校园分布系统论文（共10篇）
校园分布系统论文 篇1
当学校超过一定规模后,信息化建设显得尤其重要。员工的流动性大,人事信息管理系统中的数据频繁更新;学生的流失大,学生管理系统中的数据经常更新,也会引起后勤处和财务处的存储信息更新。由于部门之间数据横向交流困难,经常引起数据更新滞后,如:财务处前一周才从人事处要来了员工变动的信息,到学生处要来学生变动的数据。本周又有员工辞职,财务处的员工数据又滞后了。如何解决这一问题,需要建立分布式的数据共享系统。
1 定义解决方案
校园信息系统由4个子系统和2个服务组件。4个子系统分别为人事考勤管理系统,学生管理系统,后勤物资管理系统,财务管理系统。2个服务组件由windows service和web service组成。如图1所示。
四个子系统中的采用了数据相对独立原则,使用了SQL SERVER数据库和ORACLE数据库存取数据。共享数据通过web service向外发布,目的能使用数据保持最新状态;windows service主要任务处理日常工作中的上传各种文件,如:请假销假、各种报表、数据汇总等等,用WIN-DOWS文件系统事件来确保无论文件何时到达都会通知系统,这相当于用一个简单可靠的途径来完成类似队列的操作。采用轮询数据库或手工浏览目录会导致系统负担。
2 定义数据层
在人事考勤管理系统,学生管理系统,后勤物资管理系统,财务管理系统四个子系统中,需要根据自身的业务设计数据库和数据表,存储业务需要的数据。在设计数据表时,需要额外注意要与上传文件的相匹配,如果上传的是EXECL报表,需要从报表中抽取出重要的信息,存入数据表中去。在设计数据库时,要注重使用视图、索引和存储过程,提高数据的存取速度。
3 定义windows service
windows service的主要任务是扫描Execl和Word文档,从中抽取数据存入数据表中去,因为windows service始终是连续运行。当一个新的Execl文件出现在指定目录下时,它被触发,将数据转换到数据库中并将文件移到新目录下。为了使用这个任务能自动执行,可以使用System.IO命名空间中的File System Watcher类。这个类有一个用途:当文件系统发生某一改变时由操作系统发送通知到程序。这使得不需要采用资源轮询的方法来响应如创建、删除或修改一个文件操作。为了使用File System Watcher类,需要执行3个简单的步骤:
1)设置path属性,指出要监听的目录(如:D:ExeclFile.xls)。
2)设置Filter属性,指出要监听的文件类型(如:*.xls)。
3)设置要监听变化,设置NotifyFilter属性,指出需要监听的变化类型。
FileSystemWatcher类有4种事件:Changed、Created、Deleted、Renamed。其中,Created、Deleted、Renamed比较容易处理。难点是处理Changed事件,需要使用NotifyFilter属性来指出你所查找的变化类型(如,文件大小改变或文件名称改变)。否则,程序将被不停的一系统文件修改信息淹没。如果监听变化,还需要设置InternalBufferSize属性来确保快速连续发生变化的数据不会丢失。另外,由于windows service难以调试,程序产生异常不会抛出消息,要将此消息写入windows系统事件日志中去,便于对系统进行维护。
4 定义web service
web service的主要功能是四个子系统中横向交流数据通过web服务的接口向外界发布,所以对安全性要求比较高,采用了表单验证。表单需要配置web.config文件,其代码如下:
向外发布的web服务接口C#代码如下:
5 监视日志
不论对系统的设计、组件的分离、体系结构的简化做得多好,分布式应用程序始终是个复杂的系统。当分布式应用程序运行失败时,很难追踪到问题的原因或者组件发生错误的地方。这个问题对任何大型系统都存在,但是对于分布式系统中的组件分布到多台计算机、站点和不同的地理位置时,它就显得特别重要。要解决这个问题,需要创建可靠的日志记录底层结构。通常有四种方法:windows事件日志、直接写入数据库、消息队列、邮件;可以采用消息队列,消息队列能够解决离线操作。使用消息队列分三步:创建消息队列、查找消息队列、发送消息队列。其C#代码如下:
摘要：该文阐述了校园分布信息系统的设计思想,提供了一种系统组件设计框架,并以校园信息化系统为例,说明分布式系统的可复制的设计模式。
关键词：NET平台,分布式程序,校园信息系统
参考文献
[1]Nagel C.C#高级编程[M].6版.李铭,译.北京:清华大学出版社,2008.
[2]Basiura R.ASP.NET web服务高级编程[M].杨浩,译.北京:清华大学出版社,2002.
分布式能源系统应用研究 篇2
【关键词】新能源；研究
一、引言
能源管控是一直以来持续热点的话题，尤其在当前社会进步和能源问题的日益严峻的情况下，以大电网模式为代表的传统的集中式供能系统已经逐渐暴露出一定的弊端，例如世界上多个国家陆续发生的大面积停电事故。因此对能源管理进行改善和变化就显得尤为重要，分布式能源系统作为一种新的供能方式，由于其是直接面向用户，按用户的需求就地生产并供应能量，可以实现根据用户对能源的不同需求，将输送环节的损耗降至最低，从而实现能源利用效能的最大化。因此，分布式能源被寄予了厚望，已经成为未来应对当前气候的变化，保障能源安全的一个重要方向。
二、什么是分布式能源系统
简而言之，分布式能源系统是一种建立在能量梯级利用概念基础之上，分布安置在需求侧的能源梯级利用，以及资源综合利用和可再生能源设施。分布式供能方式可实现冷、热、电三联产，通过将高品位的热能直接转换为高品质电能，将中低品位的热能直接转为所需的热和冷，以此将电、热、冷这3种能源有效地结合成1个系统，从而来实现能量的梯级利用。分布式能源系统主要是由动力设备和一个系统组成。动力设备是分布式能源系统的能量来源，其发展经历了蒸汽轮机、内燃机及外燃机、燃气轮机及微型燃气轮机、燃料电池和生物质能等可再生能源的历程。系统的作用是实现热、电、冷三联产，目前该系统的主要工作原理是利用广义的内燃机（产生电）的排气余热，通过余热锅炉产生蒸汽供热，同时通过吸收式制冷设备供冷。
三、分布式能源系统的优缺点
由于以大电厂、大电网为代表的传统能源系统在可预见的未来依然将占据重要作用，因此有必要将分布式能源系统与传统的集中式能源系统进行对比。通过分析对比两种能源系统的利弊，来更好地理解这两种能源系统各自的优劣势和适用范围。
分布式能源系统的最主要作用是體现在冷、热、电三联产中，这也是分布式能源系统最重要的优点。冷热电的联产符合总能系统的“梯级利用”的准则，可以实现较好能源利用率。而大型（热）电厂虽然可以产生大量电能，并且电能可实现远距离输送，但是热，尤其是冷，像电能那样较长距离有效地输送基本上不可能实现。另外由于电厂厂址的选择的局限，一般来说，电厂附近很难有足够大量的、合适的冷、热能用户，因此除非通过特殊设计并利用特殊的设备来使传统的集中式供能系统实现输送冷、热能的功能，否则集中式供能系统根本无法实现冷热电的联产。与此相反，由于分布式能源系统是按需就近设置，通过与用户很好的配合，来避免长距离输送冷、热能无法实现的问题，同时也不会存在电力输送过程中产生耗损的问题。综合考虑，分布式能源系统纯动力装置虽然本身效率低、价钱贵，但是分布式能源系统由于具有较大的调节、控制与保证能力，不仅可以保证各种二次能源的充分供应，同时也可以实现冷热电的联产。因此分布式能源系统作为新一代能源的发展方向必将取得飞速发展。
分布式能源系统的弊端主要体现在：分布式能源系统供能分散， 单机功率小，而现有动力设备都是机组越大、效率越高，所以分布式能源系统的发电效率较低。此外分布式能源系统的使用技术要求要比简单使用大电网供电来得高，分布式能源系统的使用需要要有相应的技术人员与适合的文化环境。
四、分布式能源系统的发展
自20世纪90年代以来，世界工业发达国家在发展大电源、大电网的同时，也开始了小型分散发电技术（即分布式能源）的应用。天然气分布式是分布式能源系统最重要的应用形式且在发达国家应用成熟，美国是目前全球分布式能源系统应用最广泛的国家，分布式能源系统多达6000多个，绝大多数为天然气分布式。2000年时，美国商业、公共建筑热电联产980座，总装机490万千瓦；工业热电联产1016座，总装机4550万千瓦，合计超过5000万千瓦。到2003年，热电联产总装机5600万千瓦，占全美电力装机7%，发电量占9%。2010年这一类的分布式总装机容量约为9200万千瓦，占全国发电量14%。根据美国能源部规划，2010-2020年将再新增9500万千瓦装机容量，占全国发电装机容量29%。美国的分布式发电以天然气热电联供为主，年发电量1600亿千瓦时，占总发电量的4.1%。美国能源部积极促进天然气为燃料的分布式能源系统，利用这些系统为基础发展微电网，再将微电网连接发展成为智能电网。分布式能源系统另一种重要应用形式是光伏分布式。分布式光伏在德国得到高度发展，德国是全球推广分布式光伏发电最成功的国家之一。截至2011年底，德国光伏发电总装机容量达到2470万千瓦，其中分布式光伏发电系统容量占比近80%，主要应用形式为屋顶光伏发电系统，单个发电系统平均容量仅为20千瓦。此外风力发电、生物质能发电等可再生能源发电系统也是分布式能源的重要组成部分。分布式能源系统在中国的最重要应用是广州大学城分布式能源站，该系统是中国华电集团公司在天然气高效利用方面的首个10万千瓦级分布式能源站建设项目，是亚洲最大的分布式能源系统，为分布式能源站在我国的发展提供了重大示范，为我国建立分布式能源系统设计系列化、模块化标准提供示范，
五、分布式能源系统的应用
由于分布式能源系统的初投资大，不仅需要好的燃料；同时还要有比较稳定的冷、热、电用户，分布式能源系统的应用主要体现以下几个场所：（1）城区商业休闲中心、公用事业单位。例如商场娱乐中心游泳馆、饭店宾馆、飞机场、银行、证券交易所、医院、学校、机关等大量需要冷、热的地方。（2）小型柴油机电站的淘汰。石油化工造纸纺织印染等领域的小型柴油机电站锅炉用分布式能源系统替代，不仅环保同时系统的经济性和效率可得到较大地提高。（3）城区燃煤热电联产机组的改造及燃气轮机电站的升级。利用分布式能源系统取代或者对这些电站进行升级，不仅可以减少污染，还可将蒸汽供应附近的工厂，实现冷、热、电联供。（4）中小型离散工业园区、新建的过程工业园区。在这些地方采用分布式能源系统来提供能源产品，来实现电、热、冷。（5）边远地区、孤岛、海港、海上作业平台、船舶等，这些地方集中式供能系统很难顾及，很适合采用分布式能源系统。
六、结论
分布式能源系统具有贴近用户、梯级利用、一次能源利用效率高、环境友好、能源供应安全可靠等优良特性，可以实现冷、热、电多联供的终端能源供给，可以有效降低地电、热、冷远距离输送的损失，同时还可以改善电源结构、改善供电效率、提高供电质量及供电可靠性等，因此已经成为传统集中式能源供应系统不可或缺的重要补充，以及未来世界能源技术的重要发展方向。由于我国的分布式能源起步较晚，且一直被政府的政策所冷遇，因为分布式能源系统的发展在我国依然是任重而道远。
参考文献
[1]周建华，李孝堂.关于分布式能源系统建设与发展的思考[J].航空发动机，2009年06期.
校园分布系统论文 篇3
1 系统实现
集成工具包JWSDP包含JAXR、JAX-RPC、Java WSDP Registry Server等技术, 可以用它来构造、测试、部署Web服务。其整体构架如图1所示。
1.1 服务端发布服务
JAX-RPC (Java API for XML-based RPC) 用于开发集成了基于XML的远程过程调用 (RPC) 性能的Web服务。它为Java开发者提供了一组开发Web Services客户端和服务器端的易用的API, 也提供了开发基于SOAP技术的Web Services的技术框架。
实现服务接口的Java类:
具体的操作通过ant实现, 其build.xml文件部分代码为:
1.2 发布绑定此服务的Organization到UDDI注册中心
方式1:使用Java类实现。
JAXR (Java API for XML Registries) 定义了一套通用的API, 允许任何一个客户端通过JAXR提供者对任何一个商业注册中心进行访问和互操作 (如图2所示) 。JAXR提供的是一次编写, 处处运行的注册操作API, 这样可以大大简化Web服务的开发和集成。
部分代码如下:
通过上述代码, 可以依次实现:建立与Registry的连接、获得安全证书, 添加具体的服务入口 (t Model) 到白页中, 绑定服务的endpoint。
方式2:使用JAXR Registry Browser实现。
在这种方式中, 使用JWSDP自带的JAXR Registry Browser, 这是一种可以动态操作注册信息的UI, 用它来实现Organization的发布简单直观, 如图3所示。
1.3 客户端根据Organization的名称查询、调用服务
方式1:使用Java类实现, 采用ant工具。
在这种方式中, 客户端使用一个主控Servlet (Control Servlet) 作为用户请求服务的相互作用表示层, JAXRQuery By Name使用Organization的名称实现对UDDI服务注册表的查询, 从UDDI服务注册表来的查询结果由FXPrice负责发现, Price Fetcher设置远程服务端点的属性和操作名, 并为激活远程服务做准备, 如图4所示。
JAXRQuery By Name类的部分代码:
主控Servlet能够向用户提供一个友好的界面, 接收用户输入, 将输入的信息作为关键字查询相关服务, 然后将查询结果返回给用户, 如图5所示。
采用上述方式实现客户端查询、调用服务。进一步, 具体到校园分布式信息平台中, 该平台可以方便地进行扩展, 对校园分布式异构信息系统中的服务进行动态的描述、发布、发现和调用。
方式2:使用JAXR Registry Browser查询得到Organization绑定的服务endpoint, 再访问服务。
2 结论
使用JWSDP构建起的这个平台基本实现了Web Services技术, 经过扩展以后, 该平台适用于现存的高校内部分布式环境下, 方便地实现将现有的信息查询等应用展示为Web服务, 并在私有的UDDI服务注册表中实现服务的动态发布、删除、发现、绑定, 最终实现对校园异构环境下信息资源的合理整合, 从而形成一个统一、同步的数字空间。
摘要：在高校校园信息化建设中引入SOAP/UDDI技术, 在现有的各种MIS资源上构建起一个基于私有UDDI的信息共享平台, 实现动态地描述、发布、发现和调用服务。从而解决校园信息化建设中数据重复和信息孤岛等问题, 实现校园分布式环境下的资源共享。
关键词：分布式系统,Web Services,SOAP,WSDL,UDDI
参考文献
[1]R Hamadi, B Benatallah.A Petri Net-based Model for Web Service Composition[C].Proceedings of the Fourteenth Australasian database conference on Database technologies 2003, pp.191-200, 2003.
[2]JRao, P Kuungas, M Matskin.Application of Linear Logicto Web Service Composition[C].Proceedings of the First International Conference on Web Services (ICWS’2003) , pp.3-9, 2003.
[3]Kavantzas N, Burdett D, Ritzinger G.Web Services Choreography Description Language Version 1.0[EB/OL].http://www.w3.org./TR/ws-cdl-10/, W3C Candidate Recommendation 9 November 2005.
[4]Tosic V.Service Offerings for XML Web Services and their Management Applications[D].Ph.D.Dissertation.Carleton University, Ottawa, Canada.August 2004.
[5]D Booth et al.Web Services Architecture[EB/OL].http://www.w3.org/TR/ws-arch, W3C Working Group Note 11 February 2004.
校园分布系统论文 篇4
【关键词】LTE技术；MIMO技术；室内分布系统；规划与设计
1.引言
LTE是3G通信技术演进的产物，对3G技术的空中接入技术进行了优化和增强，并且引入了扁平化网络结构。LTE技术是目前4G通信的主流技术，因此随着4G牌照的发放，LTE技术也必将获得巨大的发展。在LTE通信技术中，其典型的特点是提供较大的通信数据流量。根据对国内外3G技术发展的经验分析发现，80%以上的业务量集中于20%的用户密集区域，因此在LTE技术的发展过程中，室内分布将成为其发展的重点和主要的部署方式。MIMO多天线技术是LTE技术的关键技术，通过对空间信道的充分利用实现了大数据通信，使得LTE技术的信道容量和数据流量大幅度提升。因此，在实际的LTE室内分布规划和设计过程中，必须将MIMO多天线技术作为一个重要的因素予以考虑。
2.LTE室内分布系统概念
（1）LTE室内分布系统结构框架
作为LTE技术实现的重要方式，室内分布系统主要分为信号源以及信号分布系统两个主要部分，其中信号源又主要有宏基站、蜂窝基站、直放站等形式。在具体的通信业务实现过程中，即信号源与室内分布系统的相互结合，实现对室内网络覆盖区域的通信业务、用户容量等进行考虑。目前的信号分布系统可以分为无源式、有源式、光线式、同轴电缆式以及混合方式等，在其选取的过程中需要综合考虑室内分布系统的覆盖范围以及通信环境等因素。
（2）LTE室内分布系统的天线类型
在传统的室内分布系统中，其天线形式主要采用较为简单的单极子形式，此类天线制作成本较低，覆盖范围较大。然而随着通信天线技术的不断发展以及室内分布系统相关性能和参数要求的提升，双极化天线受到广泛的关注。在LTE室内分布系统中，由于需要采取MIMO多天线技术来提升系统的数据吞吐量，因此天线之间的相互耦合成为一个十分严重的问题。所以对于LTE室内分布系统而言，双极化天线将会更加实用，即在天线系统中采用极化相互正交的天线单元组成具有较低耦合度的天线阵列，从而充分利用空间环境和分集效果，实现LTE网络的高数据传输速率。在相同的输入功率和通信频带宽度情况下，采用双极化阵列方式可以使得数据量成倍增加，这对于改善LTE室内分布系统的性能具有十分重要的意义。
（3）室内分布系统天线选取
天线的选择对于室内分布系统性能有着重要影响，由于天线的辐射特性受到周围环境的影响，因此在室内分布系统的天线形式选取过程中也需要结合具体的环境进行。目前，应用于室内分布系统的天线主要有以下几种类型：一是采用全向吸顶天线，这是一种传统的室内分布系统天线形式，可以通过部署多个全乡吸顶天线实现对区域的分布式覆盖；二是定向吸顶天线，主要应用于用户呈现天井状分布的场景，通过定向天线既可以满足区域覆盖要求，同时还可以进一步扩展网络覆盖范围；三是对数周期天线，其主要应用场景是电梯的井道内，而且还需要结合具体的通信环境选择合适的信号辐射模式，以实现最佳的通信质量。
（4）LTE室内分布系统模式
在目前的LTE室内分布系统模式中，主要有单通道和多通道两种，具体而言单通道模式指的是LTE基站端输出单路信号，在接收端采用多路接收，从而实现1×n SIMO系统，这种模式主要应用于对数据流量要求降低的办公楼宇，该种模式也可以作为LTE室内分布系统初期建设的主流方式；多通道模式指的是在LTE基站端和用户端均采用多天线（不小于2）进行收发，该种模式主要应用于对数据流量要求较高的区域，可以充分的体现出MIMO系统的大数据量特点，改善用户体验。同时在具体的天线形式选择过程中，可以采用单极化或者双极化天线，需要根据具体的场景和指标要求进行选择。
3.LTE室内分布系统规划和设计方案
在LTE室内分布方案的规划和设计过程中，主要有两种主流方案，即新建独立LTE网络和在已有室内分布网络基础上进行改造。从建设投入成本的角度而言，运营商往往更加希望在推广新的网络技术时能够充分利用现存的资源，然而对目前的2G/3G室内分布网络进行改造具有较大的难度，而且在改造的过程中还会涉及到无法独立进行网络规划和设计的问题，因此选取哪种方式需要结合运营商的实际情况进行综合性分析，通过对现存室内分布网络的评估，确定其进一步改造的难度及成本。在目前的室内分布网络建设过程中，主要才用的是单通道、单极化方式，因此在LTE的室内分布网络规划过程中主要存在着以下几个方面的难题：一是通道数量的确定，采用传统的单通道方式还是更新为双通道；二是馈电系统的规划，是采用独立的新建馈电系统还是沿用现存的；三是天线的选取，是选择传统室内分布系统中常用的单极化天线，还是采用双极化天线。鉴于对上述主要问题的分析，确定了以下几种用于LTE室内分布系统的方案。
（1）单通道LTE独立设计方案。该方案主要是对现有的2G/3G方案进行改造，在馈电方式上采用传统的单通道模式，在现有室内分布式系统的基础上增加一套射频通信系统即可，没有采用MIMO多天线技术，在建设的过程中与现有系统相互独立，并且拥有自身独立的馈电系统。此种方案不会对现存系统造成影响，同时可以实现对LTE室内分布系统的优化设计，然而由于没有选取多通道技术，因此只适用于非热点区域。
（2）采用双通道单极化LTE建设方案。即在通道选取上采用双通道模式，天线选择单极化天线，能够实现MIMO多天线通信，同时与现存的室内分布系统相互独立，并且采用完全独立的馈电系统。采用这种方案需要增加两套新的天馈系统，同时天线数量也要翻倍，并且需要对馈电系统实现电平差值控制，以更好的实现MIMO性能。此种方案与现存方案完全独立，因此其成本相对较高，同时新增加的天线安装也会有着较大的难度。然而此种方案能够充分满足热点区域对于高数据流量的要求。
（3）双极化双通道LTE建设方案。即选择双极化天线方式实现MIMO性能，同时其建设过程中与现存系统相互独立，采用完全独立的馈电系统和具有双极化特点的天线进行辐射。选择该方案需要建设一套完整的室内分布系统，包括天馈系统及相关的组件，同时由于天线具有双极化的特性，因此可以采用一副天线即可。此方案可以实现对于LTE室内分布系统的独立规划和优化处理，同时其由于MIMO技术的引入可以更好的改善热点区域用户体验。
4.结束语
LTE室内分布系统的规划和设计关系到整个系统的性能，因此需要结合实际的应用场景和业务需求，选择合适的LTE室内分布系统方案，以更好的发挥LTE技术的大数据流量优势，改善热点用户的通信质量。
参考文献
[1]李维，朱恩.LTE室内分布系统设计流程[J].信息通信，2012，05.
[2]张晟，汪颖.TD-LTE室内分布系统规划与组网方案[J].电信工程技术与标准化，2013，07.
校园分布系统论文 篇5
一般校园网都采用防火墙作为安全的第一道防线,属于网络安全的被动防御,用于隔离外网(互联网)和内网(校园网),对进出校园网的数据包进行一个基本的访问控制,但它对内网用户的攻击无能为力,并且对绕过防火墙的攻击也是无能为力的。而随着攻击者水平的不断提高,攻击工具与手法的日趋复杂多样,单纯的防火墙策略已经无法满足对安全高度敏感的部门的需要,网络的防卫必须采用一种纵深的、多样的手段。与此同时,当今的校园网络环境也变得越来越复杂,各式各样的复杂的设备,需要不断升级、补漏的系统使得网络管理员的工作不断加重,不经意的疏忽便有可能造成安全的重大隐患。
在这种环境下,入侵检测系统已经成为了各高校校园网安全新的热点,部署在防火墙之后的入侵检测系统,能够实时检测流经网卡的数据包,通过对捕获的大量数据包进行数据处理,匹配入侵特征库,来检测各种入侵攻击,然后报警,从而加强了网络的安全。因此愈来愈多的受到各高校的关注,而且已经开始在校园网中发挥其关键作用。
1 校园网分布式入侵检测系统的设计
1.1 分布式入侵检测系统的基本原理
分布式入侵检测系统是独立于防火墙或者安全网关的,在系统局域网内部使用安全检测系统,它采用一个软件硬件相结合的体系结构,英文为Distributional Intrusion Detection System,简称为DIDS。在分布式入侵检测系统中,策略统一由控制台定义、管理,控制台按照分发协议将策略“推”到各个Agent客户端,再由各个Agent客户端实施策略。因此分布式入侵检测系统能够解决集中式的入侵检测系统的数据分析都集中在一个检测点上进行,单一检测点的压力较大,当数据量较大时要求检测点要有较快处理速度和较大的存储能力,否则就会由于监测点不能及时处理而产生大量丢包,导致不能有效检测入侵,入侵检测系统也就形同虚设的问题。
1.2 校园网分布式入侵检测系统的设计目标
校园网环境复杂,其网络特点是用户数量大、数据信息量广、在线用户比率高、网络应用复杂,校园网内外想要攻击校内服务器的黑客很多,所以在设计时需坚持以下几条原则:
1)分布式结构。由主机入侵检测系统(HIDS)、网络入侵检测系统(NIDS)、应用入侵检测系统(AIDS)组成的分布式入侵检测系统(DIDS)便于多点收集信息,跟踪分析,并在任何一处入侵检测系统(IDS)发生故障时,不影响其他设备正常工作。
2)易用性。系统应具有先进的报警和记录功能,便于取证分析,即便不需非常专业的人员来管理也可以使用。
3)准确性高。为防止黑客的入侵,根据校园网自身特点设计其检测模块和规则库。
4)高性能。网络中的数据包应尽可能快地被处理,以达到分布式入侵检测系统要求的速率,不影响正常的校园网络带宽的使用。
5)安全性。保证分布式入侵检测系统自身不受黑客或病毒的攻击。
6)可扩充性。通过创建可修改的检测模块和规则库以应对不断出现的校园网内外不断变化的攻击方式。
2 校园网分布式入侵检测系统的体系结构
2.1 校园网分布式入侵检测框架(DIDF)
本校园网分布式入侵检测框架采用松耦合的软总线结构,如图1所示,它包含有以下几个模块:入侵检测代理、管理决策模块、响应模块和其它模块(以后可能扩展的模块)。各模块挂在一个称为“通信部件”的软件总线上,通过通信部件进行通信。这些模块分布在校园网不同的服务器上。整个系统采用集中—分布式的控制结构,模块之间既相互独立,又通过消息相互协作,完成对分布式攻击的检测和处理。
2.1.1 管理决策模块
管理决策模块是整个系统的控制决策中心,为网管提供图形用户界面(GUI)。网络管理员通过GUI来配置系统的安全策略、设定运行参数、更新模式库、实时监视系统运行、监督系统的安全状态。记录日志,接收各入侵检测代理发送的事件和告警消息,并将这些信息进行综合,根据安全策略要求,通知响应模块采取必要措施。当安全策略改变,管理决策模块就通知各入侵检测代理和响应模块改变其安全策略。
2.1.2 入侵检测代理
入侵检测代理(简称代理)是基于校园网实现入侵检测功能的模块,其结构如图2所示。
在校园网中,交换式集线器通常提供一个特殊端口,该端口可以提供网络上传送的所有信息,将检测代理的网卡连到该端口上。一般情况下,网卡驱动后只会将发给自己的信息传给上层,而将其他信息丢弃。通过将计算机的网卡设置为“开放模式”,网卡就会将流经所有的数据传给上层,从而上层程序就可以获得本网段上进出的所有数据。实现了网络抓包功能,将捕捉到的数据提供给上层做进一步的处理。
通信模块完成与管理决策模块的通信功能,接收来自管理决策模块的命令,并传给命令处理模块和信息处理模块,在命令处理模块完成对策略的处理,在检测代理的核心部分信息处理模块将完成实际的入侵检测功能,处理管理决策模块发送的消息和命令,并将其处理的事件以及报警信息一并传送给管理决策模块。通信模块所依靠的是发送模块和守护进程完成此过程的。
日志模块主要完成各检测代理的运行日志、事件日志、告警日志的记录和查询的功能。
在DIDS中,人机界面在管理决策模块的管理下运行,所以人机界面部分只提供简单的命令行人机交互功能,如设定运行参数、运行方式等。
2.1.3 响应模块
响应模块由包过滤网关和应用代理服务器组成,通过地址翻译技术的应用,构造了一个“黑洞”,以屏蔽内网(校园网)结构并向外网(互联网)提供一些特定类型的服务,网管根据校园网安全性需求,制定相应的规则,由响应模块对每个通过本网关的IP包进行处理。目前实现的功能包括对源、目的地址、端口的限制,协议类型、服务类型等的过滤以及网络地址转换等。通过接受管理决策模块发出的响应命令和改变配置的请求,实时改变配置(如改变过滤规则)并对入侵行为进行制止和反击,是防火墙技术和响应技术综合的部件。
2.1.4 通信部件
通信部件完成各个模块间可靠的信息传送功能,采用软总线方式实现其中包括一个通信协议和一个链接库以及一组编程接口。通信协议中规定了各模块间通信消息的具体格式、模块间的身份认证方式、消息的加解密方式和加解密算法等。编程接口供其它模块调用,其它模块利用链接库提供的功能完成模块间的通信。模块间的通信采用对等方式,任何符合其标准接口的模块都可以挂通信部件上和其它模块进行通信。
3 校园网分布式入侵检测系统的实现过程
校园网分布式入侵检测系统的实现过程如图3所示。
当校园网分布式入侵检测系统的入侵检测代理检测到异常时,生成事件消息,报告给管理决策模块,后者根据安全策略和各模块发来的事件消息,进行综合,判断攻击可能的危害程度和确信程度,若确信度和危害度达到一定级别,则通知响应模块执行命令,如切断发起攻击的用户或系统的连接、进行反击等,并修改安全策略,将后续的来自该用户或系统的连接请求过滤掉。除非网管再主动开放该地址,否则该地址将被隔离在受保护网络之外。
4 小结
该文根据校园网运行环境特点,为了保证校园网运行的安全性,提出了基于校园网的分布式入侵检测框架,在此基础上实现了一个分布式入侵检测系统,解决了实际应用中采用多种安全检测产品给管理造成的不便。
参考文献
[1]Internet Engineering Task Force.Intrusion alert protocol[EB/OL].http://www.ietf.org/ietf,2002-03.
[2]CIDF Working Group.Communication in the common intrusion detection Framework[EB/OL].http://www.jetf.org/ietf,2005-06.
[3]Internet Engineering Task Force.Intrusion detection message exchange requirements[EB/OL].http://jetf.org/ietf,2006-10.
[4]Mark R B,Kesdogan D.Transaction-based anomaly detection[Z].Proceedings of the Workshop on Intrusion Detection and Network Monitoring,2006.
[5]鲁鹏.网络入侵检测技术在图书馆网络中的应用[J].科技创新导报,2009(11):195.
校园分布系统论文 篇6
1 材料和方法
1.1 实验材料和仪器
空气样品采集自佳木斯大学A院双拥公园、B院体育场、C院经济管理学院和D院理学院。
紫外可见分光光度计-752N型(河北润联集团公司);大气采样器KC-6D型(青岛崂山电子仪器总厂);恒温水浴器HH-8型(青岛聚创环保设备有限公司)。
1.2 实验方法
1.2.1 实验试剂
环己二胺四乙酸二钠溶液0.05mol/L;氨磺酸钠溶液6.0g/L;甲醛缓冲吸收储备液;碘酸钾基准溶液0.1000mol/L;甲醛缓冲吸收液;硫代硫酸钠标准储备液0.10mol/L;硫代硫酸钠标准溶液;乙二胺四乙酸二钠盐溶液;亚硫酸钠溶液1.0g/L;二氧化硫标准溶液,1.0μg/m L;盐酸副玫瑰苯胺储备液(PRA)2.0g/L;盐酸副玫瑰苯胺溶液(PRA)0.5g/L。
1.2.2 采样及样品保存
短时间采样:选用内装10m L吸收液的U型玻板吸收管,以0.5L/min的流量采样1h,吸收液温度保持在23~29℃范围内。
24h连续采样:选用内装50m L吸收液的多孔玻板吸收瓶,以0.2~0.3L/min的流量连续采样24h,吸收液温度应保持在23~29℃范围内。
1.2.3 步骤分析
1.2.3. 1 标准曲线的绘制
各取7支10m L具塞比色管,分A,B2个组,共14支,对应编号,A组按表1配置校准溶液系列。
在A组各管加入0.5m L氨磺酸钠溶液和0.5m L氢氧化钠溶液,B组各管加入1.00m L PRA。将A组各管的溶液迅速地全部倒入对应B管中混匀,立刻加塞放入到恒温水浴器中显色,溶液温度与室温不超过3℃。
在波长577nm处以水为参比量用10mm比色皿测量吸光度。
1.2.3. 2 样品测定
采集样品溶液应用离心分离浑浊物,放置20min使臭氧分解。
短时间采集的样品:样品溶液转移到10m L比色管中,用少量甲醛缓冲吸收液清洗吸收管,洗涤液滴入样品溶液,并用吸收液稀释至10m L标线。加入0.60%氨磺酸钠溶液0.50m L,摇匀。放置10min以除去氮氧化物的干扰,余下步骤同标准曲线。
连续24h采样采集的样品:样品溶液转移至50m L容量瓶中,以下步骤同上一步骤。
2 结果
2.1 校区内空气中的二氧化硫浓度时间变化规律
二氧化硫浓度的变化,校区内二氧化硫浓度的变化范围为31.10~39.87μg/m3,平均浓度为34.21μg/m3;D院二氧化硫平均浓度浓度最高,其浓度为38.87μg/m3;C院的二氧化硫的平均浓度最低,其浓度为31.10μg/m3,A院的二氧化硫平均浓度为32.83μg/m3;B院的二氧化硫平均浓度浓为34.03μg/m3(如图1)。
2.2 校区内空气中的二氧化硫浓度随空间变化规律
以D院为例,D院冬季的二氧化硫浓度最高,秋季的二氧化硫浓度有所下降,春季的二氧化硫浓度在与秋冬两季相比是最低的。大学内4个校区的二氧化硫浓度变化特征较为一致,均可分为3个阶段,其变化特征为低-高-中(如图2)。
2.3 环境空气质量标准
根据表4可知,二氧化硫(SO2)年平均浓度限值为20 g/m3、24h平均浓度限值为50μg/m3、1h平均浓度限值150μg/m3满足环境空气质量的一级标准,二氧化硫(SO2)年平均浓度限值为60μg/m3满足空气质量二级标准,1h平均浓度限值大于500μg/m3即为超标。
3 讨论与结论
由实验结果可知,佳木斯大学校园室外环境中的二氧化硫浓度的分布为一区D院平均为最高,D院主要分布为学生寝室和食堂,并曾有供热的锅炉房,锅炉燃烧所产生的大量污染物中也含有大量的二氧化硫,D院附近有多个居民区和俄罗斯风情夜市,其交通工具集中较多,汽车尾气排放量均比其他3个区域高,并且周围烧烤摊位也居多,烧烤摊位所需要燃烧的煤炭和居民生产生活中使用的天然气和含硫原料的使用也是导致D院环境中的二氧化硫浓度居高不下的原因。而一区A和B院的二氧化硫平均浓度居中,A院主要分布为学校的实验楼、教学楼和公园,教学实验中会使用含硫原料来进行实验,B院有食堂和浴池,虽然也会有含硫原料的燃烧,但与D院相比,附近居民区少且周围没有烧烤的摊位,因此A、B院空气中的平均二氧化硫含量比D院低。C院中有少量的宿舍和比较小的1个食堂,与其他院相比,空气中二氧化硫的含量会少得多。佳木斯大学校区内二氧化硫浓度均未超标,满足环境空气质量标准中二氧化硫的最高浓度一级标准,对于校园内二氧化硫的检测是具有其特殊意义的,故应给与充分重视,给学生一个环境良好、健康的学习环境。
参考文献
[1]肖胜会,黄丽.我国二氧化硫排放情况及控制措施[J].环境,2006(02).
[2]牟凤英.长期接触低浓度二氧化硫对工人健康的影响[J].预防医学论坛,2005(3).
[3]Angell J K,Seidel D,Benjey W G.Air resources laboratory[J].Bulletin of the American Meteorological Society,2002,83(4):521-536.
[4]Lin G Y.Oxidant prediction by discriminant analysis in the South coast air basin of California[J].Atmospheric Environment(1967),1982,16(1):135-143.
校园分布系统论文 篇7
随着我国各大高校数字校园的发展建设,网络信息安全问题已经成为了校园信息化建设中不可忽视的重点问题。为了解决校园网络信息安全问题,越来越多的现代信息安全技术被广泛应用于数字校园建设中,防火墙技术在网络安全防护建设中应用得最为普遍。但是,传统的边界防火墙技术存在性能较差和单点失效等明显弊端,更需要基于网络拓扑结构来实现防火墙安全策略。因此,分布式防火墙技术在这种背景下应运而生,分布式防火墙技术通过在某些受保护的主机上进行部署,以解决传统防火墙技术的瓶颈问题。本文主要对分布式代理防火墙在数字校园中的部署进行了方案设计。
2传统防火墙中存在的问题
(1)内部安全问题。传统的防火墙技术无法对内部数据进行安全监控,更无法实现出现在网络内部攻击的安全防护。(2)性能瓶颈问题。传统防火墙技术的性能较差,数据处理速度较慢,防护恶意攻击的安全功能不够完善。(3)单点失效问题。整个网络的安全防护全部依赖防火墙技术,一旦恶意攻击者翻越防火墙,或者防火墙配置出现问题,内部网络将完全暴露于攻击人员面前。(4)授权访问问题。由于网络环境非常复杂,很容易造成恶意攻击人员绕过防火墙设置直接与内部网络进行连接,给网络安全防护带来极大威胁。(5)端对端加密威胁。当基于新型网络协议进行数据加密时,传统防火墙技术经常会由于没有密钥而无法识别合计检查通过的数据包内容。(6)安全模式简单。传统防火墙技术的安全防护策略主要针对的是内部网络,内部网络中部署的主机全部采用相同的安全模式,很容易造成信息安全威胁。
3分布式代理防火墙的部署设计
3.1体系结构设计
本文主要基于Linux系统环境下,通过代理服务器部署防火墙策略,在代理防火墙基础上进行安全策略协商,以确保各个代理防火墙可以协同工作,对整个网络系统进行安全防护,构建分布式防火墙系统的原型。分布式代理防火墙系统结构如图1所示,采用对话控制方式的协调机制,具有典型分散型防火墙系统的部署结构。
3.2控制中心结构设计
控制中心主要负责实现资料收集、相互对话、日志管理和证书签发功能。控制中心的各个节点处都配置了防火墙的安全策略库、数字密钥库和数字证书等内容。控制中心的本质是CA认证中心,CA认证中心是分布式防火墙系统唯一授权和承认的数字证书签发机构。控制中心结构主要包括策略模块、日志模块、策略分析模块和策略协商模块。
3.3代理防火墙结构设计
代理防火墙的设计主要采用了分布式结构,以分担网络数据流量的方法减少每个网络节点承担的数据处理量。分布式防火墙的部署能够有效避免某个网络节点感染木马病毒而导致整个网络受到严重的安全威胁,每个网络节点必须针对需要经过的数据进行识别和检查。代理防火墙系统的体系结构包括通用层接口、IP过滤模块、代理服务程序、联动接口、冲突检测、网络解析、策略协商和日志管理等。接口层主要为用户使用管理进行支持,IP过滤模块负责对生成的日志信息进行保存,以记录网络访问地址。冲突检测模块负责检查各个数据输入接口与防火墙连接的位置是否存在异常情况。安全解析模块负责解析安全版图,将其转换成为系统可以识别和执行的形式。策略协商模块负责利用控制中心实现其他代理防火墙的安全防护策略的协同运行。
4结语
综上所述,由于各大高校校园网络建设规模非常庞大,网络结构也十分复杂,本文提出了代理防火墙的部署方案,主要利用控制中心对安全防护策略进行协商,但这也可能会造成系统性能降低等问题,在下一步的设计研究中应该增加多个控制中心,由每个控制中心负责承担部分代理防火墙安全策略的协商任务,再通过完善的数据通信机制使各个控制中心之间实现协商策略的交换。同时,还可以将控制中心的各项功能与代理防火墙功能结合,防止由于过于依赖策略中心给系统代理安全漏洞和威胁。
摘要：随着国家大力推进数字校园建设发展,校园网络环境中的信息安全问题日益凸显,如果不能解决信息安全问题,会严重制约互联网技术和计算机技术的应用发展。目前,在各种网络环境中,防火墙技术作为安全屏障可以有效实现网络信息安全,在网络安全防护中的应用越来越广泛。防火墙技术属于基于传统网络安全技术的一种新型安全防护手段,由于运行安全稳定、防护性能良好,已经普遍应用于私人网络与公共网络之间。本文在分析了传统防火墙技术存在的安全漏洞问题基础上,提出了分布式代理防火墙在校园网络中的部署设计方案,具有一定的理论指导意义。
关键词：分布式防火墙,数字校园,信息安全
参考文献
[1]杨帆.防火墙技术及其在校园网络安全中的应用研究[J].科技展望,2015,35:10.
校园分布系统论文 篇8
计算机的发展使得数据库技术也随之发展起来, 分布式数据库系统是集中数据的拓展, 其发展是建立在集中数据库与网络技术之间相结合的基础上。当前计算机体系的拓展与数据库技术的结合, 分布式数据库已经成为信息管理系统中不可缺少的重要基础系统。分布式数据库已经可以在信息处理的领域获得了较好的应用, 其技术特征是可以将系统单位分散到不同的部门, 允许各个部门将数据存储在本地的数据库中, 这样的就地存放与使用可以提高数据的反应速度, 降低通信系统的成本, 分布式数据库系统的数据根据不同的系统需求分布在不同的节点上, 因此数据库存划分问题, 即需要对数据库网络划分进行合理设置, 这样才能获得较好的相应机制。在分布式数据库系统中需要冗余, 在增加数据副本以提高整个系统本地数据处理的效率。通过也需要增加系统的运行性能与可靠性, 综合提高系统效率。但是数据的冗余必须关注一致性, 此时数据库会付出数据更新的代价, 所以在分布式数据库分配计划是应考虑综合性的方案。综合分布式数控的结特征, 以其建立的校园信息网其优势也较为明显, 其计算机资源可以共享;网络负担小;安全性较高;软件结构也可以合理设置。
2 校园信息分布平台的设计方案
2.1 数据逻辑性的划分
分布式数据库的逻辑划分是为了保证其功能与运行效率, 划分是对分布式数据库的一种分片设计, 分片设计主要是根据客户需求进行的, 有水平、垂直、混合、诱导等几种方式, 在校园的网络中应按照其应用特征进行选择。为了提高分布式数据库的可靠性, 需要将划分后的逻辑片段建立在某种场地上, 这样一旦出现一个场地的故障, 这个场地的数据因为其在其他场地上有副本存在, 整个系统故障消除后即可在这个场地恢复, 这样就减少了通信负担, 同时也可改善数据的可用性, 减少系统响应的耗时, 此时需要将某个场地上的常用数据进行直接存储, 并完成就近使用。分布式数据库中有多种方式可以适应需求, 在高校数据库使用中, 其特征是在某个时间段内会出现信息流高峰。信息的互访比较集中, 大量的信息查询同会集中在各自的场地上。针对校园网络的这个特征, 在设计中通常会考虑才混合方式来构建网络数据库的分布方式。也就是在设计中将信息平台中的数据按照不同到的部门与功能进行划分, 并使之形成若干的子集, 存储在各自本地的数据库服务器上, 然后在利用网络共享的技术形成多个副本完成共享, 并将副本存储在中心数据库服务器上, 不同部门之间的互访则在中心数据库中完成, 即对副本进行访问。
2.2 数据分布方案的确立
分布式数据库和集中式数据库是一致的都是由两个部分组成, 一个是关于应用而储备的数据集合, 即物理数据库, 这个部分是数据库的核心;另一个是相关的数据库结构的定义, 是全局数据分布和分布的描述, 也就是描述数据库。分布式数据库中的数据也可分为全局数据与分局数据。分局数据就是指提供本站点的辖区内的数据需求;全局数据则是指存储在各个点站内的通用数据, 即这些数据可以在多个点站内被全局浏览与应用, 其参与的是全局的应用。数据分布对整个数据库的性能和可靠性与效率的影响都很大, 因此在前面的分中所得出的校园数据特征就成为确定分布方案的基本点。
在校园中大部分数据都是根据校园信息的传递与使用特征而设计的, 信息互访仅仅集中在某个时段内, 即尤其学期性质。大量的信息在某个时间限定在各个校区。这时就可以提出一个适应策略, 各个校区数据服务器将被作为某个局域网络的节点, 在这个服务器上安装相应的数据库系统, 这个数据库内保存的是本区域内的数据集合, 不同校区之间设计有访问权限, 在访问中所共享的数据是核心数据库中的副本。通过分布式的事务和复制来保持数据的一致性, 同时中心数据库可以在不同的校区服务器上设定一定的关联权限, 只有注册用户才能进行相关的操作。这样的方案优势十分明显, 一则是可以减少本地网络的数据库工作负担, 减轻了节点之间的互访而形成的系统复杂性;一则即使整个系统中的某个小区服务器出现了故障不会影响整个系统的运行, 因为中心数据库会保持相应副本的完整, 为系统提供服务。因为各个校区子数据库中的数据都有备份, 所以可以保证系统的正常运行。
3 结语
综合的看校园信息化平台的特征是在不同的校区提供相应的数据服务, 因此在利用分布式数据库进行服务的时候应考虑到其特征。在设计解决方案的时候应采用混合式的结构模式, 这样才能保证校园数字化平台的高效与安全。
摘要：校园数字化平台需要数据在学期内的几个访问高潮中保证系统的稳定与安全, 因此在设计分布式数据库的形式选择上可以采用混合型方式, 对本地与中心数据库中的数据进行当地存放而副本集中的方式。
关键词：分布数据,网络技术,方案选择
参考文献
[1]杨碧梅, 卓娅.校园网站数据库设计与实现[J].中国科教创新导刊, 2011 (29)
[2]徐华明.充分发挥校园网络功能[J].基础教育参考, 2010 (22)
分布式系统中网络负载平衡的研究 篇9
关键词:分布式系统;网络负载平衡;动态负载平衡
中图分类号:TP393 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 06-0000-02
Research of Network Load Balancing in Distributed Systems
Pei Gang,Zeng Weidong,Deng Hairong,Su Baoxian
(95876 Troops,Shandan734100,China)
Abstract:Distributed systems can effectively reduce processing bottlenecks,which has strong fault tolerance has been quite extensive research and application.This paper introduces the definition of distributed systems and load balancing technology,which focused on the dynamic load balancing strategy.Finally,according to the characteristics of distributed applications,proposed a distributed system network load balancing solution,and gives the algorithm description and models.
Keywords:Distributed system;Network Load Balancing;Dynamic Load Balancing
网络负载平衡主要目的是降低任务平均响应时间,提高系统资源利用率。分布式系统的任务能够迅速和有效地运行,除了依赖于系统规模、各节点的运算能力和并行算法外,还包括对负载平衡的调度和管理。负载平衡是影响系统并行效果的一个非常关键的因素,因此,负载平衡问题对分布式系统的研究与发展具有十分重要的现实意义。
一、分布式系统
分布式系统在不同的文献给出的定义也不同,本文只选用其中的一种定义说法,其定义如下:一个分布式系统是一个对用户看起来像普通系统,然而运行在一系列自治处理单元(PE)上的系统,每个PE有各自的物理存储器空间并且信息传输延迟不能忽略不计。在这些PE间有紧密的合作。系统必须支持任意数量的进程和PE的动态扩展。
分布式系统要求的属性主要有以下几点:
1.任意数目的进程。每个进程也被称作一个逻辑资源。
2.任意数目的PE。每个PE也被称作一个物理资源。
3.通过消息传递的通信。这提供了比主/从方式更合适的合作式消息传递方式。
4.合作式进程。进程间以一种合作的方式交互,或者说多个进程用于解决一个共同的应用而不是几个独立的应用。
5.通信延迟。两个PE间的通信延迟不可忽略。
6.资源故障独立。没有任何单个逻辑或物理的资源故障会导致整个系统的瘫痪。
7.故障化解。系统必须提供在资源故障的情况下重新配置系统拓扑和资源分配的手段。
本文所讨论的分布式系统便是基于以上描述的。
二、负载平衡
(一)负载平衡产生原因及定义
分布式系统由于其任务到达的随机性,以及各处理结点处理能力上的差异,当系统运行一段时间后,某些结点分配的任务还很多造成超载,而另一些结点却是空闲的造成空载。如何避免这种空闲与忙等待并存的情况,从而有效地提高系统的资源利用率,减少任务的平均响应时间,这成为了负载平衡产生的原因。
负载平衡就是设法对己经提交给各结点的任务进行重新调度分配,并通过任务迁移,使各结点负载大致平衡,从而提高系统的资源利用率,减少任务的平均响应时间,达到提高分布式系统整体性能的目的。
负载平衡是一种负载分配技术,它试图平衡系统内所有结点上的负载,以使得系统内各个结点上的负载基本相等,但这种相等不是简单的任务数目相等,而是根据这些结点自身的性能综合得出的负载权值相等,因此需要根据系统内结点的负载变化进行任务的动态迁移。
(二)负载平衡的分类
负载平衡可以分为静态负载平衡和动态负载平衡两大类。
静态负载平衡就是根据过去的经验或系统本身信息收集,把外来的任务分配给各个结点,或对某些结点上的任务进行重新分配。静态负载平衡方法优点是实现简单,在一定的应用范围里具有优势,但其效率取决于对系统本身以及交互的任务是否有了解充分,如任务的执行代价和任务之间的通讯代价,处理机的性能以及硬件配置等。因为这些经验往往是不可能事先获取或不准确的,所以动态负载平衡是最常用的方法。
动态负载平衡主要用于任务不确定的情况,其决策取决于系统当前的状态,也就是说,系统可以根据当前的负载分布情况,对各个节点上的负载进行动态的调整,使超载结点上所分配的任务,通过通讯设备,迁移到轻载的结点上去,使之提高系统资源利用率,达到减少任务的平均响应时间的目的。相对于静态负载平衡,它具有更大的针对性和灵活性,可根据系统当前的负载状态有目的地进行负载平衡。
(三)动态负载平衡策略
动态负载平衡策略的就是决定超载结点如何去寻找一个空闲结点,然后将自己的新任务请求转发给空闲结点。目前常见的几种平衡策略主要有以下几个:
1.最快响应法。这样的定位策略是当一个节点超载时向系统内发布一条超载消息给所有节点,系统内的其他节点接收后立即对自己的负载状态进行查看,如果空闲就发出接受响应,平衡器记录结点本身到系统中各个结点所需的网络响应时间,将新任务分配给响应时间最短的结点。
2.最少连接法。最少连接法的平衡器记录当前所有结点的活跃连接,把新的任务请求发给当前连接数最少的结点。最少连接法是针对TCP连接的,由于不同任务对系统资源的消耗及利用差异会比较大,连接数量无法真实的反映应用负载情况,也就是说这种方法没有考虑到任务请求强度和服务器的性能。
3.最低缺失法。最低缺失法中的负载平衡器长期记录到各结点的请求情况,在进行平衡负载时,负载平衡器把新的任务请求发给记录里处理请求最少的结点。和最少连接法不同的地方是,最低缺失法记录的是过去的连接数,而不是当前的连接数,所以无法真实反映结点实时负载状况。
4.随机法。随机法给系统中各结点赋予一个由伪随机算法产生的值,具有最小或最大随机数的结点最有优先权。随机法实际上相当于无偏见的给各结点产生权值,每个结点都有可能获得最大的优先级。这也是一种机会均等的调度算法。这种算法和轮转法一样,需要在相同的结点环境中才能运行得最好。
三、负载平衡优化策略及模型设计
(一)负载平衡优化策略
负载平衡优化策略的目的是为了解决在任务迁移过程中所引起的抖动问题。抖动问题是指系统的某个结点超载时,需要定位查找一个空闲结点并转移自己的超载部分任务,查找定位结点不当就会产生抖动问题,超载的任务在转移到新结点后,发现新结点的负载能力有限而不得不将任务再次转移,多次反复转移增加了任务的执行时间,降低了系统的整体执行效率。
优化策略方法中引入了管理站结点,由管理站结点收集系统中各个结点的负载情况,并根据接收结点实时负载值,生成接收结点负载线性表,根据负载能力将接收结点进行排序,当结点超载时,由忙结点来顺序查找接收结点负载线性表,查找到第一个与自己直连的结点,然后转移超载部分任务。这样的策略方法保证了忙结点查找到的空闲结点最佳空闲结点,是当前接收结点中负载能力最强的结点,避免了转移到的新结点因为执行能力有限而再次转移任务引起的抖动现象。
(二)负载平衡策略算法实现
负载平衡策略重点是在启动策略、定位策略以及信息策略方面做以改进。负载平衡策略的目标是对系统中各结点负载能力进行更加有效地评估、及时准确的评价系统负载以及快速查找定位空闲结点以转移新任务,避免任务迁移过程中有抖动问题出现,从而减少任务平均响应时间,提高分布式系统整体执行效率。
负载平衡调度算法描述如下:
1.系统管理站周期性地启动运行动态负载值采集计算程序,根据收集到的各个结点自身的各项负载参数,计算出系统中结点的动态负载值 及实时负载值 。
则结点 转变为发送者,在管理站的结点负载信息表(LIT)中备份记录,同时由管理站将结果返回给系统中各个结点的结点负载状况表(LST)。
ELSE
则结点 转变为接收者,在管理站的结点负载信息表(LIT)由备份记录,同时由管理站将结果返回给系统中各个结点的结点负载状况表(LST)。
Endif
Endif
2.管理站根据计算后的结点的实时负载值 降序排列结点编号,生成接收结点负载线性表,并且保证管理站所保存的接收结点负载线性表永远是最新的。
3.对系统中任意一个结点 ,新任务请求到达时,
DO
查询自身结点负载状况表(LST)
If结点为接收结点
则接收任务请求
EISe
结点为发送结点,顺序查找管理站中的接收结点负载线性表
If
找到一个与自己直接相连的结点 ,将任务请求转移给结点
EISE
等待
Endif
Endif
Enddo
4.继续转1重复操作。
对系统中每一个结点,有任务到达时读取该结点自身保存的结点负载状况表(LST),如果结点为发送者结点,则由定位查询模块寻找可以接收任务的空闲结点,之后结点任务迁移模块将新到达的任务迁移到负载较轻的结点,直到所有结点都不超载,从而达到负载平衡的效果。
(三)负载平衡系统的模型设计
负载平衡系统的主要由普通结点和管理站结点组成。普通结点包含了任务迁移模块、定位查询模块、通信模块和负载信息存储模块。管理站结点中有通信模块、结点负载信息收集计算模块和接收结点负载线性表生成模块。管理站结点是系统中性能相对较高的结点它不接收执行任务,只负责定期收集并计算系统中各个结点的负载信息,根据收集来的负载信息、将接收结点的信息提取出来,并根据接收结点的实时负载值来构造接收结点负载线性表。
负载平衡系统模型如下图1所示:
图1负载平衡系统模型
结点负载信启、收集计算模块:负责周期性的收集各结点负载信息并计算各小结点的动态负载值和实时负载值。
定位查询模块:结点超载时,由定位查询模块通过通信模块与管理站通信,并顺序查找接收结点负载线性表,寻找可以转移自身任务的空闲结点。
任务迁移模块:在定位查询模块定位到可以转移任务的空闲结点后,负责任务转移工作。
负载信启、存储模块:存储结点自身负载信息。
接收结点负载线性表生成模块:管理站根据系统甲接收结点的实时负载值构造接收结点负载线性表,以供超载结点查询访问。
四、结论
网络负载平衡是分布式系统性能优化的关键,负载平衡的好坏直接影响到整个分布式系统的运行效率。本文在动态负载平衡策略的基础上,提出了一种分布式系统负载平衡优化策略,并给出了其算法描述和模型。本文所提出优化策略的是一种较为理想、相对完善的分布式系统网络负载平衡解决方案,具有一定的理论和现实意义。
参考文献:
[1]王友良,叶柏龙.分布式系统甲动态负载平衡的研究.科学技术与工程,2005,9
[2]张宇晴,佟振声,胡旦华.分布式系统中动态负载平衡算法的研究.计算机仿真,2003:20(9)
[3]陈志刚,曾志文.中间应用服务器动态负载均衡的物理模型,计算机工程,2001:1(1)
作者简介:
分布系统程序化设计 篇10
1 分布系统应用范围
分布系统的组成:分布系统是由天线、馈线、耦合器、功分器、合路器、电桥、衰减器以及干线放大器等器件组成。
分类:从器件组成分为:无源分布、有源分布、光缆分布和泄露电缆分布方式及混合分布方式;从应用环境分为:室内分布系统、室外分布系统;从信源角度看分为:与直放站配合的分布系统、与微蜂窝配合的分布系统、基站直接耦合的分布系统。
使用范围:室内分布系统多用在宾馆、写字楼、政府机关、酒吧、洗浴、电梯、商场、超市等场所。室外分布系统多用在住宅小区、大学城、大型厂区、商业区等场所。
对于小型场所多采用直放站配合分布系统的解决方案;对于话务量较高的地区,为有效吸收话务量,降低周围基站的话务负荷,可采用微蜂窝设备配合分布系统的网络覆盖解决方案;对于高话务量地区可增加基站设备,采取直接耦合方式的分布系统解决方案。
2 分布系统程序化设计
首先根据用户投诉、网络覆盖需求等因素,去优化站点进行现场勘察及测试,初步确定分布系统结构,选取覆盖区边缘场强值、衰落余量等参数,应用覆盖预测算法及电磁辐射算法确定天线位置及输出口功率的设定;根据分布系统的结构构建主线及支线模型;通过支线上的天线输出口功率值范围,应用分布系统程序递推算法进行试算,确定支线设备型号;同样确定主线上的设备型号;通过主线、支线的功率计算,考虑支线入口功率在两者计算中存在差值,需进行支线与主线天线口功率的重新匹配,再判断天线口功率是否满足要求,若不满足则修正分布系统结构,若满足则根据计算结果选取设备,如无设备需修改分布系统结构,选取完设备后,还应进行分布系统对基站干扰的测算,若对原基站干扰较大,需更改方案,如干扰可忽略则程序结束,方案确定。
分布系统程序化设计详见图1。
流程中的覆盖预测算法,主要需考虑室内或室外的路径损耗,及相应的衰落余量设置。室内、室外采用的路径损耗公式如下。
室内:PL900(d)=31.5+10×nlgd+FAF
其中:PL900(d)为路径d的总损耗值,单位为d B。
d为路径,单位为m。
n为同层损耗因子,通常取值范围为1.6~3.3。
FAF表示不同层路径损耗附加值,取值范围为10~20d B,同层取0。
室外:PL=-27.56+20lg D+20lgf
其中:PL为自由空间路径损耗值,单位为d B。
D为路径,单位为m。
f为频率,单位为MHz。
流程中的电磁辐射算法采用点源的功率密度公式计算,根据国标GB8702-88《电磁辐射防护规定》,公众照射在一天24小时内,环境电磁辐射的场量参数在任意连续6分钟内的平均值应满足功率密度<0.4W/m2(频率为30~3000MHz)。
有源设备(如干线放大器、直放站等)在分布系统应用,势必会对原有信源基站产生底噪声抬升,因此分布系统的方案设计应对原有基站进行干扰分析,即上行链路的干扰分析,涉及的参数主要有系统热噪声、设备的噪声系数、设备上行增益以及链路损耗。
3 核心模块模型建立
分布系统程序化设计的主要核心是将方案构建成标准模型,然后采用程序递推算法确定信源的输出功率。
不同的房屋结构、不同规模的优化区域,采用分布系统的方案将有所不同。如何将复杂的结构建立成一个标准模型来计算是分布系统程序化、电算化的关键,通过结构分析建立标准模型如图2。
将模型分成n个阶段,每个阶段定义4个状态点1(i)、2(i)、3(i)、4(i),其中状态1(i)表示第i阶段的输入口功率,2(i)表示第i阶段的输出口功率,3(i)表示第i阶段的耦合器的耦合口输出功率或功分器的输出口功率,4(i)表示第i阶段天线输入口状态。
耦合器件各端口功率的关系如下:
耦合器耦合口输出功率=输入功率-耦合度-插入损耗
耦合器输出口输出功率=输入功率-耦合损耗-插入损耗
功分器件各端口功率的关系如下:
功分器每个输出口的输出功率=输入功率+分配比-插入损耗
由以上公式可以建立1(i+1)与3(i)、1(i+1)与2(i)之间的关系等式,另外从模型图中可以看出2(i)与1(i)、3(i)与4(i)之间仅相差两状态点之间的馈线损耗。通常选用1/2”馈线百米损耗7d B,7/8"馈线百米损耗4 d B。
由此在初选器件的前提下,根据网络需求假设末端天线口的功率(C(0)点),便可递推到2(n+1)点功率,若在此点接有源设备(干线放大器或直放站),便可提出相应设备的功率输出需求,从而得到相应的设计方案。
4 分布系统器件使用说明
分布系统所使用的器件主要有:天线、耦合器、功分器、合路器、电桥、衰减器、馈线、直放站、干线放大器等等。
天线的类型较多,有全向天线、定向板状天线、抛物面天线、八木天线、美化天线等,不同类型的天线性能不同,有各自的应用范围,在工程中需灵活运用。
耦合器、功分器有微带和空腔两种,其耐压等级不同;另外不同厂家有不同型号的器件,在工程中应对照使用,对于基站直接耦合应采用大功率耦合器。
合路器主要应用在不同系统的信号合并,同系统信号合并多采用电桥。
直放站(包括无线直放站、光纤直放站、移频直放站)、干线放大器应注意设备的输入功率、输出功率、增益。过高的信号输入功率会损害设备,而过低的信号输入将无法达到设备指定的最大功率输出。为减少噪声积累过多,在方案设计中干线放大器不要级联(串联)。
方案中应合理的使用衰减器,既要确保有源设备合理的功率输入,又要避免不必要的功率损耗。
目前在工程中所采用的馈线主要为1/2”和7/8”两种,在工程中应根据工程的可操作性及方案的合理性进行选用。另外对于工程安装中的复杂情况还会少量采用8D电缆替代上述馈线,因8D电缆损耗较大,不建议大量使用。
5 工程应用