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分布式计算机软件架构现状及未来发展趋势研究

来源:知库网
分布式计算机软件架构现状及未来发展趋势研究

米晨

(92228 部队,北京 100072)

摘要:随着人类进入到“互联网+”时代,分布式管理系统得到广泛应用,开发了人力资源管理系 统、智能电网管理系统、电子商务管理系统、网络银行管理系统等,有力地促进了人类工作、生活 和学习的便捷性。分布式管理系统开发过程中,选择一个好的系统架构非常关键,目前常用的分布 式计算机软件架构包括客户机/服务器(C/S)、浏览器/服务器(B/S)和云计算,可以实现网络化逻 辑业务处理,提供一个共享的数据服务平台。随着人工智能等技术的发展,未来分布式软件架构发 展趋势是智能检索化、并发处理化,更好地满足软件可扩展性、可移植性和安全性需求,具有重要 的作用和意义。

关键词:分布式管理系统;客户机/服务器;浏览器/服务器;软件架构;云计算

1概述

软件架构是一个分布式管理系统的框架,其可以有

友好的运行界面,用户在界面中输人逻辑业务请求,将 其发送给服务器,服务器按照程序语言的语法规则实现 信息解析和处理,将处理结果封装在一起发送给客户 端。客户机/服务器是第一代分布式互联网软件架构, 其应用的时间最长,使用的次数最多,依然是当前主流 大型分布式管理系统的常用架构。2.2浏览器/服务器架构设计

随着互联网技术的发展,客户机/服务器架构已经 无法满足应用软件需求,比如基于该架构的软件需要安 装一个客户端,非计算机专业人才就无法安装,系统升 级时还需要重新安装客户端,不利于软件普及和推广[3]。 因此,为了提高应用软件的普适性,软件设计师提出了 浏览器/服务器架构,将分布式管理系统划分为浏览器、

Web服务器、数据库服务器3层。用户只需要知悉分布

效描述软件的每一个组成对象,勾勒各个组成对象之间 的连接通信结构。软件架构是系统开发的基础,随着分 布式系统的功能越来越多,功能组成连接结构也变得更 加复杂,常见的开发技术多利用自顶向下的模块化原 则,将分布式管理系统划分为多个子功能,按照软件 架构设计好的框架组装在一起,可以将每一个模块功 能有效集成,确保分布式管理系统的运行可靠和稳 定,具有较强的可扩展性和可移植性[|]。基于多年的工 作实践,详细地描述当前主流的应用系统架构,分别 是客户机/服务器(C/S)架构、浏览器/服务器(B/S) 和云计算架构,其次是针对计算机软件架构未来发展 趋势研究和展望,进一步提高分布式软件的设计的完 整性、有效性、可移植性和可扩展性,具有重要的作 用和意义。2

分布式计算机软件架构发展现状

客户机/服务器(Client/Service, C/S)架构是最早使 用的一种软件设计模式,其主要包括两个关键组成部 分,分布式客户机和服务器[2]。基于客户机/服务器架构 的分布式管理系统需要在用户方安装一个客户端,客户 端嵌人了 TCP/IP协议,利用该协议可以与服务器实现 数据通信,能够远程访问Web服务器及数据库服务器。 服务器端可以实现业务解析、数据加工。客户机/服务 器架构能够为分布式管理系统提供一个设计精美、操作2.1客户机/服务器架构设计

式管理系统Web服务器地址,将其输人到IE浏览器, 即可实现登录、认证和操作。Web服务器可以在IE浏 览器上利用表单功能显示一个交互界面,用户只需要在 该界面中输人逻辑业务请求,Web服务器完成信息解析 之后,如果请求中不包含数据处理,将处理结果封装起 来反馈给IE浏览器;如果请求中包括数据处理,Web 服务器将其发送给数据服务器,实现数据的添加、删 除、修改或查询,并且将结果反馈给Web浏览器,Web 浏览器将处理结果封装在一起,反馈给IE浏览器。如 图1所示。

收稿日期:2018-01-17

2018.04

V

电B纗程技巧与维护

实用第一 /智慧密集

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图1浏览器/服务器/数据库服务器架构

2.3云计算架构设计

软件架构设计的主要目标是在有限的硬件部署环 境限制下,尽可能地部署较多的应用程序,同时支持 数以亿计的用户能够实现并发访问。随着分布式管理 系统的部署,互联网承载的用户越来越多,处理的数 据也急剧增加,因此在满足未来软件功能的条件下, 人们提出了新型的软件架构,也即是云计算架构[4]。 云计算架构是一个矩阵式的系统部署平台,集成了多 种新型技术,包括分布式计算、并行计算、效用计 算、网络存储、虚拟化、负载均衡等,能够满足功能 复杂、用户量大的系统设计和部署。云计算主要可以 划分为以下几个层次,分别是基础设施即服务、平台 即服务、软件即服务,实现了硬件设备按需分配,平 台资源租赁操作,软件个性化定制等,满足数以亿计 的政企单位需求。云计算架构可以为用户提供设计精 良的软件平台,自动化地分配带宽资源、CPU资源、 存储资源,实现多用户的并发访问。云计算能够为用 户提供一个集群节点,在处理过程中能够收集每一个 节点的处理结果,实现云服务架构的底层交叉,尽可 能地简化云服务架构的底层负载,减小应用软件开发 人员部署、测试和运行的工作量,能够实现数据分布 存储、数据高速通信、高容错处理的功能'云计算最 为关键的技术为虚拟化,利用虚拟化可以将用户的软 件与硬件设备进行独立化、抽象化,按照优先级响应 方法、轮转法、先进先出等调度模式加快数据处理速 度,提高硬件设备的利用率和系统可移植性。如图2 所示。

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资源分配

负载监控

分布计算并行计算负载均衡消息传输

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虚拟化

V共享化

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图2

云计算软件系统架构

3

分布式计算机软件架构未来发展趋势

随着人工智能、机器学习等技术的发展和改进,未

来分布式计算机软件架构将向着智能计算方向发展。同 时,随着物联网、车联网、互联网的发展,人们迈入到 了万物互联、万物互通时代,传统的数据库文本、图 像、视频等信息进行有效的处理,但是随着人类客观世 界的对象信息化操作,越来越多的信息保存在数据库 中,比如地理位置信息、建筑模型信息、动物模型信 息等,为了提高对这些信息访问的便捷性,亟需针对 每一种分布式计算机软件进行细分,以便能够保证这 些数据的快速、并发、可靠、安全共享[6]。未来分布式 计算机软件架构设计发展趋势及方向主要包括以下几个 方面:

(1)

智能化。目前,云计算将分布于网络各处的计

算机连接在一起,实现了全网信息共享,也促进了应用 软件的智能化。因此,为了满足人们的多样化需求,分 布式管理系统架构也亟需变得更加智能化。分布式管理 系统架构可以引入机器学习、人工智能、模式识别等技 术,比如引入神经网络,可以有效地针对分布式管理系 统架构进行分析,识别各类型的智能数据,针对这些数 据进行分析和操作,将其提供给用户。

(2)

实时化。随着应用软件的普及,越来越多的应

用软件对实时性要求变得更高,比如交通应急系统、银 行现金管理系统等,这些系统都要求分布式管理系统架 构处理具有实时性、快速性,以便能够满足数据调度、 访问响应速度的要求。

(3)

分布式。目前,利用混合式系统架构组建的大

数据中心也越来越多,大数据中心最为关键的应用就是 为分布于各地的用户提供数据支持,因此混合式系统架 构也需要具有分布式处理能力。分布式系统架构能够将

一个数据库自顶向下划分为多个部分,利用计算机网络 连接在一起,同时为用户提供一个透明化的服务。4

结语

分布式管理系统软件功能丰富、应用领域广泛,因 此分布式管理系统架构也越来越难设计,其需要充分 地考虑分布式管理软件的功能模块、应用场景、覆盖 范围等多个因素,以便能够确保分布式管理系统通信 负载均衡,应用功能健全,同时还需要降低用户的软 件开发成本,根据用户的需求分配存储、CPU、通信资 源,利用虚拟化技术实现强大扩容化操作,提高了分 布式管理系统的并发性,远超过客户机/服务器、浏览 器/服务器两种架构模式,逐渐成为分布式管理系统的 主流架构。

参考文献

[1]周志强.野互联网+冶时代应用软件架构现状与发展

趋势研究[J].科学技术创新,2017, (25).(上接第66页)

行集成,如Web页面等。

(2) 功能集成

功能集成是对集成系统本身的粗整合,就是某应用 系统的某个功能被另一程序调用,在一定程度上也是一 种程序的集成,对于单一应用程序直接调用另一程序进 行集成,其实现主要依赖于两个系统要采用统一的调用 标准和接口。Windows系统中的COM其实就是一种功 能集成。

(3) 数据集成

数据集成就是要实现多个应用系统间的数据与信息 的共存共享,其关键是各个应用系统所使用的数据库类 型,集成时根据这些数据库制定其间数据交换的接口标 准和规范,从而实现应用系统间数据层的互通互联。

(4) 服务集成

服务集成就是要为各个应用系统提供统一的服务, 如工作流、消息流等。服务集成的关键是各应用系统之 间要采用统一的协议和服务标准,比如,要实现消息流 的集成,就要选择一种消息流服务。

(5) 业务集成

业务集成是基于流程和业务的最高层次的应用集 成,其基础是基于要素与业务架构对业务系统的整合与 集成。在统一的组织机构和业务场景上将所有的应用及

[2] 崔天慧,刘海见.基于B/S架构的人事信息管理系

统[J].信息通信,2017, (4) : 111-112.[3]

盛智勇,安颀,曲洪权,等.基于C/S架构的光纤 智能预警系统的软件设计[J].吉首大学学报(自 然科学版),2017, 38 (5) : 29-34.

[4] 解文涛,王锐,徐募.高可靠分布式容错计算机架

构的研究[J].计算机测量与控制,2016, 24 (8): 161-164.[5]

刘昤昤,张永伟.基于Hadoop架构的国产化分布 式集群平台[J].指挥信息系统与技术,2017, 8(4) : 33-37.[6]

王金海,黄传河,王晶,等.异构云计算体系结构 及其多资源联合公平分配策略[J].计算机研究与 发展,2015, 52 (6) : 1288-1302.

数据贯穿于应用系统之中,以满足业务的整体运作、信 息综合、统一管理及流程连接等各方面的要求。4 结语

虽然使用软件开发工具更加快捷高效,但是开发一 个成熟的企业级应用系统至少得编写20%的代码。许多 小型软件公司都是购买这种开发平台进行业务系统的开 发,而且越来越普及。从我国高校计算机软件开发技术 的整体、全局和发展的角度看,在高校普及这种开发平 台也非常有意义。从企业信息化发展的角度,建议有一 定开发基础的企业也购置这种软件开发平台,彻底实现 自我掌控、随需而变的信息化目标。

参考文献

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邓勇.计算机软件开发技术的发展趋势与应用分析 顾春红,于万钦.面向服务的企业应用架构[M]. 邓劲生,郑倩冰.信息系统集成技术[M].北京: [J].电子世界,2015, (16) : 172-173.北京:电子工业出版社,2013.清华大学出版社,2012.

[4] 郑建德.软件系统架构与开发环境[M].北京:机

械工业出版社,2013.

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电B纗程技巧与维护

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