[發(fā)明專利]基于ZeroMQ的多機(jī)分布式計(jì)算的通信框架設(shè)計(jì)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810383005.5
• 申請(qǐng)日: 2018-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN108696578A
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱彥飛;戴偉;王鋒;鄧輝;張曉麗;衛(wèi)守林;羅靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L29/08
• 分類號(hào): H04L29/08;H04L29/06;H04L12/26
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉及一種基于ZeroMQ的多機(jī)分布式計(jì)算的通信框架設(shè)計(jì)方法，屬于分布式計(jì)算系統(tǒng)領(lǐng)域。本發(fā)明的步驟是：第一步測(cè)試分析ZeroMQ官方單機(jī)多線程MT分布式計(jì)算模型，再基于MT模型設(shè)計(jì)不同地理位置的多機(jī)分布式計(jì)算框架模型，并針對(duì)網(wǎng)絡(luò)變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，再加入負(fù)載均衡關(guān)鍵技術(shù)；第二步再在該多機(jī)模型的基礎(chǔ)上，用消息中間件技術(shù)ZeroMQ實(shí)現(xiàn)該框架模型中各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)；之后在同一局域網(wǎng)中5臺(tái)服務(wù)器上測(cè)試運(yùn)行，最終實(shí)現(xiàn)基于ZeroMQ的多機(jī)分布式計(jì)算中通信框架的技術(shù)創(chuàng)新。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)一個(gè)在多個(gè)服務(wù)器和多個(gè)客戶端上運(yùn)行的分布式計(jì)算通訊框架，并能包含數(shù)據(jù)冗余及負(fù)載均衡等相關(guān)功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于ZeroMQ的多機(jī)分布式計(jì)算的通信框架設(shè)計(jì)方法，屬于分布式計(jì)算系統(tǒng)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

根據(jù)分布式計(jì)算系統(tǒng)的起源，最先2002年以前芯片上的晶體管集成密度成指數(shù)上升，性能保持1.5倍增長(zhǎng)，但是漸漸的隨著晶體管密度的上升，空氣散熱已經(jīng)無(wú)法解決散熱問題，芯片制造商提出與其制造出單塊性能更快的芯片不如在單塊芯片上集成更多的計(jì)算核心—由此出現(xiàn)了多核CPU。從多核CPU的出現(xiàn)引出了單機(jī)的并行計(jì)算以及我們現(xiàn)在普遍涉及的分布式計(jì)算和云計(jì)算。由于隨著計(jì)算機(jī)性能的一步步提高，信息技術(shù)的快速發(fā)展，人們產(chǎn)生的數(shù)據(jù)越來(lái)越多，人們已經(jīng)進(jìn)入了大數(shù)據(jù)時(shí)代，從而每天從人們產(chǎn)生的這些龐大的數(shù)據(jù)中尋找有用的信息及相關(guān)的天文和科學(xué)計(jì)算成為促進(jìn)分布式計(jì)算和云計(jì)算的快速發(fā)展的動(dòng)力。人們也借助信息技術(shù)的快速發(fā)展通過海量的數(shù)據(jù)攻克了許多由于前人因?yàn)橛?jì)算能力有限而無(wú)法解決的問題。而且由于分布式系統(tǒng)的快速發(fā)展，從而使得把大數(shù)據(jù)處理相關(guān)技術(shù)變得非常親民，讓更多企業(yè)客戶使用分布式系統(tǒng)可以處理高并發(fā)請(qǐng)求響應(yīng)以及海量數(shù)據(jù)等。讓更多企業(yè)客戶體驗(yàn)到了分布式系統(tǒng)帶來(lái)的便利。

隨著分布式計(jì)算系統(tǒng)和從海量數(shù)據(jù)中獲得有用信息的互相促進(jìn)與發(fā)展，雙方都在信息技術(shù)中硬件系統(tǒng)的支撐下得到了跨越式的前進(jìn)。由于分布式計(jì)算系統(tǒng)是由多臺(tái)計(jì)算機(jī)和通信的軟件通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接而成。正因?yàn)榉植际较到y(tǒng)時(shí)建立在網(wǎng)絡(luò)之上的軟件系統(tǒng)，所以分布式系統(tǒng)具有高度的內(nèi)聚性和透明性。而且分布式系統(tǒng)可以應(yīng)用在不同的工作平臺(tái)上如PC機(jī)、工作站、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)上。

分布式系統(tǒng)最大的特點(diǎn)之一是可擴(kuò)展性，它能夠適應(yīng)需求變化而擴(kuò)展，應(yīng)對(duì)企業(yè)的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)而帶來(lái)的計(jì)算需求可以通過增加服務(wù)器的數(shù)量來(lái)增強(qiáng)分布式系統(tǒng)的整體處理能力。分布式系統(tǒng)的核心理念是讓多臺(tái)服務(wù)器協(xié)同工作，完成單臺(tái)服務(wù)器無(wú)法處理的任務(wù)。尤其是高并發(fā)或者大數(shù)據(jù)量的任務(wù)。分布式計(jì)算系統(tǒng)是由獨(dú)立的服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)的松散耦合組成的。每個(gè)服務(wù)器都是都是一臺(tái)單獨(dú)的PC機(jī)，通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)連接而成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間通訊有一定的網(wǎng)絡(luò)開銷，所以要盡可能的減少節(jié)點(diǎn)之間的通訊，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)傳輸之間的瓶頸，所以提升每個(gè)服務(wù)器性能對(duì)于整體提升分布式系統(tǒng)的計(jì)算能力效果不大，因此分布式系統(tǒng)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)一般不采用高性能服務(wù)器，而是采用性能一般的普通PC服務(wù)器，提升分布式系統(tǒng)的整體性能要通過橫向擴(kuò)展即增加服務(wù)器數(shù)量，而不是縱向擴(kuò)展即單個(gè)節(jié)點(diǎn)的服務(wù)器的性能。

分布式系統(tǒng)另一個(gè)最大的特點(diǎn)是廉價(jià)高效，由成本低廉的PC服務(wù)器組成集群，在性能方面能夠達(dá)到或超越大型機(jī)的處理性能，但是在成本上遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于大型機(jī)。這也是分布式系統(tǒng)最吸引人之處。

但是分布式系統(tǒng)也有它的缺點(diǎn)存在，如：

1.故障排除難度高；

由于分布在多臺(tái)服務(wù)器上，故障排除及診斷問題難度較高。

2.軟件支持少；

更少的軟件支持是分布式系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)。

3.網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施成本高；

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)置問題，包括傳輸、高負(fù)載、信息丟失等問題。

4.安全性問題；

開放式系統(tǒng)的特性讓計(jì)算機(jī)分布式系統(tǒng)存在著數(shù)據(jù)的安全性和共享的風(fēng)險(xiǎn)問題。

發(fā)明內(nèi)容