探索分布式技术的应用与发展

（1）分布式技术概述

分布式技术是一种基于网络的计算机处理技术，与集中式相对应。由于个人计算机的性能得到极大的提高及其使用的普及，使处理能力分布到网络上的所有计算机成为可能。

分布式计算是计算机科学中的一个研究方向，它研究如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，然后把这些部分分配给多个计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终的结果。

（2）分布式存储系统

分布式存储系统，是将数据分散存储在多台独立的设备上。传统的网络存储系统采用集中的存储服务器存放所有数据，存储服务器成为系统性能的瓶颈，也是可靠性和安全性的焦点，不能满足大规模存储应用的需要。分布式网络存储系统采用可扩展的系统结构，利用多台存储服务器分担存储负荷，利用位置服务器定位存储信息，不但解决了传统集中式存储系统中单存储服务器的瓶颈问题，还提高了系统的可靠性、可用性和扩展性。大数据时代的来临使得对分布式存储系统的研究具有重要的意义。图5-8为存储架构示意。

分布式技术

图5-8　存储架构示意

针对海量数据存储，分布式数据存储以其良好的可扩展性、健壮性和高效性超越了传统的集中式存储技术，但针对其本身的许多性能指标，比如数据冗余度、数据存取速度、带宽占用率、存储花费和可靠性等，使得不同的系统和不同的个人、企业对存储要求的侧重点不同。数据存储多考虑存取效率、存储花费，对数据抗毁性研究甚少。

针对海量数据的管理和维护，维护数据一致性是分布式存储系统维护数据的一个重点方向，由于互联网环境千变万化，数据更新速度和转换频率不断加快，使得数据一致性维护面临诸多问题，如可靠性问题、数据冗余问题、网络动荡问题和恶意攻击等问题严重影响了一致性维护策略的制定和发展。

① P2P 数据存储系统。(www.xing528.com)

P2P数据存储系统采用P2P网络的特点，即每个用户都是数据的获取者和提供者，没有中心节点，所以每个用户都是对等存在的。利用这种特点建立而成的P2P数据存储系统可以将数据存放于多个对等节点上，当需要数据时，可以利用固定的资源搜索算法寻找数据资源，从而获取想要的数据。

P2P数据存储系统的这种特点使得它非常适合存储大量数据。首先，由于没有中心服务器的存在，数据被分散存储于各个对等节点上，这样就不会出现某个节点负载过重的问题，可扩展性好；其次，对于网络攻击的抗打击能力强，当存在网络攻击时，受打击的节点损失的数据仅仅是整个数据存储系统的一小部分，大部分资源仍然处于安全状态。

② 云存储系统。

云存储系统是一种网络存储系统，通过将大量的数据存储服务器集合起来，在内部表现为多个存储服务器协同工作，共同承担数据存储的任务，将数据存储任务划分为多个子任务并行存储，从而减小了数据存储的时间，并增加数据安全性。简单来说，云存储就是将数据或者文件存放到云端，数据使用者可以在任意地方通过互联网非常方便地存取数据，并且数据存储在云端有着高安全性、低花费等优点。

（3）应用

所谓分布式就是指数据和程序可以不位于一个服务器上，而是分散到多个服务器上，以网络上分散分布的地理信息数据及受其影响的数据库操作为研究对象的一种理论计算模型。分布式有利于任务在整个计算机系统上进行分配与优化，克服了传统集中式系统会导致中心主机资源紧张与响应瓶颈的缺陷，解决了网络 GIS 中存在的数据异构、数据共享、运算复杂等问题，是地理信息系统技术的一大进步。

传统的集中式 GIS 起码对两大类地理信息系统难以适用，需用分布式计算模型。第一类是大范围的专业地理信息系统、专题地理信息系统或区域地理信息系统。这些信息系统的时空数据来源、类型、结构多种多样，只有靠分布式才能实现数据资源共享和数据处理的分工合作。比如综合市政地下管网系统，自来水、燃气、污水的数据都分布在各自的管理机构，要对这些数据进行采集、编辑、入库、提取、分析等计算处理就必须采用分布式，让这些工作都在各自机构中进行，并建立各自的管理系统作为综合系统的子系统去完成管理工作。而传统的集中式提供不了这种工作上的必要性的分工。第二类是在一个范围内的综合信息管理系统。城市地理信息系统就是这种系统中一个很有代表性的例子。世界各国的管理工作中城市市政管理占很大比例，城市信息的分布特性及城市信息管理部门在地域上的分散性决定了多层次、多成分、多内容的城市信息必须采用分布式的处理模式。

很明显，传统的集中式地理信息系统不能满足分工明确的现代社会的需求，分布式地理信息系统的进一步发展具有不可阻挡的势头，而且分布式 GIS 与网络 GIS、客户/服务器GIS计算模型、WWW 计算模型的关系都很密切。分布式 GIS 是实现网络 GIS 的途径，是实现NGIS的一种重要计算模型；CIS 模型实际上是分布式 GIS 可供采用的一种具体化计算模型；WWW模型实际上也是分布式 GIS 模型可采用的一种具体化模型，而且也是具有相当发展前途的分布式 GIS 模型。分布式 GIS 与当今主导地理信息系统发展方向的技术的紧密联系，使分布式GIS 相应地成为地理信息系统的主要发展趋势。

分布式能源的应用场景如图5-9所示。

图5-9　分布式能源的应用场景