分布式系统设计与应用精选(九篇)

第1篇：分布式系统设计与应用范文

【关键词】 TD-LTE 室内分布系统 建设研究

TD-LTE技术的快速提高、TD-LTE演进路线的不断改进、消费市场需求的增加以及行业发展激烈的竞争等，都对TD-LTE技术的水平与应用提出了更高的要求，对TD-LTE室内分布系统进行合理规划与建设，是进一步提升网络运营能力，提高室内全面覆盖的重要保障。

一、TD-LTE室内分布系的规划

1.1 TD-LTE室内分布系统规划设计的主要思路

TD-LTE室内分布系统规划设计主要思路如图1所示。

1.2 TD-LTE室内分布系统规划设计原则

在TD-LTE室内分布系统的规划与设计过程中，为保证室内系统的稳定运行与运行质量，在室内系统的规划设计过程中应遵循以下原则：实现室内外一体化覆盖的原则；室内分布系统与室外分布系统异频组网；实现选择最佳性价比的原则；实现不同系统间的干扰隔离原则。

实现室内外一体化覆盖原则是指在建设TD-LTE室内分布系统的过程中，要做好对信号的控制工作，保证室内分布系统实现室内网络信号良好覆盖，并依据设计原则保证室内网络信号强度大于室内信号，同时为避免室内信号对室外信号产生干扰作用，室外5m至10m处应以室外信号为主。室内分布系统与室内分布系统异频组网目的在于减少室内信号与室外信号之间的干扰作用，为确保室内外信号干扰影响最小化，在系统频率资源满足使用要求的情况下，采用室内系统建设与室外系统建设异频组网的建设方式。实现最佳性价比原则是指在TD-LTE室内系统的规划设计过程中，对系统建设技术水平与经济状况进行综合考虑，实现建设方案的最佳性价比。为实现系统建设最优化，建设过程中必须考虑到无线网络信号强度与性能、室内分布系统建设与改造难度以及系统建设资源状况与系统建设成本等多个方面，综合各个相关因素，制定TD-LTE室内分布系统最佳建设方案。同时，在TD-LTE室内现有分布系统的改造过程中，为避免影响现有网络的覆盖与信号强度等，应尽量减少系统改造量。TD-LTE室内分布系统建设与改造过程中，应选择隔离性能较高的设备元件，保证系统之间符合隔离度的要求标准，将不同系统进行隔离以避免系统间的强干扰作用。

1.3 TD-LTE室内分布系统规划设计过程中场景的选择

为保证TD-LTE室内分布系统的建设质量，提高服务水平，增强业务能力，在TD-LTE室内分布系统的建设过程中，应重视建设场景的选择，依照原则规范选择建设场景。（1）业务需求原则。建设TD-LTE室内分布系统目的在于满足区域内的业务需求，在TD-LTE室内分布系统建设前期，应对用户需求以及业务行为进行详细的分析与研究，保证将系统建设落实到真正需要的地方，避免TD-LTE室内分布系统的盲目建设或扩大。（2）业务发展及用户原则。TD-LTE室内分布系统的规划、设计以及建设过程应与用户需求、新型业务推广等紧密结合，提高网络业务推广效果，提升各类客户在无线接入等方面的服务体验。（3）可操作性原则。TD-LTE室内分布系统的规划、设计与建设过程不能单纯考虑系统设计要求，同时必须与项目工程施工技术与水平、物业管理与协调的难度等方面，保证TD-LTE室内系统建设进度与建设质量以及后期系统应用中的综合质量。根据TD-LTE室内分布系统建设过程中的三大原则与目标客户的业务需求情况，TD-LTE室内系统覆盖场景细化分类如表1所示：

二、TD-LTE室内分布系的建设

2.1 TD-LTE室内分布系统建设方案

TD-LTE室内分布系统的建设过程包括双流建设模式和单流建设模式两种模式。双流建设模式依靠由天线和两路独立馈线组成的2×2MIMO两路分布系统，并通过空间复用和SFBC的使用等方式提高TD-LTE室内分布系统网络覆盖率以及用户使用速度，保证系统功率平衡与均匀覆盖。单流输出模式则是指TD-LTE基站运行过程中仅输出一路信号。双流建设模式与单流建设模式相比，MIMO双流建设方式的应用能有效提高用户峰值吞吐量，增加MIMO双流建设系统的上下行容量。SIMO单流建设方式相对于双流建设方式来说，不能有效提升用户峰值吞吐量以及发挥TD-LTE室内分布系统的高性能及优势，因此，TD-LTE室内分布系统建设实际过程中，采用MIMO双流建设方式可以有效提高TD-LTE室内分布系统建设过程的协调性与系统性能，同时也有效减少了TD-LTE室内分布系统的改造量及项目投资。

2.2 TD-LTE室内分布系统建设成本

TD-LTE室内分布系统建设成本主要对分布系统建设成本和室内覆盖建设总成本进行分析。分布系统建设成本应根据系统建设实际情况进行分析与计算，通过分析计算我们可以得知，MIMO双流建设成本远远超过SIMO单流建设成本，TD-LTE室内分布系统三种不同的建设方式其建设成本比为10：6：1。室内覆盖建设总成本是在分析计算分布系统建设成本的基础上，将系统主要设备、系统机房以及相关设备等方面的投资进行综合考虑以及分析计算，通过计算，TD-LTE室内分布系统三种不同建设方法的室内覆盖总成本之比为2.8：1.5：1。

2.3 TD-LTE室内分布系统方案模式选择

在TD-LTE室内分布系统的实际建设过程中，建设模式的选择应优先考虑系统容量优势，对TD-LTE室内分布系统在建设与改造过程中有较大容量需求的情况，可选择MIMO双路室分系统的建设模式，并依照其他系统的需求进行改进。在TD-LTE室内分布系统使用过程中对容量要求进一步增加的情况，可通过小区分裂、空间复用等措施增加系统容量，满足系统运行需要以及用户需求。

第2篇：分布式系统设计与应用范文

[关键词]综合布线 需求 设计 子系统

一、 综合布线系统的概况

智能建筑综合布线的定义:建筑物与建筑群综合布线系统(pds),又称开放式布线系统(ocs),也称建筑物结构化综合布线系统(scs)。按照功能则可称为综合布线系统,是建筑智能系统工作的重要组成部分。建筑智能系统成为一项重要的工程项目和工作技术。综合布线系统的特点:其优越性主要表现在兼容特性、开放特性、灵活性、可靠特性、经济特性、先进特性等几个方面。

二、高校图书馆大楼综合布线系统的需求分析

图书馆依托现代信息技术大力发展的同时也对其建筑技术或设备提出了新的要求。图书馆建筑的综合布线仅是其中一例。

图书馆大楼综合布线系统的目标是:为图书馆计算机网络系统数据、图像及控制信号提供统一的传输线路、设备接口和高质量的传输性能。全面实现图书馆管理的智能化、集成化,把图书馆计算机通信网络建成一个高起点、高标准、功能设施一流、且具有高开放性和平滑升级性的网络平台。

作为图书馆大楼智能化系统的基础平台——综合布线系统将为整个图书馆的语音通信、宽带数据、图像联网、图书馆管理系统及网站建设提供高质量的传输通道。图书馆大楼内的各个功能区通过高性能的结构化综合布线系统连接起来,组成一套具备高传输带宽的、结构化的信息高速公路。

三、系统功能

本设计提出的综合布线系统实现了图书馆设备的网络物理层上的相互联系,满足系统间信息共享的要求,为图书馆集中管理以及与internet的连接建立了基础设施。具体来说,本方案设计的布线系统可以支持以下各类应用及设备。话音:程控交换机、电话、传真等。数据:快速以太网、千兆以太网、1.2gatm、tcp/ip、internet、intranet等。视频:闭路电视监控、电视会议、可视图文、自动控制等音、视频和控制信号。

四、系统设计依据及设计原则

1.设计原则。(1)先进性。布线系统的设计目标决定了系统必须采用先进的方法和设备,即要反映当今的水平,又应具有发展的潜力。由于布线系统是一项在规定时间内投入运行的工程,因此系统所涉及的技术必须是成熟和先进的。(2)开放性。布线系统应具有开放性。一方面布线系统能适应不同功能的要求,同时又能支持不同厂家相应的设备。(3)实用性。布线系统在现在和将来能适应技术的发展,实现资料和语音通信。(4)灵活性。布线系统应能满足灵活通用的要求。(5)模块化。布线系统中,除固定于建筑物中的线缆外,其余所有接插件均是模块化的标准件。(6)扩充性。布线系统是要能扩充的,以便将来要扩展时,可以方便地将设备扩充进去。

2.设计依据。 eia/tia-568民用建筑线缆标准、eia/tia-569民用建筑通信信道和空间标准、eia/tia-607民用建筑中通信接地标准、gb/t 7427-87通信光缆的一般要求、ieee 802.3总线局域网国际标准、tpddi铜线分布式资料接口局域网标准、atm异步传输网标准、rs232,x.21,rs422 rs485等异步和同步标准等。

五、各子系统设计方案

1.连接方式。e:设备 c:连接点 t:终端设备

2.设计等级。综合布线系统为了满足高质量的高频宽带信号,所以在设计时,参照综合型设计标准,综合型设计标准适用于建筑物配置标准较高的场所,采用有线非屏蔽双绞线的组网方式。

3.结构化布线系统的结构。根据需求,结构化布线系统分解成以下五个模块进行设计:工作区子系统、水平布线子系统、管理子系统、主干子系统、设备子系统。

4.工作区子系统的设计。工作区布线子系统由终端设备连接到信息插座的联机(或软线)组成,它包括装配软线、适配器和连接所需的扩展软线。

j45暗装式信息插座与其旁边电源插座应保持20cm的距离,信息插座和电源插座的低边沿距地板水平面30cm。

5.水平布线子系统的设计。这是一个主要由水平非屏蔽双绞线组成的系统,水平非屏蔽双绞线由管理区的配线架出发,通过金属线槽、管道、桥架从地面或天花板延伸到指定位置上,然后与插座模块端接,每一个插口均为rj45制式。设计中保证单条水平双绞线的最长距离不超过90米。水平布线子系统考虑数据采用超五类utp信息模块、语音采用rj11信息模块。语音部分水平布线采用三类四芯电缆设计。

6.水平线缆路由设计。走廊的墙角顶上应安装有金属桥架或pvc电线管,进入房间时,从桥架或pvc电线管引出以pvc电线管暗装方式由墙壁而下到各个信息点。

7.管理子系统的设计。管理子系统由每层弱电井内的壁挂式机柜、配线架与跳线组成。通过跳线将通讯线路定位或重定位到楼层的不同部位。其中水平线缆端接数据和语音均采用24/48口rj45型模块式配线架,保留5%的余量用于今后的扩展。采用110式卡接式配线架连接语音主干,采用机架式光纤端接箱连接数据主干,配置相应的数据点的数据跳线和110-rj45语音跳线,并设置标准电源插座,以便安装相关网络交换设备。

8.设备间子系统的设计。设备间子系统由分配线间和主配线间组成。语音主干采用110式卡接式配线架,数据主干采用机架式光纤端接箱,所有设备均安装在19英寸标准机柜内,交接区应具有良好的标记系统,交接间的配线设备采用色标区别各类用途的配线区,并设置标准电源插座,以便安装相关网络交换设备。

9.主干子系统。干线子系统是综合布线系统的神经中枢,一端始接于计算中心的总配线间,另一端则终接于各个idf分配线间。主干线缆到各个idf完成主干的接续。将工作站区子系统、水平布线子系统、管理子系统、设备间子系统、主干子系统五个子系统集成在一起,就形成了完整的结构化综合布线系统。主干子系统使用大对数双绞线电缆、光缆实现设备室与各管理子系统间的连接。其中语音主干采用三类大对数非屏蔽utp双绞线铜缆,数据主干采用室内多模光纤。

参考文献:

[1]刘化君.综合布线系统.机械工业出版社,2004.

[2]刘省贤.综合布线技术教程与实训.北京大学出版社,2006.

第3篇：分布式系统设计与应用范文

【关键词】电商应用 分布式 系统架构 虚拟化 规划设计

1 系统设计原则与目标分析

分布式计算系统的研究一直是计算机技术领域的一个研究热点，随着云计算、虚拟化、物联网等应用的推广普及，分布式计算的理论研究也越来越受到研究者的重视。研究分布式计算的数学基础和理论，揭示与分析分布式系统的底层问题（资源调度、分配、通信、协调、同步及不确定等），研究基本的算法概念与实现技术变得非常重要。

随着淘宝、京东等电子商务平台的网络购物应用的快速发展，使得传统的网络服务模式从CS架构向着分布式平台架构演进。本文针对具有电商类业务应用特点的分布式架构平台进行分析，提出一种面向电商应用的分布式环境系统架构，以适应快速发展的电子商务应用。

2 电商应用的平台技术分析

淘宝、京东等电子商务平台，以及12306铁路订票系统等网站，其本质上是一种分布式请求应用，其应用的特点不同于网络搜索类应用。这类请求通常情况下是数据的实时检索，而相对应的网络搜索引擎的检索结果通常是通过蜘蛛程序预前爬取到的静态搜索结果。这类电子商务类应用，往往需要与电子商务的支付平台相连接，其连接需要通过加密的、经过安全认证的网络连接保证可靠性，可以把该类应用统称为“电商应用”。这类应用的数据库系统并不像搜索类业务复杂，但是其数据并发及数据间的协同互锁问题更重要，安全性、容错性和并行读写的问题更突出。在电子商务平台有类似优惠促销活动时，或网络购票系统定时开放票源的时候，表现出来的大数据量并发访问，会对系统架构造成较大的冲击。

本文针对具有电商类业务应用特点的分布式架构开展研究，对其分布式系统的体系架构、资源的分配调度、云端资源的虚拟化调度与配置等问题展开分析。

2.1 技术对比

在现有的分布式技术的理论研究和分析中，对底层资源的分配和调度处理多采用不同的技术手段。并行计算技术的实现通常是一台计算机，配备有多处理机，多处理机之间进行合作协同计算，最终结果由一台计算机来处理。分布式计算技术是多网的计算机，有各自的主机和处理器，通过网络分配共享计算任务和计算信息。云计算则是计算机通过网络发送计算命令给服务器，让服务器执行计算任务并将结果返还给发送命令的计算机。从处理对象的关系来看，并行计算是由单个计算机用户完成的，分布式计算是由多个计算机用户合作完成的，云计算是没有用户直接参与，而是交给网络另一端的服务器来完成资源的分配与调度。

2.2 平台分析

分布式环境的开放研究平台已有很多，比较有代表性的平台包括Hadoop、BOINC（Berkeley Open Infrastructure for Network Computing）、SETI@home等。其中有代表性的Hadoop架构是在借鉴Google的MapReduce框架体系的基础上发展起来的。

Hadoop实现了一个分布式文件系统（Hadoop Distributed File System），用户可以在不了解分布式底层细节的情况下，开发分布式程序。HDFS有着高容错性的特点，并且设计用来部署在低廉的硬件上，适合那些有着超大数据集（large data set）的应用程序。但在中间处理过程中，系统复杂度较高，map/reduce处理数据时对数据的并发性、互斥性及容错性考虑不足。本文提出一种新的架构，对于分布式大数据量并行计算的解决方案不同于复杂的hadoop，中间计算结果不依赖于hdfs，使用不同于map/reduce的设计模式解决问题。

3 电商应用的系统平台设计

3.1 平台业务流程设计

电子商务解决方案通常分为直销方案和供应链集成方案。直销方案常用于商业零售，一个商业组织通过虚拟商店来招揽客户，客户通过浏览器获得想要的产品。供应链集成方案的目标是传送一个动态的数据流，以实时数据联系各地的贸易伙伴。为了实现这一目标，所有参与供应链解决方案的参加者必须采用统一的数据标准，从而实现数据的流畅和无缝传输。

电子商务应用系统提供网上交易和资金转帐等服务。根据商务规则进行用户数据处理，定单处理，信息交流，促销和广告；对商务数据存储及检索，提供目录管理，安全性管理和通信服务，提供开发组件、企业数据库等必需的工具。

普通的分布式处理应用一般是显示事先编写好的静态数据，数据变化较小，网页内容更新速度慢。如搜索引擎业务应用，其搜索结果通常是根据之前其他用户曾经提交的搜索关键词，由系统预先在后台通过蜘蛛程序的抓取，在整个互联网中获取到有用的页面数据，该数据经分类处理后保存在google的数据库系统中，新用户的搜索过程只是在系统数据库中将已建立起来的数据关系重新在web页面呈现。再比如gmail的邮箱服务，由google公司开发的gmail邮箱服务将用户的邮件保存在不同的分布式存储系统，用户的邮件内容更新较慢，数据量较小，这些特点决定了，普通的分布式处理在数据库的设计过程中并不需要过多的考虑数据的并发性、互斥性及容错性等特点。

而电子商务类网站不同于普通的分布式应用，其以商务数据处理为主，数据类型复杂，数据流入量大、数据交换频繁，因此数据库的运行效率直接影响整个电子商务系统的效率，数据的安全性也直接影响着系统的正常安全运行。

基于以上的分析，可以看到，分布式应用从早期的分布式计算任务分配、发展到分布式数据爬取、再到分布式数据的大规模并行处理，其核心体系架构针对不同的应用，表现出不同的特征。

3.2 平台架构实现

分布式系统架构设计在性能上要求：

（1）数据分布式存储。

（2）请求分布式调度。

（3）多结点分布式部署。

（4）双重备份、热切换等。

系统设计中最重要的是网络架构、分布式资源分配及模块间资源调度通信等问题。本文提出的分布式框架，提供并行计算模式，用于利用多机多核处理器的计算能力；提供分布式缓存用于使用多机内存能力；提供远程文件操作用于利用远程多机硬盘存储能力；提出完整的分布式协同和锁，用于实现多机的协作和通讯。框架提出简单易用的API接口，实现对多台计算机处理器、内存、硬盘的统一利用，从而获取较大的计算能力解决复杂问题。

设计的架构在系统设置“商”，“生产者”，“仓库”的几个核心概念。“生产者”为一个计算节点，可以部署在多个机器，它由开发者实现，计算时，“生产者”到“仓库”获取输入资源，再将计算结果放回“仓库”返回给“商”。“商”负责承包一个复杂项目的一部分，可以理解为一个分配任务和调度程序，它由开发者自己实现，开发者可以自由控制调度过程，比如按照“生产者”的数量将源数据切分成多少份，然后远程分配给“生产者”节点进行计算处理，它处理完的中间结果数据不限制保存在hdfs里，而可以自由控制保存在分布式缓存、数据库、分布式文件里。如果需要结果数据的合并，可以新建立一个“生产者”的任务分配进行完成。多个“生产者”之间进行责任链式处理。总的来说，是将大数据的复杂分布式计算，设计为一个链式的多“商”环节去处理，每个环节包括利用多台“生产者”机器进行并行计算，无论是拆分计算任务还是合并结果，都可以设计为一个单独的“生产者”环节。这样做的好处是，开发者有更大能力去深入控制并行计算的过程，去保持使用并行计算实现业务逻辑的完整性，而且对各种不同类型的并行计算场景也能灵活处理，不会因为某些特殊场景被map/reduce的框架限制，并且链式的每个环节也方便进行监控过程。

对分布式协同方面，简化树型结构，用两层结构取代；简化回调多线程等待编程模型，用更直观的容易保证业务逻辑完整性的内容变化事件以及状态轮循取代；简化临时节点和序列节点等类型，取代为在创建节点时是否指定保持心跳，心跳断掉时节点会自动删除。系统提出没有单点问题，可以有任意多个复本，它的复制不是定时而是基于内容变更复制。实现领导者选举算法，在领导者服务器当机情况下，会自动将请求切换到备份服务器上，选举出新的领导者。基于该框架可实现分布式配置信息、集群管理、故障节点检测、分布式锁、等协同功能。

对文件的处理方面，提供对集群文件的操作支持，包括：

（1）元数据访问，添加删除，按块拆分， 高性能并行读写等。

（2）对集群文件的解析支持。

（3）对整形数据的高性能读写支持。

（4）两阶段提交和事务补偿处理。

4 结束语

本文针对具有电商类业务应用特点的分布式架构平台进行分析，所设计的系统平台实现了分布式协同，用两层结构取代树型结构，用直观的保证业务逻辑完整性的内容变化事件以及状态轮循取代回调多线程等待编程模型。

参考文献

[1]张丽，刘彦良，季峰. 面向大数据的分布式系统设计关键技术研究[J].电子技术与软件工程，2014（17）：210.

[2]田文洪，赵勇.云计算资源调度管理[M].北京：国防工业出版社，2011.

[3]罗红，穆德俊，邓智群等.网格计算中任务资源研究综述[J].计算机应用研究，2005，5（1）：16-19.

第4篇：分布式系统设计与应用范文

关键词：通信设施,监控系统,信息传输通道,综合布线

一．综合布线产生的背景

人类社会已开始进入信息社会，信息逐渐渗透到人们工作、生活、娱乐、商业、制造业、军事等各个领域，办公自动化、电子商务、网上购物、远程医疗、家庭上网、电子博物馆等概念逐渐变为现实，这一切都是依赖于计算机技术、通信技术、网络技术、信息技术的飞速发展，依赖于这些新技术在人们生活中的广泛应用。

Internet是这些技术的典型应用，经过了几年快速的发展，其规模已发展到几万个互连网，并正在以每月百分之十几的速率增长；国内网络建设的发展也十分迅速，已建成如Cernet、CSTNet、ChinaGBN、ChinaNet等四大网络。以它们为骨干连接在一起数目众多的基础网络，成为信息交流的节点，这些信息节点可以是一座智能大厦，也可以是智能建筑群，如：商务型大厦，办公用大楼，交通运输设施，卫生医疗设施，园区建筑。

不管是大厦的网络还是园区网络，都离不开信息传输的通道，离不开布线系统。

二．传统布线系统的不足

建筑物（大厦或园区）的布线系统作为提供信息服务的最末端，其性能的优劣将直接影响信息服务质量。

传统布线的不足主要表现在：不同应用系统（电话、计算机系统、局域网、楼宇自控系统等）的布线各自独立，不同的设备采用不同的传输线缆构成各自的网络，同时，连接线缆的插座、模块及配线架的结构和生产标准不同，相互之间达不到共用的目的，加上施工时期不同，致使形成的布线系统存在极大差异，难以互换通用。

这种传统布线方式由于没有统一的设计，施工、使用和管理都不方便；当工作场所需要重新规划，设备需要更换、移动或增加时，只能重新敷设线缆，安装插头、插座，并需中断办公，显然布线工作非常费时、耗资、效率很低。因此，传统的布线不利于布线系统的综合利用和管理，限制了应用系统的变化以及网络规模的扩充和升级。

三．综合布线系统的基本概念

综合布线系统是一套用于建筑物内或建筑群之间为计算机、通信设施与监控系统预先设置的信息传输通道。它将语音、数据、图像等设备彼此相连，同时能使上述设备与外部通信数据网络相连接。

综合布线系统是为适应综合业务数字网（ISDN）的需求而发展起来的一种特别设计的布线方式，它为智能大厦和智能建筑群中的信息设施提供了多厂家产品兼容，模块化扩展、更新与系统灵活重组的可能性。既为用户创造了现代信息系统环境，强化了控制与管理，又为用户节约了费用，保护了投资。综合布线系统已成为现代化建筑的重要组成部分。

综合布线系统应用高品质的标准材料，以非屏蔽双绞线和光纤作为传输介质，采用组合压接方式，统一进行规划设计，组成一套完整而开放的布线系统。该系统将语音、数据、图像信号的布线与建筑物安全报警、监控管理信号的布线综合在一个标准的布线系统内。在墙壁上或地面上设置有标准插座，这些插座通过各种适配器与计算机、通信设备以及楼宇自动化设备相连接。

综合布线的硬件包括传输介质（非屏蔽双绞线、大对数电缆和光缆等）、配线架、标准信息插座、适配器、光电转换设备、系统保护设备等。

四．综合布线系统的特点

采用星型拓扑结构、模块化设计的综合布线系统，与传统的布线相比有许多特点，主要表现在系统具有开放性、灵活性、模块化、扩展性及独立性等特点。

（1）开放性

综合布线系统采用开放式体系结构，符合多种国际上现行的标准，它几乎对所有著名厂商的产品都是开放的，并支持所有的通信协议。这种开放性的特点使得设备的更换或网络结构的变化都不会导致综合布线系统的重新铺设，只需进行简单的跳线管理即可。

（2）灵活性

综合布线系统的灵活性主要表现在三个方面：灵活组网、灵活变位和应用类型的灵活变化。

综合布线系统采用星型物理拓扑结构，为了适应不同的网络结构，可以在综合布线系统管理间进行跳线管理，使系统连接成为星型、环型、总线型等不同的逻辑结构，灵活地实现不同拓扑结构网络的组网；

当终端设备位置需要改变时，除了进行跳线管理外，不需要进行更多的布线改变，使工位移动变得十分灵活；

同时，综合布线系统还能够满足多种应用的要求，如数据终端、模拟或数字式电话机、个人计算机、工作站、打印机和主机等，使系统能灵活的联接不同应用类型的设备。

（3）模块化

综合布线系统的接插元件，如配线架、终端模块等采用积木式结构，可以方便地进行更换插拔，使管理、扩展和使用变得十分简单。

（4）扩展性

综合布线系统（包括材料、部件、通讯设备等设施）严格遵循国际标准，因此，无论计算机设备、通讯设备、控制设备随技术如何发展，将来都可很方便地将这些设备连接到系统中去。

综合布线系统灵活的配置为应用的扩展提供了较高的裕量。系统采用光纤和双绞线作为传输介质，为不同应用提供了合理地选择空间。对带宽要求不高的应用，采用双绞线，而对高带宽需求的应用采用光纤到桌面的方式。。语音主干系统采用大对数电缆，既可作为话音的主干，也可作为数据主干的备份，数据主干采用光缆，其高的带宽为多路实时多媒体信息传输留有足够裕量。

（5）独立性

综合布线系统的最根本的特点是独立性。最底层是物理布线，与物理布线直接相关的是数据链路层，即网络的逻辑拓扑结构。而网络层和应用层与物理布线完全不相关，即网络传输协议、网络操作系统、网络管理软件及网络应用软件等与物理布线相互独立。

无论网络技术如何变化，其局部网络逻辑拓扑结构都是总线型、环型、星型、树型或以上几种形式的结合，而星型的综合布线系统，通过在管理间内跳线的灵活变换，可以实现上述的总线型(如Ethernet/IEEE802.3)、环型(IEEE802.5/Token-Ring，X3T9.5 TPDDI/FDDI)、星型(StarLAN)或混合型(含有环、总线等形式)的拓扑结构，因此采用综合布线方式进行物理布线时，不必过多地考虑网络的逻辑结构，更不需要考虑网络服务和网络管理软件，也就是说综合布线系统具有与应用的独立性。。

五．综合布线系统的组成

综合布线系统由6个子系统组成，包括工作区子系统、水平区子系统、管理间子系统、垂直干线子系统、设备间子系统及建筑群子系统。

由于采用星型结构，任何一个子系统都可独立地接入综合布线中。因此，系统易于扩充，布线易于重新组合，也便于查找和排除故障。

（1）工作区子系统

工作区子系统是一个可以独立设置终端设备的区域，该子系统包括水平配线系统的信息插座、连接信息插座和终端设备的跳线以及适配器。工作区的服务面积一般可按5~10平方米估算，工作区内信息点的数量根据相应的设计等级要求设置。

工作区的每个信息插座都应该支持电话机、数据终端、计算机及监视器等终端设备，同时，为了便于管理和识别，有些厂家的信息插座做成多种颜色：黑、白、红、蓝、绿、黄，这些颜色的设置应符合TIA/EIA 606标准。

（2）水平区子系统

水平区子系统应由工作区用的信息插座，楼层分配线设备至信息插座的水平电缆、楼层配线设备和跳线等组成。

一般情况，水平电缆应采用4对双绞线电缆。在水平子系统有高速率应用的场合，应采用光缆，即光纤到桌面。水平子系统根据整个综合布线系统的要求，应在二级交接间、交接间或设备间的配线设备上进行连接，以构成电话、数据、电视系统和监视系统，并方便地进行管理。

水平子系统的电缆长度应小于90米，信息插座应在内部做固定线连接。

（3）管理间子系统

管理间子系统设置在楼层分配线设备的房间内。管理间子系统应由交接间的配线设备，输入/输出设备等组成，也可应用于设备间子系统中。

管理间子系统应采用单点管理双交接。交接场的结构取决于工作区、综合布线系统规模和选用的硬件。。在管理规模大、复杂、有二级交接间时，才设置双点管理双交接。在管理点，应根据应用环境用标记插入条来标出各个端接场。

交接区应有良好的标记系统，如建筑物名称、建筑物位置、区号、起始点和功能等标志。

交接间和二级交接间的配线设备应采用色标区别各类用途的配线区。

（4）垂直干线子系统

垂直干线子系统应由设备间的配线设备和跳线以及设备间至各楼层分配线间的连接电缆组成。

在确定垂直子系统所需要的电缆总对数之前，必须确定电缆中话音和数据信号的共享原则。对于基本型每个工作区可选定2对，对于增强型每个工作区可选定3对双绞线，对于综合型每个工作区可在基本型或增强型的基础上增设光缆系统。如果设备间与计算机机房处于不同的地点，而且需要把语音电缆连至设备间，把数据电缆连至计算机机房，则应在设计中选取不同的干线电缆或干线电缆的不同部分来分别满足不同路由语音和数据的需要。当必要时，也可以采用光缆系统予以满足。

（5）设备间子系统

设备间是在每一幢大楼的适当地点设置进线设备，进行网络管理以及管理人员值班的场所。设备间子系统应由综合布线系统的建筑物进线设备、电话、数据、计算机等各种主机设备及其保安配线设备等组成。

设备间内的所有进线终端设备应采用色标区别各类用途的配线区。

设备间位置及大小应根据设备的数量、规模、最佳网络中心等内容综合考虑确定。

（6）建筑群子系统

建筑群子系统由二个以上建筑物的电话、数据、监视系统组成一个建筑群综合布线系统，其连接各建筑物之间的缆线和配线设备，组成建筑群子系统。

建筑群子系统应采用地下管道敷设方式，管道内敷设的铜缆或光缆应遵循电话管道和入孔的各项设计规定。此外安装时至少应予留1~2个备用管孔，以供扩充之用。

建筑群子系统采用直埋沟内敷设时，如果在同一个沟内埋入了其他的图像、监控电缆，应设立明显的共用标志。

第5篇：分布式系统设计与应用范文

分析了我校网络数字化实验室的管理现状和存在的问题，提出了实验室数字化管理的必要性，分析了分布式管理系统的架构及存在的优点和缺点，提出将Agent技术用于计算机网络实验室的数字化管理系统中的可行性.

关键词：

分布式系统；数字化实验室管理；Agent技术

随着我校数字化校园建设规模的扩大，数字化实验室越建越多，在各学科教学改革中的作用也越来越明显.如何管理好这些实验室，为学科教学提供良好的软硬件环境，让它们发挥更大的作用，是摆在我们面前的问题.

1我校网络数字化实验室的管理现状

目前，我校的数字化校园建设已经初具规模，但是我校实验室的管理还停留在传统的管理模式即人的管理上：上机记录需要人来填写；安排上机需要人来安排；计算机出现故障时不能及时发现，需要老师检查才能发现；学生上课时玩游戏难以控制；实验室的设备也没有防火防盗设施等等.如何解决这些问题，使数字化实验室的管理规范化，就需要我们探索出一个适合的、功能全的系统.

2分布式数字化实验室管理系统

计算机实验室的管理由传统的管理模式向先进的数字管理模式转变，由最初的单一管理功能转变为多样化管理功能，由单个计算机实验室管理转变到全校分布式互联计算机实验室统一管理，这要求采用多种先进的软件技术，构建一个分布式数字化共享管理软件平台，包括统一实验室管理、上机认证、多媒体教学、网上行为等，提供统一的认证入口，并且和我校现有的一卡通和网络身份认证系统接轨.分布式管理系统是建立在计算机网络基础之上，具有高度的内聚性和透明性，它涉及到多个计算机实验室、成百上千台计算机和多台服务，为了确保计算机之间的通信畅通无阻，系统采用了C/S（客户机/服务器）模式，用Socket多线程和多端口技术编程，以保证多台计算机、多个用户之间的正常通信.

2.1系统设计

分布式管理系统要求所有的计算机数字化实验室管理采用统一平台，一个后台数据库，放在网络中心集中管理.数据库不对实验室公开，实验室只负责教学及实验管理和学生自助上机.整个系统的框架图如下图所示：

2.1.1硬件组成

分布式管理系统的硬件主要由主服务器、各实验室服务器、学生用计算机、监控机、刷卡机等组成.主服务器安装SQLServer数据库和主服务器端程序，主服务器中存储全校师生的基本信息数据和全校的计算机专业课和公共课课表以及实验安排表；各实验室服务器安装SQLServer数据库、实验室服务器端程序，并和刷卡机相连，这个服务器负责学生的刷卡注册并记录学生们的上课和实验情况，并且和主服务器进行数据交换；监控机安装监控程序，实时监控火警、盗警以及学生是否玩游戏等情况；学生机安装客户端程序，将学生的上课及实验信息传回实验室服务器，并且受控于监控机.

2.1.2软件设计

分布式数字实验室概念就是集成多种软件技术，包括集成了底层管理、内核保护、动态屏幕截取、屏幕监控、网络阻断等多种软件技术，更好地完善数字化实验室的专业管理，以解决数字化实验室的统一管理、信息认证、多媒体教学、网上侦听及阻断等多种专业的管理要求.

2.1.2.1系统程序的构建与设计

分布式管理系统是多个计算机的统一整体，成百上千台计算机和多台服务器分布在不同实验室.所以根据这样的分布式特点，管理系统基于Win-dows7操作系统平台，采用C／S（客户机/服务器）模式，并且应用VC++软件进行编程.整个系统主要分为主服务器端、各实验室服务器端、学生端和监控端，通过VC++和Socket多线程网络编程使系统各部分有序地结合在一起，以完成系统的相应功能.

2.1.2.2数据库的组建

分布式系统采用SQLServer组建数据库，并使用ADO数据访问技术与各程序相连，根据分布式管理系统所要实现的功能，在数据库中建立相关的表，主要的数据表如下表所示.

2.1.2.3数据的备份

分布式管理系统是建立在网络基础之上的多台计算机的应用系统，所以，为了防止由于各种病毒的侵入、学生的非法操作和计算机硬件损坏等因素对系统数据的破坏，系统设计了本地备份和远程备份两种备份方案，以确保系统能正常运行.

2.1.3与校园一卡通的对接

我校数字化校园的平台—校园网已运行使用，校园一卡通也在教务处、食堂、图书馆等部门广泛使用.如何将计算机实验室的分布式系统与一卡通系统对接呢？对接方式有两种，一种是紧耦合方式，就是两个系统进行对接，系统只使用一个电子钱包，使用一卡通的卡内信息，学生的信息从卡上直接读取，并在需要的情况下把产生的记录传送到一卡通中心的数据上；另一种是松耦合方式，就是两个系统先不进行对接，系统有两个独立电子钱包，在计算机实验室的刷卡机上刷卡只使用一卡通的卡号信息.具体使用哪种耦合方式再根据具体情况做出选择.

2.2分布式数字化实验室管理系统的优点和缺点

2.2.1分布式计算机数字化实验室管理系统的使用，使实验室的管理开启了数字化模式，在规范实验室管理和提高实验室的效率方面的优点是毋庸置疑的.分布式管理系统是建立在网络基础上的多台计算机协作运行的管理系统，因为多台计算机相互协作完成一个共同任务这样就加快了系统的处理速度，简化了主机的逻辑结构；多台计算机间可以随时交换信息，实现数据和资源共享；成本低，易于维护，可以逐步实现实验室的自动管理与无人职守；由于后台系统与服务器端是采用分布联接方式，而学生端与服务器端连接，所以系统能支持多达10万台远程计算机的实时连接及实时的后台数据处理，以便于管理的实验室数量和计算机数量根据需求随时进行扩充.

2.2.2尽管分布式管理系统有许多优点，但也存在一些缺点.首先，由于分布式管理系统是基于经典的C/S模式，即将分布式应用分解为客户和服务器两大部分，服务器只有在接到客户的请求后方能提供服务；第二个潜在的问题是通信网络，因为系统是基于网络平台之上的，那么网络的信息丢失或饱和都将会抵消我们通过建立分布式系统所获得的大部分优势；第三是安全问题，数据易于共享是具有两面性的，由于在分布式管理系统中，整个系统中的数据都可以方便地存取，所以系统的安全性问题成为我们经常要考虑大问题.

3将Agent技术应用于分布式数字化管理系统中

Agent技术是一种处于一定环境下包装的计算机系统，为实现设计目的，能在该环境下灵活的，自主的活动.在分布计算领域，通常把在分布式系统中持续自主发挥作用的活着的计算实体称为A-gent.它能够有效地缓解顺序的、集中的控制对系统的约束，以一种并发的、非集中的方式来寻求问题的解决.基于Agent技术的分布式系统使人们跳出了C/S系统的局限，适应了应用需求的发展.在分布式计算机数字化实验室管理系统中加入Agent技术，开启了新的计算机数字化实验室管理系统模式，在这种新的模式中，Agent既是系统的基本构成单位，又是系统中独立运行的实体.这种模式不仅可以占用更少的网络，还可以缩短网络连接的时间，减少网络阻塞的发生，使系统更加安全和可靠，以便更好地对计算机实验室进行管理；而且由于Agent具有交互性和主动性，查找信息和远程交流更加方便快捷，提高了实验室的管理效率，保证了实验室分配的准确性，还降低了人工干预的费用.

3.1系统平台模式

基于Agent的分布式计算机实验室管理系统在传统的C/S（客户/服务器）构架上增加了一个s（分服务器）层，服务器层之间使用Agent层，即C/s/A/S（客户端/分服务器/Agent/总服务器）模式，这种模式与传统模式相比，占用客户端的资源很少，要求客户端条件比较低.即使网络出现故障断开，学生端只要与本实验室的服务器连接就可以继续进行刷卡，等网络重新连接上之后，实验室服务器上的记录即可传到总服务器上.这种模式降低了系统对网络的依赖性，并且允许间断式的连接，提高了网络的利用率.

3.2分服务器层的实现

分服务器层在系统里相当于一个“桥梁”，起着连接作用，上面连接总服务器，下面连接客户端，并为客户端提供服务.分服务器层使用一个ClientSocket组件即TclientSocket类与总服务器相连接，并且使用ServerSocket组件即TserverSocket类给客户端提供服务.如果需要向总服务器发出请求数据时，由ClientSocket组件申请与总服务器建立连接，并把总服务器反馈回来的信息进行相应处理后存入分服务器层数据库中，供以后使用.ServerSocket组件一直进行网络监听，当某个客户端发送过来数据时，它接收数据并进行相应处理后，把处理结果送还给这个客户端.

3.3数据库结构设计

在任何一个管理系统中，数据库都是系统的核心.在基于Agent技术的数字化实验室管理系统中，总心服务器、各实验室服务器、客户端都得围绕着数据库来运行.由于数据库的数据存储量大、访问的用户数目多.所以对数据的安全性和一致性要求比较高，对访问速度的要求也比较高.在基于Agent技术的数字化实验室管理系统中采用SQLServer组建后台数据库，并使用ODBC驱动程序将各种数据库程序互相连接，以保证用统一的方式处理所有的数据库.计算机实验室的数字化管理是实现数字化校园的重要组成部分，随着我校教学改革工作的深入，计算机公共课和专业课的上课与实验、老师的科研、学生的创新项目设计都在计算机实验室里进行，计算机实验室的作用越来越重要，数字化管理的实现也迫在眉睫.我们将不断地探索和完善计算机实验室的管理模式，早日实现计算机实验室的数字化管理.

参考文献：

〔1〕李亚娟，王刚，熊玉明.基于分布式的机房管理系统设计与实现[J].微计算机信息,2011（10）：93-95.

〔2〕欧阳.机房管理数字佛手创新研究与实现[J].实验技术与管理,2008（5）.

〔3〕李亚娟.分布式计算机基础实验机房管理系统设计[J].现代电子技术,2012（35）：37-39.

〔4〕睢丹.基于Agent分布式机房管理系统的设计与实现[D].华东师范大学,2007.

〔5〕李萍萍，霍晓钢.改进Agent算法在机房数字管理中的应用研究[J].科技通报,2014（1）：127-130.

第6篇：分布式系统设计与应用范文

关键词：分布式认知；研究现状；认知现象；认知科学

中图分类号：TP301文献标识码：A文章编号：1672-7800（2012）003-0011-03

作者简介：唐文华(1986-)，女，山东青岛人，浙江师范大学教师教育学院硕士研究生，研究方向为信息化领导力。

0引言

随着电视、电话、计算机、计算机网络等电子科技的迅猛发展，人类的许多认知活动（如计算机支持的协同工作、远程教育等）越来越依赖于这些认知工具。认知分布的思想，也逐渐被人们所认识，并受到人们的重视。分布式认知的理论和方法来源于认知科学、认知人类学以及社会科学，但实际上分布式认知的思想自1879年第一个心理学实验室建立后不久就已经有人提出来了。1884年Dewey曾写道：“机体离不开环境。有了环境这个概念，把心理活动看作是孤立存在于真空中的个体活动是不可能的。”后来经过Wundt、Munsterberg、Gibson的继承与发展，Hutchins等人在20 世纪 80 年代中期明确提出了分布式认知的概念，认为它是重新思考所有领域认知现象的一种新的基本范式。

1文献来源

本文的研究材料来自“中国学术期刊全文数据库”， 以“分布式认知”为关键词共检索到52篇相关文章。从图1中看到，2008年有关分布式认知的文章最多，达到12篇，但总体上文章数量还很少。

图12002-2010年发表的论文数量

2分布式认知的研究

为了了解我国关于分布式认知的研究情况，我们选取文章内容和文章数量两个维度进行统计分析，研究主要集中在以下6个方面:

图2分布式认知研究概况

2.1分布式认知的理论研究

研究者对分布式认知的概念、模式及理论基础进行了界定。周国梅等、周友士介绍了分布式认知的概念，并介绍了描述这种关系的交互模型和同心圆模型。交互模型由Salomon提出，在该模型中，每个反应物既保持自己的独立身份，同时又交互影响，甚至赋予意义于其它反应物。同心圆模型是由Hatch和 Gardner就教室中的认知活动提出的。该模型中的3个圆表示3种力，分别是文化力、地域力、个人力。这几种力相互依赖，缺一不可。姚巧红主要分析了分布式学习的内涵、学习论基础及构成要素。指出分布式学习的理论基础是社会建构主义、分布式认知、活动理论，其构成要素是学习的社会性和交互性、学习资源的泛中心化和以学习者为中心、学习的合作化、学习社区建构、学习平台搭建。

2.2分布式认知理论在教育教学方面的应用研究

分布式认知理论作为一种新的理论，对当前的教育教学改革具有重要的启示。周友士根据交互模型和同心圆模型，阐述了其对教学改革的启示。张丽莉等指出分布式认知把媒介也作为参与认知的一部分，媒介作为认知主体的一部分参与到认知过程中来。学习者可以根据情况选择合适的认知途径，可以通过媒介来帮助个体认知。文章从分布式认知探讨媒介带给教学的启示。牟书探讨了分布式认知视角下职业教育的教学内容、教学方法、教学环境和教学评价。李修江等认为口语表达能力既受主体抽象语言知识的制约，又受外部环境具体因素的制约，并探讨了分布式认知活动对口语教学的启示。陈怡根据分布式认知理论，针对中职学生的特点及中职教学中存在的问题，分别从中职学生的个人力、地域力、文化力3个方面分析了它们对学生认知活动的作用。

2.3分布式认知在创设虚拟环境方面的应用

分布式认知对创设网络虚拟环境有重要的作用。李凌云等依据分布式认知理论，从转变传统的媒介观念、重视个体认知的发展性、强调交互性学习、构建学习共同体4个方面简单分析了如何构建有效的网络虚拟环境。翁凡亚等介绍了信息技术的发展对学习环境――“人工制品”的价值。分布式认知对人类认知活动和人工制品的认识即为分析学习环境设计的一种理论框架，基于“认知分布”的视角对习环境设计有新的启示。该文从系统观设计环境、应用智能制品促进认知分布、高度重视社会境脉对认知的影响及运用技术支持交互和知识表征等方面来思考学习环境的设计问题。李鸣华分析了分布式虚拟环境的国内外研究现状，讨论了分布式认知理论对分布式虚拟学习环境系统建构的指导作用。在此基础上，给出了系统体系架构方案，并着重对系统设计过程中的功能实现、场景总体规划、虚拟教室和多人在线交互等关键模块进行了深入探讨，最后给出了具体应用的实现效果。

2.4基于分布式认知的相关模型研究

研究者根据分布式认知理论，针对实际使用情况构建出不同的模型。王常青用分布式认知理论构造了扩展资源模型。扩展资源模型从静态结构和交互策略两个方面对界面交互动作提供支持，在交互中减少人的认知负担。该模型结构描述了扩展资源模型（ERM）的组成元素及它们之间的相互关系。刘华群等利用分布式认知和异步网络化教学理论，从设计目标、开发平台介绍、网站内容建设方面建构了《计算机英语》的网络教学系统模型，最后从分布式认知的角度对专业英语教学系统进行了结构分析和网站内容说明,并对系统的功能特性进行了简单分析。程时伟等提出了一种基于分布式认知的资源模型。该模型用信息结构定义和组织各类信息资源，用互策略设置资源的使用流程，用智能体描述建模方法和实施策略。通过交互流程和用户界面，实现认知的外部化和表面化，减少用户在人机交互中的认知负荷。

2.5分布式认知在计算机支持下的系统应用

分布式认知理论对CSCL、CSCW、智能授导等系统的设计建立有指导作用。任剑锋对分布式认知在CSCL系统设计中的应用问题进行了初步讨论，认为分布式认知是分析和构建计算机支持的协作学习(CSCL)系统的一个很好的理论框架。周芬介绍了计算机支持下的协同工作(CSCW)以及CSCW中所蕴含的心理学研究尤其是分布式认知，对如何将分布式认知的研究方法特别是现场研究方法和分布信息资源模型运用于计算机支持下的协同工作进行了详细阐述，并指出了分布式认知和信息资源模型的不足。李欣探讨了分布式认知学习理论及其对系统设计的指导作用,提出了一种基于Agent技术和分布式虚拟环境的智能授导系统建构方法,给出了利用Virtools技术实现系统的环境设计、网络通信和多用户交互行为的开发方法。

2.6分布式认知在教师培训方面的应用研究

信息技术的飞速发展既对教师的信息素养提出了更高的要求，也为提高教师培训质量提供了有力的技术支持，分布式认知理论在教师培训方面发挥着重要作用。汪和生根据分布式认知理论，建立了教师培训网络平台，为培训者与被培训者搭建了有效整合各类认知资源的信息化平台。汪和生通过解构分布式认知与知识管理的一般理论，提出将培训过程转变为教师集体信息化教学设计的过程，建立教师培训成果即各学科信息化教学设计资源库及其实践互动平台的思路，并对该项目提出了总体设想。

2.7分布式认知研究与应用中的不足

分布式认知作为一种新的认知观点，其理论发展尚不完善。在我国，关于分布式认知理论和应用的文章还很少，有待进一步研究。在分布式认知的理论研究和实际应用中，目前人们所关注的一些尚未解决的重要问题包括：①人类带入情境中的智力和存在于工具和情境本身的智力是有区别的。如今，机器正获得越来越多的认知能力。机器知识如何区别于人类知识，如何使机器知识最有效地辅助人类知识以达到人类认知活动的目的，成为人们所关注的重要问题;②分布式认知的观点对团体心理学研究也提出了新问题。例如，是否集体活动大于个体活动之和？团体知识大于其中任一成员的知识？团体间成员如何交互作用？③如何更好地设计各种外部信息，以使人们方便、有效地利用信息资源，包括索引、图表、参考书、计算器、计算机、时间表和各种电子信息服务，以帮助人们形成合适的外部表征从而解决问题，也成为研究的热点问题。

综上所述，分布式认知是一种新的认知观点，对教育教学等领域产生了深远的影响。随着分布式认知研究的进一步完善和深入，分布式认知在教育教学等领域的应用会越来越广泛，越来越成熟，也会促进这些领域更快更好地发展。

参考文献：

\[1\]周国梅,傅小兰.分布式认知――一种新的认知观点\[J\].心理科学进展,2002（3）.

\[2\]周友士.分布式认知与教学改革\[J\].教学研究,2004（4）.

\[3\]张丽莉,李兴保.分布式认知视角中的媒介新观\[J\].现代远程教育研究,2006（6）.

\[4\]姚巧红,李玉斌.论分布式学习\[J\].现代远距离教育,2006（8）.

\[5\]牟书.分布式认知视角下的职业教育\[J\].商情：教育经济研究,2008（5）.

\[6\]李修江,吴炳章,杨倩.分布式认知对口语教学的启发\[J\].吉林教育,2009（3）.

\[7\]陈怡.基于分布式认知理论的中职教学问题分析探讨\[J\].科学咨询：决策管理,2010（6）.

\[8\]李凌云,李秀娟.分布式认知对创设网络虚拟实验环境的启示\[J\].现代物理知识,2007（7）.

\[9\]翁凡亚,何雪利.分布式认知及其对学习环境设计的影响\[J\].现代教育技术,2007（6）.

\[10\]王常青,邓昌智,马翠霞,等.基于分布式认知理论的扩展资源模型\[J\].软件学报,2005（10）.

\[11\]李鸣华.分布式虚拟学习环境的设计与应用研究\[J\].电化教育研究,2008（8）.

\[12\]程时伟,孙守迁.基于分布式认知的人机交互资源模型\[J\].计算机集成制造系统,2008（5）.

\[13\]刘华群,冯柳平.基于分布式认知的异步网络教学模型研究和实现\[J\].科技创新导报,2007（3）.

\[14\]任剑锋,李克东.分布式认知理论及其在CSCL系统设计中的应用\[J\].电化教育研究,2004（2）.

\[15\]周芬,史新广.计算机支持下协同工作的分布式认知研究\[J\].长春工程学院学报：自然科学版,2005（5）.

\[16\]李欣.分布式认知视角下的智能授导系统的设计与开发\[J\].电化教育研究,2008（6）.

\[17\]汪和生.基于分布式认知理论的教师培训网络平台\[J\].山东教育学院学报,2006（3）.

\[18\]汪和生.分布式认知与知识管理视角下的教师教育技术能力建设――中小学教师教育技术能力建设项目推进的新思路\[J\].中国电化教育,2007（2）.

Domestic Literature Review of Distributed

Cognition Theory and Application

第7篇：分布式系统设计与应用范文

【关键词】 嵌入式 实时控制 硬件 可靠性

嵌入式实时控制系统在工业生产中具有广泛的应用场景，其系统的可靠性直接关系到系统的控制效果和系统的维护难度。系统复杂度的提升、元器件数量的增多、传输信号间的相互干扰等在一定程度上都会降低嵌入式实时控制系统硬件的运行可靠性，为保证系统运行的稳定性与可靠性，就必须利用相关技术或手段对硬件进行设计和分析，降低其故障概率，提升其工作性能。

一、硬件可靠性定义

硬件可靠性是指硬件系统在限定时间和限定环境下正确完成规定功能的概率，对其进行定量分析可以对硬件系统的故障密度函数在一定时间内进行积分，求出其故障概率，进而由故障概率得到无故障工作概率。

硬件系统的工作条件和工作环境不同，其所具有的可靠性会出现不同的差异性，硬件系统的工作时间不同，对其进行可靠性分析也会得出不同的结果，且，工作时间的延长必然会降低硬件系统的可靠性。

二、嵌入式实时控制系统硬件电路可靠性分析与设计

嵌入式实时系统功能复杂，信号种类多，响应时间短，时钟信号频率高，需要驱动被控对象做出快速检测、响应以及处理等操作。

2.1 供电系统可靠性分析与设计

硬件系统的供电电源容易将噪声耦合到电路系统中，所耦合进入电路系统的噪声会降低电能的稳定度，进而使得供电系统的可靠性降低。为降低该问题对硬件系统可靠性的影响，可以采用隔离变压器、滤波器等对硬件系统进行优化处理，如在电网中接入隔离变压器、在供电电路的电源与地之间添加去耦电容等，不同容量的电容所对应的噪声频率不同，实际中可以依照使用需求具体设计。

2.2 信号传输线路可靠性分析与设计

硬件系统中的传输线路过长或者线路输入输出端设计不合理时会造成信号误判，降低系统可靠性。（1）使用光电耦合器或者滤波器等对传输线路的输入输出端进行电气隔离，防止干扰信号进入传输线路中影响判别结果；（2）应用负载阻抗匹配技术提升信号在传输线路中的传输质量，减少长距离传输所引起的信号畸变问题，如在源端和负载端匹配设计RLC网络来消除反射、交叉干扰、振铃等噪声干扰；（3）使用阻抗匹配双绞线设计方案来减少长距离传输下的传输线特性阻抗参数对传输信号的影响，若能够配合使用光电耦合等硬件设计方案，可以达到更优的抗干扰效果；（4）对总线负载进行平衡匹配设计，避免嵌入式实时系统的控制芯片出现负载不均衡或紊乱，某些未使用的引脚，可以将其接高电平或接地，避免其悬空。

2.3 空间电磁场的干扰与可靠性设计

嵌入式实时控制系统可能工作在空间电磁干扰较为严重的环境下，高频电源、强电设备等都会降低系统的可靠性，此时可以使用接地金属外壳等对系统核心模块等进行电磁屏蔽，降低空间电磁干扰对系统信号的影响。

三、电路板可靠性分析与设计

电路板布线和布局的合理性直接关系到各线路和元器件的工作状态，不合理的设计方案会减少元器件寿命，甚至导致其烧毁。特别的，嵌入式实时控制系统所使用的时钟频率较高，电路板设计不当，还会引起线路间的相互干扰，降低硬件系统工作可靠性。

3.1 电源与地线布线原则

理想情况下，电源线的线宽应与所传输的电流相匹配，不同线路的走向应该尽量一致。条件允许时，还可以对变压器、稳压电源等进行独立设计与制板。

地线设计时应该注意区分模拟地和数字地，避免两类地线的混淆，布线时尽量使两者分开，在最后进行汇聚。硬件系统，工作频率低于1MHz的线路可使用单点接地设计方案；高于30MHz的线路可以使用多点接地设计方案；介于上述界限频率间的线路可以使用混合接地设计方案。

3.2 时钟布线原则

时钟信号的同步性与稳定性直接关系到硬件系统工作的准确度，为保证系统正常运行，应尽量选择PCB电路板中心位置或接地良好位置布置时钟电路，尽量缩短时钟与控制芯片间的距离。此外还可以对时钟元件进行接地处理、隔离处理，避免布线影响其他信号线的信号传输。

当嵌入式实时控制系统为高速系统时，过孔、引线以及其他元器件等都会呈分布式电感或电容特性，这些特性会影响系统的性能，降低系统可靠性，因而在设计PCB板时应该将信号频率纳入考虑范围，对布线进行优化设计。

第8篇：分布式系统设计与应用范文

关键词：分布式数据库；管理应用系统；开发

中图分类号：TP331.13 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 10-0000-01

The Development of Distributed Database Management Application System

Zhang Jingjing

(Information and Software Engineering of Hubei Xianning College,Xianning437100,China)

Abstract:Distributed database management system is a distributed database application sharing platform for the construction of the core content-sharing platform for building a distributed database is crucial to the design,development and application of social sharing of the database in order to achieve the goal of distributed database management system,its application value of the more innovative.In this paper,the database file-sharing platform,for example,the application of distributed database management system design and development of a brief introduction.

Keywords:Distributed database;Management applications system;Development

一、分布式数据库管理应用系统

分布式数据库管理应用系统是分布式数据库共享平台的核心，负责实现分布式数据库的建立、查询、更新、复制、维护等功能，包括提供数据分布的物理位置，查询优化，协调共享平台全局事务的执行，协调各局部站点数据库管理系统共同完成共享平台的全局应用，保证数据库的全局统一性，执行数据并发控制，实现更新同步和全局数据灾难备份和恢复等。

二、系统开发的目标与要求

（一）实现资源共享。对于档案数据库信息系统来说，共享性是分布式基础数据库建设的最重要的特征之一。在分布式基础数据库建设中，信息资源社会共享目标的实现主要依靠分布式数据库共享平台的建设来完成，分布式数据库管理应用系统的设计与开发的主要目标之一就是要满足各类数据库的共享需要。由于信息服务各类应用平台大都基于面向本行政区域的横向立档单位提供资源共享，相对较为独立、分散、封闭，因此，以实现信息资源共享为目标的分布式数据库管理应用系统的设计与开发应当具有统一性、开放性、兼容性，有效协调、整合各个站点中各级各类数据库的开放利用，建立数据库共享平台，实现信息资源的社会共享目标。（二）确保科学管理。实现分布式数据库共享平台物理分散而逻辑集中的科学管理是分布式数据库管理应用系统的又一主要目标之一。系统的设计与开发应当以分布式数据库系统理论为指导，围绕分布式数据库的建立、查询、更新、复制、维护等各项功能，应用先进的数据库技术，结合分布式数据库、网络平台和信息应用服务平台的特点和要求，认真分析，充分论证，确保各项功能的系统性、协调性、科学性。（三）提供先进服务。分布式数据库共享平台既是一个资源共享平台，又是一个服务平台，提供先进的服务是分布式数据库共享平台建设的主要目标和任务之一，要通过分布式数据库管理应用系统的设计、开发和应用，有效地建立起信息资源服务、信息管理服务等各项公益性和商业性的服务应用平台，为各级党政机关、人民群众提供形式多样、简单便捷的各类信息服务。

三、系统功能结构

分布式数据库管理应用系统是一个建立在各站点的信息应用服务平台上的纵向数据库管理系统，它主要的目的是要协调各站点所建立的信息应用服务平台实现共享平台的数据库全局应用和各项事务的执行，所以其功能结构除了兼容和协调各站点应用服务平台外，按照分布式数据库管理应用系统的目标、特点，还具有其持有的功能要求。（一）数据跟踪。系统应具有能够通过扩展传统的数据库管理系统日志来适时跟踪、记录各站点数据分布、复制、利用等情况的能力。（二）分布式查询处理。系统应具有能够通过信息共享平台存取各站点的数据以及在不同站点之间传输请求和数据的能力。（三）分布式事务管理。系统应具有能够提供帮助从多个站点存取数据并保持整个数据库在存取过程中保持数据库完整性等事务执行的能力。（四）数据备份与灾难恢复的管理。系统应具有能够复制和备份所有站点数据库和灾难发生时为单个故障站点远程恢复其数据的能力。（五）安全管理。系统应具有保护分布式事务的执行时数据安全能力以及用户授权/存取权限的安全管理，必须具有跟踪、采集系统各站点安全动态和发出预警通知的能力。（六）分布式目录管理。目录包含了数据库中有关数据的信息，它对于整个分布式数据库来说是全局的，对于每个站点来说又是局部的，系统应具有能够统一查询这些分布式目录的能力。

四、系统功能模块

根据数据库管理应用系统功能结构的要求，要确保这些系统目标和功能结构要求的实现，一般应设计以下基本功能模块。（一）数据查询处理模块。数据查询处理模块主要负责对数据查询请求进行查询分析，并且能够优化处理数据传输的要求。由于各类数据库分布在各个站点上，必须考虑数据传输的代价等问题，尽可能以最优化的传输方式满足传输要求，以减少数据传输的成本，提高数据传输的效率。（二）完整性处理模块。完整性处理模块主要负责维护数据库的完整性和一致性，处理多副本数据的同步更新等功能。由于在分布式数据库系统中，数据可能会有多个副本分布存储于共享平台中的不同站点上，所以当查询模块分析出查询的数据后，完整性处理模块应与查询模块共同确定将何种版本的数据提供给该查询请求使用，并指出该数据版本的存放位置。（三）调度处理模块。数据调度处理模块主要负责向有关的站点命令，指挥相应站点的数据库管理系统完成指令要求，与各站点的通信管理软件相互配合，在相应站点之间进行必要的数据安全传输，并将完成查询传输的结果发回该查询站点。（四）可靠性处理模块。可靠性处理模块主要是负责处理对各站点分布式目录数据和数据的备份，适时跟踪、监视系统的各个站点运行状况，一旦某一站点出现故障或数据灾难，通知该站点进行故障修复或远程数据灾难恢复，并负责将站点重新启动并投入系统运行，并保持数据库的一致状态。

参考文献：

第9篇：分布式系统设计与应用范文

【 关键词 】 多核；操作系统；功能分布；数据分布

Summary of Multicore Operating System Development

Liang Rong-xiao

（Jiangnan Institute of Computing Technology JiangsuWuxi 214083）

【 Abstract 】 The number of processor cores are growing rapidly and the structure of multi-core processor are being more and more complex， which has brought great challenges to the design of future operating systems. To adapt to the development of multi-core processors， we can take advantage of the distributed design ideas to optimize traditional multi-core operating system. Using the ideas， multi-core hardware is divided into different subsystems， and the degree of coupling is reduced as low as possible， so that the scalability of the multi-core operating system will be improved. In this paper， we summarize three technical design methods of multi-core operating system currently， striving to show the macro trend of multi-core operating system.

【 Keywords 】 multi-core； operating system； functional distribution； data distribution

1 引言

多核处理器的出现大大提升了系统并行处理能力，使越来越多不同类型的应用可以同时在多核平台上进行高效的并行计算。现有成熟的操作系统经过长期的发展，对目前普通多核处理器大多能够提供较好的支持。但同时，多核处理器的核数迅速增长、结构日益复杂，也为未来多核操作系统的设计与优化带来了巨大的挑战。如何适应未来多核处理器的迅速发展，设计高可用、高并行、高可扩展的多核操作系统，是目前业界共同的奋斗目标。

2 现状与挑战

传统多核操作系统采用宏内核[（Macro Kernel，或称为大内核（Monolithic Kernel）]架构，其中以Linux与Windows操作系统为主要代表。宏内核相当于一个巨大的并发协同的进程组，主要使用单一数据结构，内核本身提供大多数系统服务。在多核处理器核数有限、结构并不复杂的情况下，传统宏内核操作系统基本能够充分利用多核处理器的并行处理能力，对外体现为一个紧耦合、高效的单一操作系统。

随着技术的进步，多核处理器在硬件性能和结构上达到了长足的发展。多核处理器的核心数持续增加，目前已有集成超过100个核心的芯片。同时，多核处理器的结构也越来越多样化，出现了异构多核与类NUMA多核。

多核处理器的核心迅速增长、结构日益多样化，为传统多核操作系统的设计带来了巨大的挑战。尽管操作系统已经针对类SMP、类NUMA处理器结构对部分内核数据结构进行分布化，但它们本身与特定的同步模式以及数据布局紧密相关，其可扩展性受限于锁竞争、数据局部性以及对共享内存的依赖等。传统多核操作系统难以适应多核处理器的发展趋势，具体表现在两个方面。

首先，传统多核操作系统难以适应多核处理器核数的飞速增长。传统操作系统往往通过锁来保护共享数据，随着CPU核数的增加，进入内核的线程也会随之增加，对锁的竞争将更为激烈，影响系统的整体性能。

另外，核数增加时，传统多核操作系统一般通过创建更细粒度的锁来增加内核的并发性，而调整锁粒度是一项异常复杂的工作。未来处理器核心数量指数增长的情况下，重新设计子操作系统的速度难以与之同步。

其次，类NUMA多核处理器以及异构多核处理器的出现给传统多核操作系统设计带来了新的困难。类NUMA微结构多核处理器的特点是，多个核在访问片上数据比如L2Cache的时延是不同的，各个核部分共享L2Cache或者私有L2Cache。访问时延的不一致性使操作系统的设计更复杂，而且，当核数扩展时，为保证数据一致性所占用的操作系统开销将大大增加。异构多核处理器由一个或者多个主核以及其它从核组成，不同类型的核心给操作系统设计以及系统编程开发带来了很大的困难，其可扩展性也难以实现。

3 技术路线

为适应多核处理器的发展，可以利用分布式设计思想，从结构和功能上对传统多核操作系统进行分布式处理优化，将多核硬件划分为不同的子系统，尽可能降低各子系统之间的耦合度，从而提高多核操作系统的可扩展性。

目前，面向可扩展多核操作系统的研究主要可分为三种技术路线：1）改进传统宏内核架构，以适应多核体系结构，这是目前最广泛的研究方法；2）基于功能分布思想，将不同的核（或者核组）划分为不同的功能，不同功能之间通过共享内存或消息传递通信，开发功能分布式多核操作系统；3）借鉴分布式系统的数据分布思想以及消息通信机制，创新设计数据分布式多核操作系统。

3.1 改进传统宏内核架构

目前商业上应用最广泛的多核操作系统仍然是Linux、Windows等老牌操作系统。为改善系统的可扩展性，linux等传统操作系统一直没有停止过对多核处理器的优化支持。Linux针对NUMA结构处理器修改了内存分配策略，CPU会优先选择当前节点的物理内存，不够时才寻找附近节点请求物理内存分配。微软的Windows7移除了dispatcher锁，改动涉及50多个文件、6000多行代码。但限制可扩展性的根本因素――锁与共享内存等，依然是传统操作系统的主要运作元素，因此，对于多核的优化，他们还有较大的改进提升空间。

Corey操作系统是MIT等组织在Linux基础上修改操作系统接口实现的，其设计目标是针对当前主流的Cache一致性SMP多核处理器。其设计思想是“应用程序控制数据的共享”，即通过应用程序对内核间共享资源的控制，减少多核之间不必要的资源传递与更新，以达到更高效利用多内核的目的。

Corey在Linux中增加了三个新接口：1）地址范围，允许应用程序编程时决定私有地址与共享地址的范围；2）核心，允许应用程序制定特定的核心执行；3）共享对象，允许应用程序决定哪个对象对其它核心可见。Corey系统相对Linux系统性能提升明显，基于某AMD16核处理器的实验表明，Corey的Map Reduce性能较Linux提高了25%。但是，Corey改变了操作系统接口，普通应用程序需要经过修改才能在其上运行，其兼容性存在一定问题

3.2 功能分布式多核操作系统

传统多核操作系统的不同核心使用相同的宏内核，主要基于数据并行扩展多核性能，锁机制成为限制系统可扩展性的主要因素。功能分布式多核操作系统是一类将多核按照功能划分的操作系统，不同核心（Core）所使用的内核（Kernel）可以是宏内核或微内核。该类操作系统开辟了新的多核性能扩展路线，从原有的数据并行到新的功能分布，由于功能分布对数据的耦合度大大低于数据并行，因此可扩展性显著高于传统多核操作系统。

FOS是MIT开发的一种面向多核与云计算的操作系统，其设计宗旨是可扩展性以及自适应性。FOS的设计原则主要是：1）空间复用取代时间复用，FOS是在命名空间中进行调度，调度的资源是分布的多个核；2）操作系统分解成特定的服务，各操作系统服务分布在各服务器中，各服务器互相协作，彼此通过消息传递进行通信；3）错误自动检测与处理等。图1为FOS的微内核架构，其中每个处理器核运行一个不同的微内核，分别提供不同的操作系统服务或者运行应用程序。应用程序进程通过高效的消息传递获得操作系统服务，不同的服务或进程间的通信也通过消息机制进行。FOS对外提供单一系统映像（SSI，Single System Image），适用于传统操作系统的应用程序无需经过特定修改即可直接在FOS上运行。FOS系统具有良好的兼容性以及可扩展性。

3.3 数据分布式多核操作系统

异构以及类NUMA多核处理器的与传统多核处理器有明显的区别，即核间耦合度大大降低，主要表现在核间共享内存与cache的开销增加以及效率下降。传统紧耦合操作系统抑或Linux类NUMA操作系统，难以很好的发挥新型处理器的特点。考虑到新型处理器的硬件分布式特点，借鉴分布式系统的数据分布思想，创新设计松散耦合的类分布式多宏内核操作系统，对于提高多核操作系统的可扩展性，无疑是另辟蹊径。

Barrelfish系统基于Multikernel体系结构，是由剑桥微软研究院与瑞士苏黎世联邦理工学院联合开发的新型操作系统，其设计目标是高效管理使用异构的硬件资源，适应多核处理器的发展，如图2所示。该系统中每个内核都运行自己的操作系统，很好的支持了内核的异构性。同时它继承了分布式系统的思想，将各内核作为独立的单元，单元通过总线上的消息传递进行通信。这种模型可以带来更好的模块化性能，并使得分布式算法可以直接应用于多内核系统中。

4 结束语

多核处理器的核心迅速增长以及结构日益复杂，给未来操作系统的设计带来了很大的挑战。传统多核操作系统的可扩展性受限于锁竞争与Cache缺失，因而难以适应多核处理器的发展趋势。

目前，面向可扩展多核操作系统的研究主要可分为三种技术路线，分别是改进传统宏内核架构、开发功能分布式多核操作系统以及开发数据分布式多核操作系统。后两者通过利用分布式设计思想，从结构和功能上对传统多核操作系统进行分布式处理优化，将多核硬件划分为不同的子系统，尽可能降低各子系统之间的耦合度，从而提高多核操作系统的可扩展性。因此，功能分布和数据分布是未来多核操作系统的发展趋势。

参考文献

[1] D. Wentzlaff and A. Agarwal. Factored operating systems （fos）： the case for a scalable operating system for multicores. SIGOPS Oper. Syst. Rev.， 43（2）：7685， 2009.

[2] T. C. Rajkumar Buyya， “Single system image （ssi），” the International Journal of High Performance Computing Applications， vol. 15， pp. 124135， 2001.

[3] S. Boyd-Wickizer， H. Chen， et al. Corey： Anoperating system for many cores. Proc of 8thUSENIX Symposium on Operating Systems Design and Implementation， pp.43-57， 2008.