分布式计算现状及关键技术研究

摘 要：分布式计算技术旨在集结互联网中的一些可用闲置资源，利用这些闲置计算机来实现庞大、复杂的计算工程和数据处理工作。是当今社会信息技术飞速发展的必然产物，是互联网方向的重点研究课题之一，合理、有效的利用分布式计算技术能够降低计算运维成本、合理分配网络闲置资源。本文从分布式技术的发展现状出发，分析了分布式计算技术存在的优势及不足，并重点分析了分布式计算中的一些关键性技术，对于读者研究分布式计算技术具有一定的理论指导意义。

关键词：分布式计算；发展现状；关键技术

中图分类号：TP309 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 10-0047-02

一、引言

分布式计算技术是当今信息时代发展的重要产物之一，它允许计算机设备同时开启多项服务并通过网络实现多台计算机的数据通信。分布式计算目前的主要研究领域大致分为分布式计算环境研究和分布式操作系统研究两个方面。随着互联网技术的广泛应用和发展，目前已逐渐形成以网络数据通信平台为中心的数据传输方案，分布式计算模型因此得到了较大程度的推广。在近年来的发展和变革中，已逐渐形成以中间件技术、点对点技术、网格化技术以及WEB Service技术为核心的系统化体系结构模型。以上各项关键技术在长期的应用中得到了用户的认可，也为推进分布式计算技术发展发挥了一定的推动作用。

二、分布式计算技术研究现状分析

分布式计算技术是计算机发展过程中产生的一项科学技术，主要工作原理是通过多台计算机的分布式连接实现数据的综合处理，旨在通过多台计算机的强大的工作能力来分解复杂问题，解决一些计算难题。分布式计算技术的具体特征表现如下：首先，分布式计算能够合理分配计算内容，实现多台计算机共同工作，节约设备成本，提高工作效率。其中最核心的内容在于能够为计算程序寻找最合适的计算机来完成工作。目前，计算机领域内关于分布式计算的技术已有数百种之多，但多数并没有密切的联系，这种缺乏系统管理和统一行业规定的技术并不利于日后的广泛发展。另外，分布式计算技术主要是通过科学算法的研究，形成一种独特的计算模型，确保其超长的数据处理能力，这种发展规律导致大多数用户只单纯研究如何集结更多闲置计算机来完成实际数据的处理，并没有考虑如当某些计算机丧失处理能力后的数据归属问题。那么，就要求研究者对分布式计算技术进行更加深入、系统的研究，目前，通过虚拟网络运营机制来实现大批量数据的共同处理以及如何实现用户间数据的高速共享以初具规模。如何更大规模的集结剩余计算力量、如何科学系统的管理共享数据资源、如何更大程度的节省计算资源成本成为当今社会研究分布式计算技术的重要课题。

在近十年间的研究和发展中，分布式计算技术已在不同行业得到广泛的应用，一些关键技术也已逐渐走向成熟，并能够适合当今科研领域的大规模数据应用。从分布式计算技术的发展现状来看，我国当前的研究水平和研究能力较国外还存在一定的差距，虽然中国拥有数额最大的计算机用户群，但真正能够应用和了解分布式计算技术的用户却表现相对单薄，大多数用户只将计算机相关技术作为日常生活、办公的一种工具，没有实际考虑更深刻的含义，仅有一些科研单位和高等院校对分布式计算技术进行了课题立项研究。这点于计算机技术相对发达的国家相比存在明显的差距。

三、分布式计算关键技术研究

（一）中间件技术

顾名思义，该项技术的核心在于中间连接方面，所谓中间件则是指连接计算机应用程序与计算机系统的中间环节。也可以将其认定为计算机操作系统的一方面内容，用户主要通过多个中间件的连接形成一个有机的运行平台来实现数据通信。它是发现较早的一项分布式计算技术。其中太阳公司、贝尔实验室以及IBM公司对其开启了中间件技术研究的先河，在近年的不断变革和应用中，移动型中间件、自适应型中间件以及数据型中间件均是这段时间的产物。利用中间件技术现已开发出多项不同类型的通信产品。这项技术作为分布式计算的基础应用在优化计算机通讯能力方面做出了突出贡献。

（二）网格化技术

网格化技术是当今社会研究最为广泛的分布式计算技术之一，旨在通过对区域进行类似“网格”式的画法来形成数据的分布式管理。主要通过集结不同地区的空闲计算机软硬件资源来构建一个庞大的异构性网络结构，来实现不同区域、不同系统、不同协议之间计算机的数据处理问题。通过这项技术的应用使得应用者如同在一台计算机办公那样利用多台计算机完成内容庞大的数据处理工作。从一定程度上来讲，网格化技术不仅能够满足庞大、复杂的计算工作量，而且能够解决区域化的界限，合理利用闲置资源。在一定意义上显示了计算共享和统一管理。这也是网格化技术应用广泛的关键所在。

网格化技术具有多种体系结构形式，其中最为著名的则是五层沙漏式结构形式，依次为服务构建层、数据连接层、数据资源层、数据汇集层以及数据应用层。自上而下形成了有序的数据服务传输模型。另外，一些研究机构为了更加合理的节约成本，将沙漏式体系结构进行了优化整合，形成构建层、中间层和应用层为主的三层架构形式。构建层处于体系结构的最低端，主要负责分配给不同区域的可用计算机计算资源的工作，中间层则通过对底层资源的协议传输来避免异构计算机在进行数据处理时产生的麻烦，中间件技术也可以看做这层的具体实现原理之一。应用层则是通过统一的管理平台来协调、管理构建层的各项数据处理工作，使得整个分布式计算工作能够顺利、有序的完成。

（三）点对点技术

点对点技术是计算机网络中比较成熟技术之一，在对等网络中具有广泛的应用，这项技术没有客户端、服务器端的明确划分，在网络节点中的应用以及地位完全相同，这种技术能够实现数据资源的相互访问和共享，无需通过计算机软件来实现数据转换，降低了数据对服务器的依赖程度，同时也提高了数据传输的各方面性能。当然，这项技术在处理一些复杂性问题时也会表现力不从心。例如数据搜索速度相对缓慢等问题，点对点技术只单纯提供目录索引，在进行实际搜索时也只针对源地址和目录进行简单的索引并直接将结果返还给搜索用户，当面对热点资源时，数据传播速度较快，而遇到冷门信息时将不能完成数据传输。也就是说这项技术只能在资源有源提供的时候才能够完成传输，又由于数据承载点不一定是专业服务器，一旦计算机下线就会降低传输速率。在经过长时间的应用和发展后，多点传输技术在一定程度上减少了这种技术的弊端，多点传输技术能够将资源分割成多个资源数据包，并根据不同编号实现多台计算机数据传输服务。这种方式也就代表着节点越多，传输越快。

（四）云计算技术

云计算技术是在分布式计算技术经历了长时间发展后的技术产物，它的提出改变了人类对传统计算机计算模式的认识，也将当今社会对分布式计算研究推向了另一个历史高潮。它的原理在于将庞大的计算机处理程序进行多个小程序的分解，并在整个互联网中寻找合适的承载计算机，当整个计算完成后将最终结果传递给用户。众所周知，云的形成是由大气层众多细微颗粒分子集结在一起形成的，利用这种方式可以将多台计算机集结在一起，形成庞大及计算机网络完成复杂计算。向google、baidu这类搜索引擎的应用原型就是云计算技术。目前，这项技术已在一些医学处理、图谱识别方面得到广泛的应用。

四、总结

分布式计算是当今社会信息技术飞速发展的必然产物，是互联网方向的重点研究课题之一，合理、有效的利用分布式计算技术能够降低计算运维成本、合理利用网络限制资源，数据研究证明，全球每天闲置的可利用资源非常庞大，集结这些闲置资源能够进行更加广泛的科学研究，这项技术发展前景也十分乐观。我国最为计算机应用人数最多的国家，闲置资源相对较多，积极研究分布式计算技术，对于解决我国科技落后的现状具有重要的指导意义。

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