信息論編碼-技術(shù)報告文獻綜述模板

1、技術(shù)報告與文獻綜述專業(yè)學生黃岡師學院物理科學與技術(shù)學院基于Java的網(wǎng)絡分布式計算摘要：本文描述一個使用萬維網(wǎng)給 Web上多個主機分配計算任務的系統(tǒng)。計算機程序員通過計算用We版勞器進展分布式登記。空閑的主機使用這個效勞器能夠識別可用的計算弁且下載一個Java類來執(zhí)行計算-我們稱這個類為distriblet 。本文介紹的程序描寫了實現(xiàn)加載分布，distriblet 類構(gòu)造，以及使用這個系統(tǒng)的經(jīng)歷。央文摘要：。O O O O。關(guān)鍵詞：計算，計算機語言，分布式數(shù)據(jù)處理，分布，互聯(lián)網(wǎng) 英文關(guān)鍵詞：ooo OO O引言多年來，一些計算機已應用于分布式程序的運行。應用程序的不同局部運行在局域網(wǎng)中的不同計

2、算機上。分布式計算的優(yōu)勢是眾所周知的。其中一個優(yōu)勢是性能的提高：多臺電腦被用于運行應用系統(tǒng)的任務。另一個優(yōu)勢是可升級性：如果應用程序上有更多的工作要求，它也可能在另外的計算機上運行應用程序中某些局部。自萬維網(wǎng)的出現(xiàn)以來，研究人員已經(jīng)嘗試使用Web上大量的主機計算好的資源方 法以實施分布式計算。簡單的網(wǎng)頁瀏覽就是分布式計算的一個例子：一些工作，包括在網(wǎng)頁瀏覽器上顯示網(wǎng)頁就是由瀏覽器上的機器和一些Web效勞器執(zhí)行的。事實上，一個網(wǎng)頁可能實際上從幾個不同的Web效勞器顯示容，因此可能有很多機器參與到簡單的分配計算中。該也可用于一般目的的分布式計算。在以下局部中，我們描述了多個以前的研究工程旨在使用網(wǎng)

3、絡進展一般目的的分布式計算。使用網(wǎng)絡進展一般目的分布式計算的其中一個吸引人的地方是使互聯(lián)網(wǎng)上閑置的主機參與分布式計算的計算能力成為可能。我們的工程對解決這個問題提供了一種有效的方案。這里用一般方法解決這個問題有三個主要障礙。首先，網(wǎng)絡上的大量機器構(gòu)造和操作系統(tǒng)使得在這樣的異構(gòu)環(huán)境下共享代碼很難。第二，為確保計算不會讓那些未經(jīng) 授權(quán)的遠程進入，某種形式的認證通常必需的，但此限制通常限制了分配計算的圍。 第三，在這樣的環(huán)境下分享如文件或數(shù)據(jù)庫的資源可能很難。Java編程語言的可用性和 Java虛擬機JavaSoft的，1997年，Sun微系統(tǒng)，1996年開辟了在網(wǎng)絡上分配計算新方法的可能性。本質(zhì)上

4、 Java程序可以在任何一臺計算 機上運 行；Java程序執(zhí)行環(huán)境中的運行被稱為 Java虛擬機，它能夠處理計算機硬件和 操作系統(tǒng)的差異。因此，Java程序可以在Java虛擬機許可的任何計算機上運行。使著 名的“編寫一次，隨 處運行的Java屬性成為可能。Java也提供網(wǎng)絡上軟件下載的設 施并且創(chuàng)造平安的執(zhí)行環(huán) 境。由于這些原因，我們采用了Java作為了我們分布式計算工程的軟件根底。在我們的方法里，為了實施分布式計算，程序員編寫的的 Java類可以在網(wǎng)絡上閑置的計算機上下載和運行。在維持“小程序名稱和“程序組件Java類中，我們稱我們的類為“ distriblets",因為它們是專為

5、分布式計算設計的。在最終的系統(tǒng)中，Java是用來提供適合coarse-grain i算的編程環(huán)境。Java類通過網(wǎng)絡從效勞器上下載到計算機并且計算結(jié)果被返回到效勞器。使用這個系統(tǒng)，程序員可以有一個較大的潛在計算機執(zhí)行應用程序。我們系統(tǒng)的更多詳情，可在Brennan和Brennan 1996中找到。在討論了有關(guān)的工作之后，本文介紹了下載分布區(qū)的這一架構(gòu)和實施以及我們使用的經(jīng)歷。根據(jù)這一經(jīng)歷，我們闡述了另外的工作思路以及為何這樣一個系統(tǒng)在萬維網(wǎng)中可以執(zhí)行和支付并總結(jié)了調(diào)研結(jié)果。相關(guān)工作分布式計算的一個動機是通過使一套閑置的機器工作而共享計算結(jié)果。已經(jīng)有大 量的研究工作投入到分布式系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享穆特

6、卡和利夫，1987;威爾和芬克爾，1995年。這些努力大多數(shù)要求所有參與分布式計算的計算機有一樣的硬件體系構(gòu)造和操作系統(tǒng)；通常計算機需連接到局域網(wǎng)。這些研究結(jié)果成果說明，將負荷分布到閑置計算機上可大大改善整體性能。這些結(jié)果鼓舞著我們通過共享萬維網(wǎng)上的計算結(jié)果來尋求效率的提高。在整個互聯(lián)網(wǎng)中使用 Distributed.Net工程D, 1998的分布式計算正在開展。在這個工程中，自愿的計算機用戶下載客戶端程序去解決一個大問題的一小局部。不工作，下載一個Java類執(zhí)行，執(zhí)行后并將結(jié)果返回到計算效勞器。輔助應用程序，分布式效勞器，計算效勞器都被當成工程的一局部而實施。希望準備一個分配應用的應用程序員

7、必須準備一個 Java類來執(zhí)行計算。預先確定的方法必須在這個類中執(zhí) 行：使用輔助應用程序下載計算中的參數(shù)，執(zhí)行計算，并將結(jié)果返回到計算效勞器。該應用程序的程序員也必須用分布式效勞器登記計算，讓輔助應用程序可以找到計算效勞器。輔助應用程序已寫成Java應用程序。Java程序不是小應用程序就是應用程序。Java小程 序是可以在 Web瀏覽器下載并在瀏覽器執(zhí)行的。Java小程序有平安限制，他們不 能破壞運行 它們的計算機。例如，Java小程序不能運行它們的機器上的本地文件，并且不能連接到下載它之外的。不過，申請執(zhí)行沒有這些限制，并可以執(zhí)行一個應用程序的正常功能。網(wǎng)絡連接的限制要求輔助應用程序被寫為一

8、個Java應用程序而不是一個apple ;輔助應用程序需要能夠創(chuàng)立網(wǎng)絡連接到分布式效勞器和計算效勞器。為了 提供在 applet可用的平安執(zhí)行，我們使用了助手平安模式應用程序。詳細實施下面描述了運行輔助應用程序的要點：1只有當計算機閑置時工作。為了不影響其所有者而使用計算機，在 1低到10高的圍之間我們設定Java計算的優(yōu)先級別默認為2。我們對嵌入式輔助應用程序 寫保護 是為了確保這個類不設置自己優(yōu)先在級別4之上。因為工作的上線是優(yōu)先級別4,這樣就絕不會干預輔助計算機的正常運作。2選擇加速計算。一旦計算機可以自由地做工作，輔助應用程序就接觸分布式效勞器并且下載運行計算列表。目前，計算的選擇是完

9、全隨機的，但將來更具選擇性的調(diào)度算法可以添加進去以適應優(yōu)先計算。3下載工作。在輔助找到計算的幫助后，它觸發(fā)適宜的計算效勞器并且使用TCP連接到效勞器請求工作。那個效勞器回復一個識別和分發(fā)類的名稱，或一條消息說它沒有更多它要求這個類的的工作。輔助應用程序檢查它是否已經(jīng)從效勞器下載了這個類。如果沒有,Java字節(jié)代碼。由開展商書寫的這個類包含所有具體應用程序以實現(xiàn) 工作分配。類必須繼承于 子類，這是該工程被開發(fā)的一局部，并且必須有如下所述的 getArgs run和sendResult方法。4數(shù)據(jù)檢索啟動。一旦輔助應用擁有類描述，它將類作為工程的實例，并調(diào)用工程的getArgs方法，將TCP co

10、nnection相關(guān)數(shù)據(jù)流傳遞給它。由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳輸由程序員處理。5執(zhí)行。執(zhí)行是通過調(diào)用對象的run方法。程序員的運行方法可以在任何許可的數(shù)據(jù)上操作。由于用戶不會希望自己的電腦在沒有事先知道它的功能情況下執(zhí)行外部代碼，我們創(chuàng)立了一個很像小程序平安策略的平安政策。唯一的區(qū)別是，一個小程序?qū)d有一樣的文件和類或其被加載的網(wǎng)址擁有某些權(quán)利。但是，由于下載類不是一個引用網(wǎng)址，類沒有得到一個小程序的同等權(quán)利。下載類的網(wǎng)絡能力僅限于連接到發(fā)出它的主機。它也沒有文件系統(tǒng)，不能其他線程以及不能輔助應用本身，就像一個小程序。有了這些平安限制，用戶不必擔憂平安問題并愿 意讓他們的計算機被用于未知的計算。6發(fā)送結(jié)

11、果。運行后返回，輔助應用程序調(diào)用對象的sendResult方法。sendResults是應用程序開發(fā)的方法，可傳輸網(wǎng)絡上的任何必要的結(jié)果。7獲取更多的工作。輔助應用程序擁有從同一個效勞器得到更多的工作或到另一臺效勞器的選擇。 組件之間的通信31組件之間白輔助應用程序,分布式效勞器和計算效勞器組件一起工作使用一個共同的協(xié)議。圖1顯示了如上所述的這些組件之間的通信結(jié)果為了測試我們的系統(tǒng)，我們開發(fā)了兩個分布在網(wǎng)絡上的應用程序。第一，加法器，將所有的整數(shù)由大圍分解成子圍，并把不同的子圍分發(fā)到不同的計算機去相加。這一 經(jīng)歷說明創(chuàng)立一個distriblet類實現(xiàn)所需要的類是最直接的。這個應用程序只需要很少

12、的網(wǎng)絡交通：下載 兩個整數(shù)以及返回一個整數(shù)結(jié)果。第二個應用程序是一個 Mandelbrot分形圖像生成器。Mandelbrot圖像生成器是一 個計算 密集型的應用程序，可以很容易分為片斷，能被分發(fā)到多臺計算機上進展計算。同樣，我們能夠?qū)崿F(xiàn)必要的distriblet分發(fā)計算。我們使用 Man delbrot圖像發(fā)生器運行一些測試系統(tǒng)的性 能。第一次試驗涉及確定是否分布式計算比在一臺計算機運行速度更快。當分布式計算運行時，雖然我們的測試顯示速度提高，但是其作用是難以量化的。我們擁有的可用的計算機有著不同的速度，并且我們確定在單臺計算機上的性能很大程度上取決于 Java虛擬機的執(zhí)行效率我們還使用了

13、Mandelbrot程序去研究在計算時上網(wǎng)絡故障對其產(chǎn)生的影響。我們 通過下載一些應用程序，返回一個失敗結(jié)果來模擬網(wǎng)絡故障。計算效勞器對每個輔助應用程序使用的數(shù)據(jù)負責，計算出輔助應用程序是否在計時器到期之前沒有返回結(jié)果。當發(fā)生超時時，同一組的參數(shù)將被發(fā)送到另一輔助應用程序。在我們的測試中，我們仿真的失敗率為百分之三十。雖然和沒有失敗的應用程序比它需要多約百分之四十四的時間，但是應用程序仍然能夠成功運行。在我們的系統(tǒng)中包含了在最后一組性能測試中涉及的一組網(wǎng)絡開銷的評估。對于一個給定的計算，在分布式的計算中我們分了不同的“塊，越多塊，網(wǎng)絡開銷越大。在這些測試中，我們只使用一個輔助機，所以在并行中不

14、存在差異，因為我們劃分了大量的塊數(shù)。因此，完成時間只取決于參數(shù)和結(jié)果的發(fā)送和接收時間，以及網(wǎng)絡傳輸時間。Second100 T20 -01020304C 5060圖2網(wǎng)絡傳輸延遲1圖2顯示了完成計算和數(shù)目塊的時間的關(guān)系。正如所料，增加塊數(shù)提高了計算時間。這條線斜率說明，每增加一塊將提高1.33秒完成時間。盡管開銷因準確的價值而異，這取決于時間的速度和正在使用的網(wǎng)絡，這一結(jié)果說明被分發(fā)的計算大小應該足夠大去證明這一額外的開銷。因此，我們的系統(tǒng)是能夠適合coarse-grain并行計算的。未來工作在我們工作過程中，我們已經(jīng)確定了擴展和改善的方法。我們目前正在調(diào)查這些替代方法，其中改善是要編分布式的

15、小程序，以便用戶不需要運行輔助應用系統(tǒng)就能通過互聯(lián)網(wǎng)進展下載計算。理想情況下這個連接能持久到在單連接壽命期間計算多任務可以執(zhí)行。這種機制可以導致的用戶連接時，他們知道他們的機器將閑置一段時間。這種情況將導致在因特網(wǎng)上巨大的計算機 數(shù)量可以提供支持并行計算，并且利用在互聯(lián)網(wǎng)上廣闊的閑置計算機的計算能力。或者，輔助應用程序可以被廣泛置 Web瀏覽器使用。這種置的輔助與目前使用 Java提供 的小程序相比，可能會允許一個比擬寬松的平安模型，網(wǎng)絡連接的計算機除了提供下載外還允許進展計算。這種方法將允許更多靈活性的計算類型被處理。其他改良重點放在平安和驗證，這樣計算效勞器可以驗證一個返回到主機標識的結(jié)果

16、，并確保結(jié)果被返回是正確的。為了鼓勵用戶參與，可以使用小額支付系統(tǒng)。如由數(shù)字設備公司開發(fā)的Millice nt系統(tǒng)數(shù)字設備公司，1997年的小額支付系統(tǒng)，已建議作為網(wǎng)絡資源收取小額付款。在Millice nt系統(tǒng)，用戶可以連接到 Millice nt技術(shù)的a " broker"并且使用信用卡購 置代息， 這反過來又會用于購置網(wǎng)絡資源。代息以數(shù)字形式存儲在用戶的計算機上直到它被用于支付一些Web資源。使用微額支付方案的優(yōu)勢替代了個人的信用卡交易，因為小額支付系統(tǒng)將支持非常小的款項或許小到一個美分的小局部。信用卡交易的開銷太大以至不允許這么小的資金交易。這些一樣的微額支付系統(tǒng)可

17、能用于支付用戶少量資金，因為他們的系統(tǒng)允許被用來下載并執(zhí)行分布式計算。因此，用戶可以充分使用時間當他們的系統(tǒng)閑置時賺取將用于Web資源信譽值。這可以對大量用戶提供足夠的誘因讓他們的系統(tǒng)可用于分布式計算。我們目前正在對我們的系統(tǒng)調(diào)查實施延伸。這項研究將同時解決納入我們的系統(tǒng)的技術(shù)問題，以及是否小額支付將會為用戶提供足夠的誘因去參與的人為因素?？偨Y(jié)我們已經(jīng)描述了用Java編寫的運行在萬維網(wǎng)上的分配系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)的工程。我們實施該系統(tǒng)的框架是輔助應用程序，分布式效勞器，以及計算效勞器。程序員希望通過使用我們的系統(tǒng)準備一個應用程序來執(zhí)行，這需要遵循我們的規(guī)格創(chuàng)立一個Java類并進展計算。A用戶愿意進

18、展協(xié)助通過只啟動該輔助應用程序來執(zhí)行一局部計算，它將自動檢測當計算機處于空閑狀態(tài)和定位計算的情況該輔助應用下載一個Java應用程序類和所需數(shù)據(jù)，執(zhí)行計算后返回結(jié)果。強大的平安性模型建立在輔助應用程序上，所以用戶可以確信，他們不會下載損害用戶系統(tǒng)的計算。我們已經(jīng)證明我們的系統(tǒng)是實用的，并完成所需開銷的分析。參考文獻Baratloo, A. , Karaul, A. , Kadem, M .Z . an d Wyckoff, P . 1996, “ Charlotte : metaputi ng on the Web ", Proceed in gsof the Intern ati o

19、nal Conferenceon Parallel and Distributed Systems Dijon .Brennan, B . and Brennar , C. 1996, D Dyn amic applicatio n load distributio n withJava , Department of puter Scienee Worcester Polytechnic Institute Worceste , MA,MQP CEW-9603.distributed . net/JavaSoft1996“ The JavaSoft homepage , World Wide

20、Web,.javasof tDigitalEquipme ntCorporati on 1997,Millice nt "World WideWeb,.millice nt.digital.Mutka,M. W.and Livny , M.1987“a Profiling workstations available capacifor remote execution , PerformaneeDistributed, net 1998, D Distributed . net Node Zero" , World Wide Web,87roceedings 12th IFIP WG 7 . 3 Symposiumon puter Performa nee BrusselsSun Micro