基于分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分析與優(yōu)化

邢小燕

（中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司哈爾濱軟件研究院，黑龍江 哈爾濱 150040）

0 引 言

分布式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于能實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)信息的同步管理和控制。網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)信息節(jié)點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)互相連通，從而在一定程度上達(dá)到多路傳輸。分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，在人們的日常生活中得到了廣泛應(yīng)用，為人們的生活帶來了更多便捷[1]。在分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，不同數(shù)據(jù)信息節(jié)點(diǎn)間能進(jìn)行相應(yīng)的信息傳輸。根據(jù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀，深入分析和討論分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，闡述分布式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)，從而為今后的研究提供更多的借鑒。

1 分布式計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

1.1 分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的概念

分布式網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由兩個(gè)相等的子模塊組成，兩者在應(yīng)用過程中會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的誤差，因此在實(shí)際應(yīng)用過程中，相關(guān)工作人員需要根據(jù)測試情況分別調(diào)試不同的子模塊，使其能在一定程度上獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息[2]。

在分布式結(jié)構(gòu)的實(shí)際操作過程中，通常可獲得良好的可擴(kuò)展性，大多數(shù)用戶均能應(yīng)用該類型的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人們的生活水平不斷提升，網(wǎng)絡(luò)需求也不斷擴(kuò)展，因此網(wǎng)絡(luò)個(gè)體數(shù)量會(huì)持續(xù)增長。分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能使部分用戶進(jìn)入相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)，在一定程度上滿足用戶的基本訪問需求，使用戶獲得更多的便捷，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)呈高速發(fā)展?fàn)顟B(tài)，分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)持續(xù)發(fā)展具有較強(qiáng)的動(dòng)力，所以分布式計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以適應(yīng)不同模式下的基本體系架構(gòu)，從而提高網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的可靠性和安全性。

1.2 分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.2.1 可靠性高

分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要采用分散管理的控制模式。在實(shí)際應(yīng)用過程中，系統(tǒng)內(nèi)部某一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)鏈路錯(cuò)誤時(shí)，剩余部分依舊能正常運(yùn)行，不受外界環(huán)境的任何影響，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)仍處于穩(wěn)定安全的狀態(tài)。因此，分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具有數(shù)據(jù)信息運(yùn)行可靠性高的優(yōu)勢[3]。

1.2.2 傳輸速率高

分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部包括多個(gè)相互獨(dú)立的子單元模塊，在實(shí)際應(yīng)用過程中會(huì)直接與系統(tǒng)內(nèi)部的中心控制設(shè)備相連接，降低系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)獲取最短路徑的計(jì)算量[4]。因此，當(dāng)在獨(dú)立的子單元模塊中存在需要上傳的數(shù)據(jù)信息時(shí)，傳輸速度能達(dá)到最大，極大地減少了數(shù)據(jù)信息間相互轉(zhuǎn)換的周期長度。

1.2.3 資源共享率高

分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，子單元模塊與中心控制設(shè)備之間存在直接鏈路，因此該結(jié)構(gòu)不僅能有效增強(qiáng)數(shù)據(jù)信息的傳輸速率，而且能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享[5]。

2 分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)

2.1 網(wǎng)絡(luò)吞吐量

系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)吞吐量主要是指在幀數(shù)完備的基礎(chǔ)上，計(jì)算機(jī)終端裝置根據(jù)數(shù)據(jù)信息的具體傳輸情況接收的最大時(shí)速。在測試分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)吞吐量的過程中，以一定時(shí)速將相應(yīng)量值參數(shù)的幀傳輸至設(shè)置的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)位置，并根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)置情況計(jì)算需要測試裝置基本幀的接收量值。若待測裝置接收到的幀數(shù)高于傳輸幀數(shù)，則增加幀的傳輸速率重新測試；若待測裝置接收到的幀數(shù)低于傳輸幀數(shù)，則降低幀的傳輸速率并重新測試，從而獲取最佳結(jié)論。

2.2 網(wǎng)絡(luò)可靠性

對于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)而言，可靠性是確保其運(yùn)行的必備條件。分布式控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，能在一定程度上增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目煽啃?。在評估網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸可靠性的過程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，多角度、全方位考量問題，如故障的閉合、故障的屏蔽、故障的檢測、故障的診斷、故障的重建和故障的修復(fù)等。這些問題的解決策略均與其運(yùn)行的外界環(huán)境存在直接關(guān)聯(lián)，需要在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫等相應(yīng)模塊進(jìn)行最佳配置。

2.3 網(wǎng)絡(luò)時(shí)延

數(shù)據(jù)信息傳輸過程中存在的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，主要是指IP數(shù)據(jù)包通過1個(gè)或N個(gè)時(shí)間周期所需要的時(shí)間。它可以分為固定時(shí)延和可變時(shí)延兩類。其中：固定時(shí)延間的量值差相對較小，甚至不發(fā)生任何變化，可將其劃分為傳輸時(shí)延和傳播時(shí)延；可變時(shí)延間的量值差相對較大，可以分為排隊(duì)時(shí)延和路由時(shí)延。實(shí)際操作進(jìn)程中，很難對系統(tǒng)內(nèi)部的單向時(shí)延進(jìn)行相應(yīng)的量值測試。輸入端的路由器標(biāo)記測量數(shù)據(jù)包并將其發(fā)送到輸入端，此時(shí)輸入位置的路由器依舊對數(shù)據(jù)包進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)記。將帶有標(biāo)記的數(shù)據(jù)包發(fā)送至輸入位置，可用于評估數(shù)據(jù)信息的入口位置和輸入端兩者間的時(shí)延。

2.4 網(wǎng)絡(luò)利用率

目前，分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域。在任何計(jì)算機(jī)上開發(fā)的編譯功能和系統(tǒng)調(diào)試程序等，均可以在其他不同終端設(shè)備上進(jìn)行實(shí)時(shí)共享。在此基礎(chǔ)上，一方面在應(yīng)用程度上能增強(qiáng)硬件數(shù)據(jù)資源的共享率，另一方面能有效避免重復(fù)勞動(dòng)，減少網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營成本的支出。例如，在文件數(shù)據(jù)信息傳輸協(xié)議和電子郵件通信配置的設(shè)置中，應(yīng)用分布式網(wǎng)絡(luò)能極大地增強(qiáng)數(shù)據(jù)信息的傳輸時(shí)效性。

3 分布式計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)管理體系分析

3.1 分布式計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)管理體系

3.1.1 OSI網(wǎng)絡(luò)管理體系

與其他網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息綜合管理相比，OSI網(wǎng)絡(luò)管理體系的優(yōu)勢在于將系統(tǒng)內(nèi)部的時(shí)間、繼承以及關(guān)聯(lián)對象等進(jìn)行相應(yīng)擴(kuò)展。OSI網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)管理模式主要?jiǎng)澐譃閿?shù)據(jù)信息模塊、通信傳輸模塊、系統(tǒng)組織模塊以及功能應(yīng)用模塊。數(shù)據(jù)信息模塊指一些初級(jí)階段的數(shù)據(jù)信息管理體系架構(gòu)和對象；系統(tǒng)組織模塊采用數(shù)據(jù)信息管控的基本形式，合理應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)部包括的角色；通信傳輸模塊位于通信數(shù)據(jù)信息傳輸管理系統(tǒng)內(nèi)部，主要包括信息應(yīng)用管理和階段管理等；功能應(yīng)用模塊將應(yīng)用管理系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際需求劃分為多個(gè)區(qū)域，區(qū)域間能相互協(xié)調(diào)運(yùn)行。

3.1.2 SNMP網(wǎng)絡(luò)管理體系

SNMP網(wǎng)絡(luò)管理體系架構(gòu)，在實(shí)際應(yīng)用過程中通過TCP/IP協(xié)議對系統(tǒng)內(nèi)部的相應(yīng)參量進(jìn)行科學(xué)合理管控，主要包括代理、管理信息庫以及管理站等。代理（Agent）主要配備SNMP網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)（如主機(jī)、路由器等），需要科學(xué)處理管理系統(tǒng)內(nèi)部傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息和相應(yīng)請求，并將故障和錯(cuò)誤數(shù)據(jù)上傳至中心控制處；管理信息庫（MIB）可以定義為代理的數(shù)據(jù)量值集合，通過MIB實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)；管理站是一個(gè)單獨(dú)的裝置，是相應(yīng)工作人員和數(shù)據(jù)站點(diǎn)位置間的連接處。網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議、管理站以及代理間的數(shù)據(jù)信息傳輸協(xié)議主要通過SNMP實(shí)現(xiàn)。它簡單方便的操作管理模式，使其在不同領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

3.2 基于Web的分布式網(wǎng)絡(luò)管理體系優(yōu)化

目前，在分布式計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，Web分布式網(wǎng)絡(luò)管理體系架構(gòu)的應(yīng)用是管理系統(tǒng)優(yōu)化的重要模式。根據(jù)相關(guān)的研究成果可知，Web分布式網(wǎng)絡(luò)管理消除了傳統(tǒng)模式下的兩層體系架構(gòu)，調(diào)整為用戶端應(yīng)用的三層體系架構(gòu)，主要包括瀏覽器、應(yīng)用程序?qū)右约霸O(shè)備資源。其中，應(yīng)用程序?qū)觿澐譃閃eb和應(yīng)用程序服務(wù)器兩個(gè)模塊。實(shí)際運(yùn)行過程中，瀏覽器將應(yīng)用者傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息信號(hào)發(fā)送至指定的服務(wù)裝置處，然后根據(jù)靜態(tài)HTML文檔的基本設(shè)置模式將其發(fā)送至對應(yīng)的應(yīng)用程序服務(wù)器上，從而獲取返回的動(dòng)態(tài)HTML文檔數(shù)據(jù)。

基于上述的詳細(xì)分析，Web分布式網(wǎng)絡(luò)管理體系架構(gòu)主要通過智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同位置區(qū)域間的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用管理，從而有效增強(qiáng)數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡(luò)的集中化管理，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分布式管理的主動(dòng)性。在網(wǎng)絡(luò)實(shí)際運(yùn)行過程中，移動(dòng)裝置能根據(jù)預(yù)先的基本設(shè)置，使其在數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)上自由移動(dòng)，從而完善委托分配管理機(jī)制，降低數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)木C合負(fù)載。

4 分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方向分析

4.1 強(qiáng)化設(shè)備統(tǒng)一管理

對于分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)而言，系統(tǒng)內(nèi)部軟件管理模式相對繁瑣，造成實(shí)際管理應(yīng)用困難。因此，為有效增強(qiáng)分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的整體管理標(biāo)準(zhǔn)，必須統(tǒng)一管理全部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)鏈路。

在系統(tǒng)的統(tǒng)一管理模式下，一旦其中某設(shè)備與其他數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)相互連接，就可應(yīng)用唯一的IP進(jìn)行實(shí)時(shí)管控，保證整體數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)化的有效性和完整性。此外，對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備的統(tǒng)一管理有利于降低整個(gè)系統(tǒng)綜合管理的難度，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的一次優(yōu)化運(yùn)行，達(dá)到分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的整體改進(jìn)和優(yōu)化。

4.2 有效解決單點(diǎn)故障問題

在分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際運(yùn)行進(jìn)程中，單點(diǎn)故障是一個(gè)普遍而嚴(yán)重的情況，直接影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的安全性，甚至導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。實(shí)際應(yīng)用中，鏈路聚合可有效解決這一問題，將網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)暮诵呐c邊緣設(shè)備互連，使中央位置處的設(shè)備集中在固定端，從而增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的整體性能。

鏈路聚合技術(shù)的應(yīng)用有利于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的更換，同時(shí)能有效降低網(wǎng)絡(luò)故障的發(fā)生率，一旦系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)問題，可以在很小的影響區(qū)域范疇內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)的合理管控。因此，利用鏈路聚合技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化整個(gè)分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并充分發(fā)揮其優(yōu)勢。

4.3 均衡分配數(shù)據(jù)流量

在分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，平衡數(shù)據(jù)流的分布是一個(gè)重要的改進(jìn)措施和優(yōu)化策略。分布式交換體系結(jié)構(gòu)是分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中使用的核心技術(shù)設(shè)備，可有效實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)設(shè)備間的相互獨(dú)立，同時(shí)可平衡不同參數(shù)量值間的負(fù)載分配，最大程度上增強(qiáng)系統(tǒng)路由的應(yīng)用性能。實(shí)際應(yīng)用中，分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)交換體系架構(gòu)的應(yīng)用可有效減少網(wǎng)絡(luò)故障。當(dāng)一個(gè)子網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，另一子網(wǎng)將主動(dòng)代替發(fā)生故障的網(wǎng)絡(luò)，確保整個(gè)網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行。

4.4 優(yōu)化數(shù)據(jù)讀寫功能

通常情況下，在數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用管理過程中，普通計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)必須首先確認(rèn)用戶的基本訪問權(quán)限，然后進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)信息的獲取及分析。該模式數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用能在一定程度上有效保證信息安全，避免發(fā)生數(shù)據(jù)信息泄漏事故。

此外，該種模式下的基本管理將信息處理的時(shí)間延長到一定的參數(shù)量值，大大增加了相應(yīng)工作人員的工作量。在此過程中，分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用只能顯示開放數(shù)據(jù)信息的基本存儲(chǔ)過程，防止直接讀寫數(shù)據(jù)，從而增強(qiáng)信息管理的可靠性。因此，為進(jìn)一步優(yōu)化分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，有必要提高數(shù)據(jù)的讀寫功能，保證網(wǎng)絡(luò)整體傳輸?shù)陌踩浴?/p>

5 結(jié) 論

分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)是可滿足網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)控制中心的基本參數(shù)量值需求，且網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)行相互連接。當(dāng)其中一個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)與另一數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)組合時(shí)，多個(gè)數(shù)據(jù)信息傳輸路徑能在一定程度上實(shí)現(xiàn)互通。當(dāng)數(shù)據(jù)信息從一個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)较乱粋€(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)時(shí)，在傳輸過程中可選擇多種模式下的路徑。信息可通過不同的途徑進(jìn)行相應(yīng)傳輸，由于通信的便捷性和良好的用戶體驗(yàn)，分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能更廣泛地應(yīng)用于日常生活，從而使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)獲得更多的發(fā)展機(jī)遇。