介紹分布式計算機網(wǎng)絡性能指標分析與優(yōu)化

摘 要：分布式計算機網(wǎng)絡的高效和節(jié)能等優(yōu)點得到了人們的青睞，具有廣闊的發(fā)展前景和空間。本文主要針對分布式網(wǎng)絡提出了幾個重要的評價指標，主要包括網(wǎng)絡安全、延時、可靠性、吞吐量等，并結合網(wǎng)絡中存在的故障問題進行優(yōu)化，使用戶獲得更好的使用體驗。

關鍵詞：分布式；性能指標；分析；優(yōu)化

中圖分類號：TP393.02

近年來，計算機技術及網(wǎng)絡技術得到了迅猛的發(fā)展，不論是在理論創(chuàng)新還是硬件配置方面都取得了長足的進步?；趥鹘y(tǒng)網(wǎng)絡技術的分布式計算機網(wǎng)絡也逐漸進入人們的視野，并以高可靠性、高容錯性及并行處理等優(yōu)點得到了人們的認可，能夠利用本身的特點優(yōu)化計算機與計算機及網(wǎng)絡間、網(wǎng)絡與服務器之間以及不同服務器之間的連接，具有極大的發(fā)展空間，是未來網(wǎng)絡發(fā)展的主流，需要合理的性能指標對其進行評價和優(yōu)化。

1 分布式計算機網(wǎng)絡概述

分布式計算機網(wǎng)絡是在基礎網(wǎng)絡上發(fā)展起來的，這種分布式網(wǎng)絡沒有固定的處理控制中心，其中的每一個結點都能夠與其它的至少兩個結點連接在一起，信息在結點之間的傳遞路徑有很多條。網(wǎng)絡中每個結點在信息交換和協(xié)調工作中的地位是平等的，通過彼此間的配合可以完成大型的任務。這種網(wǎng)絡模式具有可靠性、靈活性、可擴充性及廣布性等優(yōu)點，以該網(wǎng)絡為基礎建立的分布式系統(tǒng)平臺能夠連接不同的工作組、分支機構、部門及企業(yè)，數(shù)據(jù)不僅僅存在于一臺服務器上，而是可以多臺服務器共用，不同區(qū)域間利用WAN鏈路進行連接。

該網(wǎng)絡具有以下特點：首先，實現(xiàn)了資源共享，網(wǎng)絡資源更加多樣；其次是多機互聯(lián)，運行效率明顯提高；第三是實現(xiàn)多機計算，增強了可靠性。分布式網(wǎng)絡的優(yōu)點引起了人們的極大重視，在上世紀90年代就得到了快速發(fā)展，1990年微軟公司的Windows系統(tǒng)上發(fā)展的OLE及OLE2，后期發(fā)展為DCOM服務；Sun公司在Java的基礎上研發(fā)出RMI，并被應用于分布式小型應用程序的構建；當前，OMG研發(fā)了CORBA，客戶能夠調用網(wǎng)絡對象并屏蔽編譯語言差異。

2 分布式計算機網(wǎng)絡性能指標

2.1 網(wǎng)絡吞吐量

網(wǎng)絡吞吐量是在幀數(shù)量完整的狀態(tài)下設備或網(wǎng)絡能夠接受的最大速率。測試過程中，在一定的速度下向節(jié)點或端口發(fā)送定量的幀，同時要計算待測設備傳輸?shù)膸?。若接收方收到的幀的?shù)量與發(fā)送方一樣，就需要適當提高幀的發(fā)送速率后再進行測試；相反的，若接收方收到的幀數(shù)少于發(fā)送方則需要適當降低幀的發(fā)送速率后進行重新測試，通過重試、對比直到得出最終結論。吞吐量測試結果的單位為比特/秒或字節(jié)/秒。

2.2 網(wǎng)絡可靠性

可靠性是一個系統(tǒng)運行的基本條件，DCS的使用有利于可靠性能的進一步實現(xiàn)?？煽啃宰鳛橐粋€基本問題的解法在各個領域都得到了廣泛的使用，它是一個全面的、多方面的活動，其實現(xiàn)必須同時對以下問題進行解決：故障的封閉、屏蔽及檢測，檢索，故障診斷、恢復、修復、重構、重啟動和重綜合等，上述問題的解決需要特定的環(huán)境，需要操作系統(tǒng)、子網(wǎng)、程序設計語言及數(shù)據(jù)庫層次的相互配合。

2.3 網(wǎng)絡延遲

網(wǎng)絡延遲是指IP包穿過一個或多個段所需要的時間，可分為固定延遲和可變延遲兩個部分。固定延遲的變化量很小或基本不變，可分為傳輸延遲和傳播延遲兩個部分；可變延遲可分為排隊等待延遲和路由器處理延遲兩個部分。在實際操作中單向延遲的測量難度比較大，在進行測量時通常采用往返延遲檢測法，這樣能夠有效避免時鐘同步，具體的操作方法是：在測量包上由入口路由器打上時戳后傳送到出口路由器中，在接收到測量包的同時由出口路由器打上時戳，然后含有時戳的數(shù)據(jù)包原路返回到入口路由器，完成后對路徑入口和出口兩端時延進行評估。

2.4 網(wǎng)絡利用率

分布式計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)在多領域都是有效的，在任何一臺主機上開發(fā)的編譯程序、文件、排錯程序及軟件產品等資源都可以與其它的主機用戶進行共享，這樣可以共享高成本的硬件資源，避免重復勞動，有效減少使用費用。比如在文件傳輸協(xié)議和電子郵件這樣的通信配置中利用分配式網(wǎng)絡，能夠有效提高信息傳輸?shù)馁|量和效率。用戶進程的吞吐量和響應時間的改善工作也可以通過多重處理軟件來進行。

2.5 網(wǎng)絡安全

分布式網(wǎng)絡所具有的開放性、互聯(lián)性及復雜性等特點對其安全性造成了一定威脅。網(wǎng)絡信息系統(tǒng)的管理及性能使網(wǎng)絡安全問題更加嚴重和復雜，網(wǎng)絡安全正逐漸成為網(wǎng)絡技術中的一個重要環(huán)節(jié)并日益受到業(yè)界及用戶的密切關注。根據(jù)美國國防部公布的網(wǎng)絡安全橙皮書即可信任計算機標準評價準則，計算機系統(tǒng)的安全性可以用安全級別來進行評價，主要用于評估小型操作系統(tǒng)和多用戶主機。我國是國際標準化成員國之一，非常重視信息數(shù)據(jù)的標準化工作。在上世紀80年代便自主編制了信息安全標準，但是不可否認的是，所制定的標準在資深的研究背景及全面的應用經(jīng)驗方面還存在較大差距，與國際標準相比，在覆蓋范圍方面還有待擴展，指導作用也需要進一步提高。

3 分布式計算機網(wǎng)絡故障管理

針對網(wǎng)絡中出現(xiàn)的故障，處理任務主要有故障的檢測、隔離及糾正，具體內容主要有接受響應故障報告、監(jiān)測網(wǎng)絡運行狀態(tài)、追蹤動態(tài)問題、備份與重配、診斷修復等。故障管理的目的主要有兩點，一是故障的預防，降低故障發(fā)生頻率；二是盡量縮短出現(xiàn)故障的時間，在發(fā)生故障后及時找到故障位置并制定解決方案，縮短停機時間。

網(wǎng)絡故障的管理工作通常根據(jù)網(wǎng)絡環(huán)境的分布特點來進行，常用的模型是客戶/服務器模型。這種模型不僅可以開發(fā)多個客戶和服務器進程，實現(xiàn)分布式的網(wǎng)絡管理模式，還可以進行系統(tǒng)的整體設計和優(yōu)化。在故障的管理系統(tǒng)中，根據(jù)功能的不同，網(wǎng)絡設備在物理上可以分為兩個集合：管理站和被管理站，一個子網(wǎng)中通常只有一個管理站來進行集中式管理，主要負責管理和控制；后者則屬于被管理，網(wǎng)絡中的被管結點都屬于后者。該模型主要包含三個概念實體：管理者、控制臺和代理，前兩者主要在管理站上運行進程，代理進程的實現(xiàn)主要在管理站和被管結點上，三者之間的通訊主要利用SNMP。

4 分布式計算機網(wǎng)絡的優(yōu)化

針對網(wǎng)絡的性能指標和故障分析來進行優(yōu)化，不同的性能指標有不同的優(yōu)化方式，其中，網(wǎng)絡安全指標與其它指標有很大的差別，需單獨考量，針對網(wǎng)絡安全，優(yōu)化方法主要有：第一，建構入侵檢測系統(tǒng)IDS。IDS是監(jiān)聽設備，與傳統(tǒng)防火墻不同，需掛在鏈路上，無需流量流經(jīng)便可工作；第二，使用郵件防毒服務器。工作原理是對網(wǎng)絡郵件進行檢測，發(fā)現(xiàn)威脅或病毒后便會立即啟用防御系統(tǒng)；第三是構建入侵防御IPS。該系統(tǒng)主要是進行防范和阻止，位于網(wǎng)絡的進出口處，受到攻擊后會自動舍棄攻擊包來阻斷攻擊，使黑客所利用的攻擊包無法到達而無法攻擊。

除了網(wǎng)絡安全外，其它的吞吐量、可靠性、利用率等性能指標可參考可靠性方差來進行優(yōu)化，一般對于分布式網(wǎng)絡來說，吞吐量越大，利用率和可靠性要求越小越優(yōu)。并不是所有的情況都適合優(yōu)化，如客戶偏重于費用和可靠性時，優(yōu)化前的方案要好一些。

5 結束語

綜上所述，分布式計算機網(wǎng)絡技術正在不斷發(fā)展，對其性能指標和故障進行分析有利于更好的展開優(yōu)化工作，尤其是對網(wǎng)絡利用率、吞吐率和可靠性的定量分析及優(yōu)化能夠有效提高網(wǎng)絡系統(tǒng)的應用性能。分布式計算計網(wǎng)絡的發(fā)展具有重大的意義，更能適應用戶對網(wǎng)絡的高標準和高效率要求。優(yōu)化工作必須緊跟時代潮流，并與國際技術相接軌。

參考文獻：

[1]宮婷.分布式計算機網(wǎng)絡結構分析與優(yōu)化[J]科技創(chuàng)新與應用，2014（07）：83.

[2]蘆穎.分布式計算機網(wǎng)絡性能指標分析[J].通訊世界，2013（09）：25.

作者單位：廣州大學松田學院，廣州 511370