎn)項(xiàng)目(112102210395)0引言
物聯(lián)網(wǎng)是指通過(guò)射頻識(shí)別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備,按約定的協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái),進(jìn)行信息交換和通信,以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)[1]。從這個(gè)定義可以看出,物聯(lián)網(wǎng)的開(kāi)展具有規(guī)模性、廣泛參與性、管理性、技術(shù)性、物的屬性等特征,需要各行各業(yè)的參與。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一項(xiàng)綜合性的技術(shù),其中非常重要的是RFID電子標(biāo)簽技術(shù)。以簡(jiǎn)單RFID系統(tǒng)為基礎(chǔ),結(jié)合已有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、中間件技術(shù)等,構(gòu)筑一個(gè)由大量聯(lián)網(wǎng)的閱讀器和無(wú)數(shù)移動(dòng)的標(biāo)簽組成的、比Internet更為龐大的物聯(lián)網(wǎng)已成為RFID技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),這使得物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)庫(kù)管理問(wèn)題成為了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究中的挑戰(zhàn)性問(wèn)題之一,已引起了國(guó)際學(xué)術(shù)界和工程界的高度關(guān)注[26]。本文針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)庫(kù)管理問(wèn)題,通過(guò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究,并結(jié)合分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、P2P(對(duì)等網(wǎng))點(diǎn)云計(jì)算技術(shù),提出了基于分布式處理技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理方法,并探索將其應(yīng)用于醫(yī)療系統(tǒng)中。
1基礎(chǔ)理論
1.1混合模型
物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)和應(yīng)用實(shí)例是深入研究物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)[78]。本文針對(duì)醫(yī)療系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)采用有源CPS(網(wǎng)絡(luò)化物理系統(tǒng))結(jié)點(diǎn)和具備聯(lián)網(wǎng)和控制能力的互聯(lián)網(wǎng)CPS結(jié)點(diǎn)的混合模型(如圖1所示)進(jìn)行設(shè)計(jì)。這使得該系統(tǒng)不但具有物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)有的時(shí)間和空間的控制能力,還擁有物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)用的安全性和可靠性的控制體系。互聯(lián)網(wǎng)CPS結(jié)點(diǎn)具有不間斷電源,不具備移動(dòng)性,又具有感知能力,具有較強(qiáng)的存儲(chǔ)、計(jì)算和聯(lián)網(wǎng)能力,可以提供H2T,H2H 連接。
圖1有源CPS結(jié)點(diǎn)與互網(wǎng)CPS結(jié)點(diǎn)互連結(jié)構(gòu)的混合模型1.2分布式數(shù)據(jù)庫(kù)
分布式數(shù)據(jù)庫(kù)(Distributed DataBase,DDB)是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。近年來(lái),分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的快速關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法、精簡(jiǎn)頻繁模式集和關(guān)聯(lián)規(guī)則的安全挖掘算法以及事務(wù)流的動(dòng)態(tài)可串行調(diào)度算法等都是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[912]。一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)是物理上分散在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)各結(jié)點(diǎn)上,但在邏輯上屬于同一系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集合,如圖2所示。它具有局部自治與全局共享性、數(shù)據(jù)的冗余性、數(shù)據(jù)的獨(dú)立性、系統(tǒng)的透明性等特點(diǎn)。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DDBMS)支持分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、使用與維護(hù),負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)局部數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)通信、分布式數(shù)據(jù)管理以及數(shù)據(jù)字典管理等功能。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、人工智能技術(shù)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)技術(shù)、并行計(jì)算技術(shù)等互相滲透,互相結(jié)合,成為當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展的主要特征。
圖2典型的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)2本文物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法
物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中各個(gè)領(lǐng)域都呈現(xiàn)嚴(yán)峻的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)性挑戰(zhàn)。這里重點(diǎn)討論分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù),并引入面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)技術(shù)和點(diǎn)云計(jì)算的P2P技術(shù)[13],以使物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)具有局部自治與全局共享性、數(shù)據(jù)低冗余性、數(shù)據(jù)高獨(dú)立性及系統(tǒng)透明性。
物聯(lián)網(wǎng)是融入大量RFID系統(tǒng)和分布站點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。在系統(tǒng)計(jì)算服務(wù)中,需要引入云計(jì)算平臺(tái),這是我國(guó)正在積極構(gòu)建的重要基礎(chǔ)計(jì)算平臺(tái)。在考慮遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)管理之前,必須從那里獲取數(shù)據(jù),并且使其他數(shù)據(jù)庫(kù)能對(duì)它進(jìn)行全局訪(fǎng)問(wèn)。因此,主要涉及的管理任務(wù)有:物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)計(jì)算服務(wù)、訪(fǎng)問(wèn)站點(diǎn)數(shù)據(jù)的位置透明性管理、數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接管理、觸發(fā)器管理和快照管理等分布處理技術(shù)。同時(shí)在確定的每個(gè)服務(wù)站點(diǎn)中,引入面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)[14],以支持面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的融合,改善數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的可擴(kuò)展性。在點(diǎn)云計(jì)算中引入P2P技術(shù),自組織P2P網(wǎng)絡(luò)能夠在對(duì)等體進(jìn)入、離開(kāi)和失效時(shí)自動(dòng)加以調(diào)整適應(yīng)。對(duì)等體之間的通信是對(duì)稱(chēng)的,它們既請(qǐng)求服務(wù)又提供服務(wù)。
綜上所述,該分布式物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)同時(shí)具備面向?qū)ο蟆⒎植际教幚砑夹g(shù)和P2P點(diǎn)云計(jì)算數(shù)據(jù)庫(kù)能力。
3實(shí)例驗(yàn)證:醫(yī)療系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)
本應(yīng)用實(shí)例主要是探索將物聯(lián)網(wǎng)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)中,這將是本文未來(lái)研究的重要課題。醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建是我國(guó)新醫(yī)改基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要保障。本文醫(yī)療系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),如圖3所示。
圖3醫(yī)療系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)模型在上述醫(yī)療系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)中,主要包括了移動(dòng)醫(yī)療設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、循證醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)研究網(wǎng)格計(jì)算系統(tǒng)、虛擬醫(yī)療團(tuán)隊(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)信息以及慢性病、流行病監(jiān)控管理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和個(gè)人醫(yī)療信息門(mén)戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。在整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中,需要P2P技術(shù)與云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)整合醫(yī)療服務(wù)平臺(tái)、健康知識(shí)管理、電子健康檔案統(tǒng)一信息管理等工作。其中,整合的醫(yī)療保健平臺(tái)根據(jù)需要通過(guò)醫(yī)院的各系統(tǒng)收集并存儲(chǔ)患者信息,并將相關(guān)信息添加到患者的電子醫(yī)療檔案數(shù)據(jù)庫(kù)中,這樣所有授權(quán)和整合的醫(yī)院都可以對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn),從而使各個(gè)資源和患者能夠有效地在各個(gè)醫(yī)院之間流動(dòng)。利用各醫(yī)院之間適當(dāng)?shù)墓芾硐到y(tǒng)、轉(zhuǎn)診系統(tǒng)等保持信息完備性、一致性。這個(gè)平臺(tái)滿(mǎn)足一個(gè)有效的多層次醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息分享的需要,這樣就建立了以分布式處理技術(shù)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)系統(tǒng)。電子健康檔案系統(tǒng)通過(guò)可靠的門(mén)戶(hù)網(wǎng)站集中進(jìn)行病歷整合和共享,這樣各種治療活動(dòng)就可以不受醫(yī)院行政限制而形成一種整合的視角。有了電子健康檔案系統(tǒng),醫(yī)院可以準(zhǔn)確順暢地將患者轉(zhuǎn)到其他門(mén)診或其他醫(yī)院,患者可隨時(shí)了解自己的病情,醫(yī)生可以通過(guò)參考患者完整的病史為其做出準(zhǔn)確的診斷和治療。通過(guò)醫(yī)療系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)的建立,將極大地改善醫(yī)療服務(wù)體系,實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)健、有效的全面醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)。
4結(jié)語(yǔ)
本文重點(diǎn)介紹并討論了基于分布式處理技術(shù)、混合面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法以及P2P點(diǎn)云計(jì)算服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法,并探索將其應(yīng)用于醫(yī)療系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)中,從而為物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)提供了一種新的設(shè)計(jì)方法,可探索將其拓展到智能電力電網(wǎng)、城市設(shè)施、交通管理、物流供應(yīng)鏈等行業(yè)中。然而,系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)需要核心云服務(wù)計(jì)算平臺(tái),目前的系統(tǒng)有許多工作要做,包括P2P計(jì)算中的信息交互、高速移動(dòng)醫(yī)療設(shè)備診斷、整合醫(yī)療平臺(tái)建設(shè)等。本文今后的工作將進(jìn)一步完善上述設(shè)計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),并將其用于實(shí)踐,從而為搭建我國(guó)基礎(chǔ)醫(yī)療系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)平臺(tái)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
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[關(guān)鍵詞]去IOE 互聯(lián)網(wǎng)+ 分布式 云化架構(gòu) 虛擬化 服務(wù)化
中圖分類(lèi)號(hào):TP3-0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2016)29-0309-01
第1章 緒論
1.1 現(xiàn)狀分析
在中國(guó),最早實(shí)踐“去IOE”系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的,是互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)數(shù)最多的阿里巴巴公司。阿里公司面臨互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)交易量成倍增長(zhǎng)的趨勢(shì),由于IBM小型機(jī)、Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)、EMC高端存儲(chǔ)構(gòu)建的系統(tǒng)架構(gòu)存在維護(hù)成本非常高,源代碼沖突,系統(tǒng)部署時(shí)間長(zhǎng),數(shù)據(jù)庫(kù)連接達(dá)到上限等諸多問(wèn)題,系統(tǒng)不能滿(mǎn)易的處理要求,阿里CFO王堅(jiān)在2008年提出“去IOE”概念。阿里以低成本的x86服務(wù)器代替IBM小型機(jī),由開(kāi)源My SQL代替Oracle,使用PC Server代替EMC存儲(chǔ),自主研發(fā)了強(qiáng)大的云計(jì)算平臺(tái)以提供云計(jì)算服務(wù)。2013年,最后一臺(tái)小型機(jī)在阿里的支付寶下線(xiàn),標(biāo)識(shí)了阿里完成去IOE的架構(gòu)轉(zhuǎn)型成功。
1.2 發(fā)展趨勢(shì)
2015年7月,國(guó)務(wù)院頒發(fā)《國(guó)務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見(jiàn)》,指導(dǎo)傳統(tǒng)行業(yè)需要利用信息通信技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),將互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新成果,深度融合傳統(tǒng)行業(yè),創(chuàng)造新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展生態(tài)。
電信運(yùn)營(yíng)商的傳統(tǒng)IT架構(gòu)也采用IOE架構(gòu),隨用戶(hù)數(shù)量成倍增長(zhǎng),在系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)維護(hù)時(shí)也體現(xiàn)出維護(hù)成本高,系統(tǒng)部署時(shí)間長(zhǎng),響應(yīng)慢,容易引起用戶(hù)投訴以及用戶(hù)流失等諸多問(wèn)題。
第2章 運(yùn)營(yíng)商分布式云架構(gòu)實(shí)踐
2.1 運(yùn)營(yíng)商傳統(tǒng)IT架構(gòu)
傳統(tǒng)IOE架構(gòu)采用三層架構(gòu),Web邏輯層負(fù)責(zé)接收Web應(yīng)用請(qǐng)求,應(yīng)用邏輯層負(fù)責(zé)處理業(yè)務(wù)邏輯,并根據(jù)數(shù)據(jù)層提供的數(shù)據(jù)計(jì)算,數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)查詢(xún)返回上層數(shù)據(jù)。
2.2 分布式云架構(gòu)
為實(shí)踐“互聯(lián)網(wǎng)+”與通信行業(yè)的深度融合,消除IOE架構(gòu)帶來(lái)的問(wèn)題,我們用通信行業(yè)的號(hào)碼資源為集中管理對(duì)象,構(gòu)建分布式云架構(gòu)的號(hào)碼資源集中系統(tǒng),創(chuàng)新IT支撐系統(tǒng)。
創(chuàng)新的分布式云架構(gòu)系統(tǒng),分為五層,負(fù)載均衡層、接入層、業(yè)務(wù)服務(wù)層、技術(shù)服務(wù)層、數(shù)據(jù)層。采用高內(nèi)聚、低耦合、易擴(kuò)展、服務(wù)化的設(shè)計(jì)原則,由去中心化的服務(wù)框架為應(yīng)用提供服務(wù)。下面分別介紹五層架構(gòu)級(jí)重點(diǎn)中間件及功能。
2.2.1 負(fù)載均衡層
負(fù)載均衡層支持軟負(fù)載均衡、硬負(fù)載均衡及自定義負(fù)載均衡。由傳統(tǒng)雙機(jī)工作轉(zhuǎn)變?yōu)榧汗ぷ鳌X?fù)載均衡通過(guò)流量分發(fā)擴(kuò)展系統(tǒng)對(duì)外的服務(wù)能力,通過(guò)消除單點(diǎn)故障提升系統(tǒng)的可用性。負(fù)載均衡器主要功能:1、提供4層(TCP協(xié)議)和7層(HTTP協(xié)議)的負(fù)載均衡服務(wù)。2、可對(duì)后端應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行健康檢查,自動(dòng)屏蔽異常狀態(tài)的應(yīng)用服務(wù)器,待該服務(wù)器恢復(fù)正常后自動(dòng)解除屏蔽;3、提供會(huì)話(huà)保持功能,在Session生命周期內(nèi),將同一客戶(hù)端請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)同一端后臺(tái)的應(yīng)用服掌魃希4、支持加權(quán)輪詢(xún)(WRR),加權(quán)最小連接數(shù)(WLC)轉(zhuǎn)發(fā)方式;5、支持針對(duì)監(jiān)聽(tīng)來(lái)分配其對(duì)應(yīng)服務(wù)能達(dá)到的帶寬峰值;6、可以支持公網(wǎng)或私網(wǎng)的負(fù)載均衡。負(fù)載均衡層采用集群設(shè)計(jì),無(wú)單點(diǎn),可以根據(jù)應(yīng)用負(fù)載彈性擴(kuò)容,不同功能模塊分別申請(qǐng)負(fù)載均衡實(shí)例。
2.2.2 接入層
接入層支持多種接入形式,有Web管理門(mén)戶(hù),手機(jī)應(yīng)用接入,各系統(tǒng)接入。
2.2.3 業(yè)務(wù)服務(wù)層
業(yè)務(wù)服務(wù)層提供多種業(yè)務(wù)邏輯服務(wù),核心業(yè)務(wù)服務(wù)。業(yè)務(wù)邏輯服務(wù)和核心業(yè)務(wù)服務(wù)包括號(hào)段管理:號(hào)段入庫(kù)、號(hào)段分配、號(hào)段啟用、號(hào)段下發(fā)等;號(hào)碼庫(kù)存管理:號(hào)碼查詢(xún)、號(hào)碼上下架、號(hào)碼回收、號(hào)碼屬性管理、號(hào)碼出入庫(kù)、號(hào)碼調(diào)撥、號(hào)碼狀態(tài)變更等;號(hào)碼銷(xiāo)售管理:號(hào)碼選占、號(hào)碼預(yù)占、制作預(yù)配預(yù)配套包、靚號(hào)減免、靚號(hào)規(guī)則查詢(xún)、號(hào)碼返銷(xiāo)等;部門(mén)信息管理:?jiǎn)T工信息同步、渠道信息同步、員工新增、部門(mén)新增等;報(bào)表管理:號(hào)碼統(tǒng)計(jì)、號(hào)碼狀態(tài)統(tǒng)計(jì)、靚號(hào)統(tǒng)計(jì)等;權(quán)限管理:菜單管理、角色與員工對(duì)應(yīng)關(guān)系、角色維護(hù)、菜單權(quán)限管理等;日志管理:操作日志、接口日志、號(hào)碼日志等。
2.2.4 技術(shù)服務(wù)層
技術(shù)服務(wù)層包括分布式服務(wù)框架,服務(wù)生命周期管理、服務(wù)日志、服務(wù)治理、以及分布式消息服務(wù)、分布式緩存服務(wù),分布式文件系統(tǒng)。技術(shù)中間件區(qū)別于傳統(tǒng)架構(gòu)體系,為了充分體現(xiàn)云架構(gòu)的能力,需要遵守的原則如下:
1、服務(wù)拆分原則:低耦合,高內(nèi)聚;服務(wù)要小,功能單一、完整;每個(gè)服務(wù)對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù);采用自下而上的思路進(jìn)行服務(wù)的識(shí)別和設(shè)計(jì)。
2、緩存使用原則:盡量不緩存大對(duì)象,拆分為合適的有效的小對(duì)象;及時(shí)更新緩存中已經(jīng)變更的數(shù)據(jù);不使用不同的鍵緩存相同的對(duì)象,造成內(nèi)存浪費(fèi);分布式緩存服務(wù)中,不能在多個(gè)線(xiàn)程間共享對(duì)象。
3、數(shù)據(jù)庫(kù)拆分原則:數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的表盡量采用相同的拆分字段,保證分布在同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中
數(shù)據(jù)分布盡量均勻;避免數(shù)據(jù)熱點(diǎn);小數(shù)據(jù)表、靜態(tài)數(shù)據(jù)表不拆分;
4、消息使用原則:沒(méi)有業(yè)務(wù)限制的情況下,盡量并行;消息執(zhí)行與業(yè)務(wù)系統(tǒng)低耦合;盡量過(guò)濾無(wú)關(guān)消息,提高處理效率;應(yīng)用使用統(tǒng)一封裝接口,無(wú)需關(guān)心底層組件。
2.2.4.1 分布式服務(wù)框架
分布式服務(wù)框架,可以采用分布式RPC框架、控制流和數(shù)據(jù)流分離,替代傳統(tǒng)IBM和Oracle服務(wù)框架。服務(wù)提供者在服務(wù)注冊(cè)中心進(jìn)行注冊(cè),服務(wù)調(diào)用者就可通過(guò)服務(wù)注冊(cè)中心訂閱服務(wù)。客戶(hù)端在不知道服務(wù)端的IP情況下,只需要知道服務(wù)名,就可以調(diào)用該服務(wù)。當(dāng)服務(wù)調(diào)用失敗時(shí),框架自動(dòng)重試分布式架構(gòu)下其他服務(wù)提供者。服務(wù)生命周期管理需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,經(jīng)過(guò)代碼編寫(xiě)(git),代碼打包(Jenkins),代碼測(cè)試,代碼,代碼監(jiān)控。
2.2.4.2 分布式消息服務(wù)
分布式消息服務(wù):分布式消息服務(wù),可集群部署,通過(guò)web控制臺(tái)管理主題、生產(chǎn)者、消費(fèi)者等信息。消息中間件通過(guò)消息分發(fā)、消息緩存以及負(fù)載均衡技術(shù),可以異步解耦消息,達(dá)到削峰填谷的目標(biāo)。利用消息中間件可實(shí)現(xiàn)分布式事務(wù)、數(shù)據(jù)復(fù)制、日志同步、延遲隊(duì)列、廣播通知。
2.2.4.3 分布式緩存服務(wù)
分布式緩存服務(wù):提供集群版擴(kuò)展Redis性能,兼容redis協(xié)議的key-value存儲(chǔ)服務(wù),支持redis開(kāi)源客戶(hù)端直接訪(fǎng)問(wèn)。 config server為中心控制節(jié)點(diǎn),負(fù)責(zé)管理所有的data server,維護(hù)data server的狀態(tài)信息。data server 對(duì)外提供各種數(shù)據(jù)服務(wù), 并以心跳的形式將自身狀況匯報(bào)給config server。
2.2.4.4 分布式文件系統(tǒng)
分布式文件系統(tǒng):采用開(kāi)放存儲(chǔ)服務(wù),實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的動(dòng)靜態(tài)分離,可以像文件夾一樣管理網(wǎng)站上的圖片,腳本等靜態(tài)資源,通過(guò)BGP網(wǎng)絡(luò)或CDN加速方式,提供用戶(hù)就近訪(fǎng)問(wèn),有效降低云服務(wù)負(fù)載。
2.2.5 數(shù)據(jù)層
數(shù)據(jù)層采用分布式數(shù)據(jù)庫(kù),支持彈性擴(kuò)展,平滑擴(kuò)容,垂直拆分,稻菘庠諳呃┤蕁⒈阜莼毓觥⑿閱薌嗖餳胺治觥=立基于mysql數(shù)據(jù)庫(kù)及開(kāi)源產(chǎn)品cobar、tddl進(jìn)行整合的一個(gè)平臺(tái)。
第3章 去IOE化后系統(tǒng)提升
經(jīng)過(guò)驗(yàn)證,去IOE后的號(hào)碼集中系統(tǒng)性能大大提升。上線(xiàn)測(cè)試,新系統(tǒng)實(shí)時(shí)類(lèi)接口平均每秒能處理訂單5000tps,平臺(tái)每秒處理訂單40000tps。相比老系統(tǒng)每秒峰值處理訂單2700tps左右,成二十倍提升。