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分布式防火墙中日志系统的设计与实现

分布式防火墙中日志系统的设计与实现
分布式防火墙中日志系统的设计与实现

分布式防火墙中日志系统的设计与实现

摘要:结合分布式防火墙及其日志服务器模型,分析了日志系统的特点,并在此基础上给出了其功能模块与设计要点。关键词:分布式防火墙日志服务器入侵检测分布式防火墙是一种主机驻留式的安全系统,用以保护主机用户和网络中的关键结点免受非法入侵的破坏。它对来自Internet和内部网络的所有信息流进行过滤与限制。作为分布式防火墙中主要模块之一的日志服务器,它有别于传统意义上边界防火墙的日志系统。它的设计与实现关系着分布式防火墙的整体架构与性能。1 分布式防火墙日志系统模型及特点1.1 分布式防火墙基本模型分布式防火墙作为一个完整的系统,负责对网络边界、各子网和网络内部各节点之间进行安全防护。其基本模型,包含4个部分:(1)策略中心(Policy Central):策略中心作为分布式防火墙的核心,负责整个防火墙总体安全策略的策划、管理与分发。(2)边界防火墙(Perimeter Firewall):边界防火墙是连接内网与外网的桥梁。(3)主机防火墙(Host Firewall):主机防火墙负责对网络中的服务器和桌面机进行防护。它位于内部子网的工作站与服务器之间,以确保内部网络服务器的安全。(4)日志服务器(Log Server):日志服务器负责对发生在整个网络的所有事件(如协议规则日志、用户登录事件日志、用户Internet访问日志等)进行汇总,以供审计分析。

1.2 分布式防火墙中日志服务器的特点防火墙的日志系统主要是对网络上某个节点的访问进行记录和审计,几乎不从内部网络的主机节点去审计网络的状态。而分布式防火墙中日志服务器是集中管理并审计整个内部网络上传的日志信息,包括所有受保护的主机、边界防火墙和策略服务器等,同时实时监控内部网络状态,并在此基础上实现基于日志信息的统计入侵检测功能。日志服务器功能包括3个方面:收集系统中各种信息;记录和显示信息;基于日志信息统计入侵检测。所以,当各个功能模块生成日志信息时,日志服务器需将日志信息写入数据库,并通过分析引擎进行统计分析。而当管理者要求显示统计信息时,日志服务器又需从数据库中提取出有价值的信息,并通过审计系统提供给审计界面。对日志系统功能的实现进行分析,得到以下设计要点:(1)将日志服务器设计为客户/服务器模式。各个信息采集引擎作为客户端向日志服务器发出请求,而日志服务器作为服务器端对各种请求进行具体处理。(2)采用数据库连接池技术避免频繁的数据库操作而引起速度瓶颈。(3)日志服务器采用加密传输通信方式以防范来自内部网络的类似DDOS的攻击。(4)由于一个服务器对应多个客户Socket 连接,因此服务器采用多线程方式进行处理。(5)建立入侵检测的联动过程以实现内部网络的自动响应报警。根据上面的分析和考虑,日志系统由3个部分组成:审计系统、数据采集和基于日志信息的统计入侵检测。下面分别给出了设计与实现要点。

2 日志服务器的设计与实现 2.1 审计系统的实现日志数据的产生由分布式防火墙中各主机的相关模块实现。日志服务器接收到实时并发上传的日志信息后,存储在专门的数据库中,并通过审计界面来完成数据查找和统计等各项功能。调用接口内置于审计系统中。审计系统由以下几个功能模块组成:网络实时监控、统计数据查询、系统资源状况监控、攻击行为查询和编辑归档。数据库处理通常是审计系统处理中最耗时的步骤。而在各种数据库处理的过程中,数据库的连接和释放又是关键点。在系统中采用数据库连接池技术来减少数据库连接与释放操作从而解决耗时问题,即在系统初启或者初次使用时,完成数据库的连接,而后不再释放此连接,当后面的请求到来时,反复使用这些已建立的连接。这种方式可以大大减少数据库的处理时间,有利于提高系统的整体性能。2.2 数据采集的实现2.2.1 日志数据接收过程日志接收流程,它包括6个部分:信息采集引擎、数据过滤与精简、数据格式化、日志接收代理、数据入库和用户GUI界面。

对于分布式防火墙来说需要将4类日志信息上传到日志服务器。前3类分别为主机与边界的防火墙、入侵检测以及网络连接这3个模块产生的日志信息。第4类为策略中心产生的日志信息,如证书安装和策略下发等。日志的接收有单线程与多线程2种方法可供选择。由于日志服务器将实时接收多路日志信息,若采用单线程方法,将可能导致数据拥塞,造成信息丢失,严重时可能使日志服务器主机瘫痪。而多线程方法在实现上较为复杂,但确能弥补单线程的不足。通过对比,日志接收模块采用多线程的方法监听一个固定端口,然后根据数据包中的运行方式字段来区分不同的日志。一旦有数据到达,接收模块就实时地进行接收和处理,提取有用的信息并以一定的格式存储到数据库中。所有的功能模块都是基于数据库的。由此实现了日志服务器实时接收多路日志信息的功能。这里将日志信息分为8类,其中一般信息作为NOTICE级别,普通报警作为LOG_WARNING级别。日志信息分类情况如表1所示。

日志数据包可以记录所有IP包的基本信息,包括每次经过防火墙的成功和失败的连接、源IP地址、目的IP地址和端口号、时间信息等。头部记录结构为:{ unsigned long time;//IP包经过防火墙开始时间unsigned long src_ip;//源IP地址unsigned long dst_ip;//目的IP地址short src_port;//源主机端口号 short dst_port;//目的主机端口号char proto; //协议号unsigned char type; //IP包的类型short len; //IP包的长度}2.2.2 安全通信的实现在整个分布式防火墙中,日志上传与接收采用SSL证书加密通信方式,以确保通信安全。采用的安全通信数据结构。

当接收模块接收到指令数据后,根据指令数据中的命令类型字段判别该命令的类型,根据运行方式字段确定该命令的处理方式,然后根据数据长度确定需要读取的后继字节数。SSL 加密通信方式实现了日志的安全传送与接收,并可有效地防止日志服务器受到如DDOS等手段的攻击。2.3 基于日志信息的统计入侵检测的实现检测系统基于日志信息的统计分析结果发现入侵行为,上报策略中心以阻击入侵。检测系统模型是基于统计用户日常行为,通常通过对主体特征变量的度量(即频度、使用时间、记录分布等属性)的统计概率分布进行分析,通过对比用户的短期概貌与长期概貌的差异来检测当前用户行为是否异常。2.3.1 基于日志信息的统计入侵检测过程基于日志信息的统计入侵检测模型,主要包括:日志数据接收与预处理、日志分析引擎和自动响应代理。

分析引擎是整个系统的核心。统计分析首先根据用户的访问次数创建一个统计描述,即一个度量,进行长期概貌学习。学习的天数是通过指定“半生”的方法来设置的。若半生设为30天,则意味着在长期概率分布中,半生(也就是最近30天)的审计记录所占权重为最新记录的一半。而下一个半生(60天)的审计记录的权重则是一半的一半,也就是四分之一,依此类推。半生与概貌长度之间有着紧密的关系,概貌长度大概是半生的1.5倍。度量长期概貌和短期概貌的差异程度是通过Q统计来计算的。此处将Q值的长期行为的概貌作为真实的概率分布,短期行为的概貌作为被考察的对象。每天Q值的更新过程通过如下公式进行:

其中:r为衰减率,受半生影响,r越大表示最近的记录对Q值影响也越大;t表示逝去的时间,当以访问次数来表征时,t设为1。在经过一定时间长期概貌学习后,统计模块就可进入短期概貌学习。短期所得的Q值偏离均值越多,说明短期概貌和长期概貌的差异也越大,即在短期行为中的可疑点越多。这样对Q设定不同的阀值就可以表征不同程度的入侵行为。这种统计分析方法的优点是可检测到未知的、更为复杂的入侵。2.3.2 联动过程由于分布式防火墙具有整体性,因此当分析引擎发现异常行为时,将通过自动响应代理实现联

动,实时上报策略中心。由策略中心向发生异常的主机发出相关的安全策略以保护内部网络。

3 结束语本文所介绍的分布式防火墙中日志服务器的设计方法已在“新型分布式防火墙”的研发中得以实现。选用Linux操作系统平台,实现工具为可视化编程语言Kylix与MySQL轻量级数据库。Kylix语言作为图形界面的工具与后台的MySQL数据库通过DBExpress技术实现连接。系统运行正常。

分布式汽车电气电子系统设计和实现架构

分布式汽车电气电子系统设计和实现 架构

分布式汽车电气/电子系统设计和实现架构在过去的十几年里,汽车的电气和电子系统已经变得非常的复杂。今天汽车电子/电气系统开发工程师广泛使用基于模型的功能设计与仿真来迎接这一复杂性挑战。新兴标准定义了与低层软件的标准化接口,最重要的是,它还为功能实现工程师引入了一个全新的抽象级。 这提高了软件组件的可重用性,但不幸的是,关于如何将基于模型的功能设计的结果转换成高度环境中的可靠和高效系统实现方面的指导却几乎没有。 另外,论述设计流程物理端的文章也非常少。本文概述了一种推荐的系统级设计方法学,包括、分布在多个ECU中的网络和任务调度、线束设计和规格生成。 为什么需要AUTOSAR? 即使在同一家公司,“架构设计”对不同的人也有不同的含义,这取决于她们站在哪个角度上。物理架构处理系统的有形一面,如布线和连接器,逻辑架构定义无形系统的结构和分配,如软件和通信协议。当前设计物理架构和逻辑架构的语言是独立的,这导致相同一个词的意思能够完全不同,设计团队和流程也是独立的,这也导致了一个非常复杂的设计流程(如图1所示)。

图1:物理和逻辑设计流程。 这种复杂性导致了次优设计结果,整个系统的正确功能是如此的难于实现,以致于几乎没有时间去寻求一种替代方法,它可导致更坚固的、可扩展性更好的和更具成本效益的解决方案。为了实现这样一种解决方案,设计师需要新的方法,它能够将物理和逻辑设计流程紧密相连,并依然允许不同的设计团队做她们的工作。 新兴的AUTOSAR标准为系统级汽车电子/电气设计方法学提供了一个技术上和经济上都可行的选择,尽管它主要针对软件层面,即逻辑系统的设计。不过,大量广泛的AUTOSAR元模型及其丰富的接口定义允许系统级电子/电气架构师以标准的格式表示她的设计思想。从经济上看,AUTOSAR标准打开了一个巨大的、统一的市场,它使得能够创立合适的设计工具。

分布式文件系统Hadoop HDFS与传统文件系统Linux FS的比较与分析

6苏州大学学报(工科版)第30卷 图1I-IDFS架构 2HDFS与LinuxFS比较 HDFS的节点不管是DataNode还是NameNode都运行在Linux上,HDFS的每次读/写操作都要通过LinuxFS的读/写操作来完成,从这个角度来看,LinuxPS是HDFS的底层文件系统。 2.1目录树(DirectoryTree) 两种文件系统都选择“树”来组织文件,我们称之为目录树。文件存储在“树叶”,其余的节点都是目录。但两者细节结构存在区别,如图2与图3所示。 一二 Root \ 图2ItDFS目录树围3LinuxFS目录树 2.2数据块(Block) Block是LinuxFS读/写操作的最小单元,大小相等。典型的LinuxFSBlock大小为4MB,Block与DataN-ode之间的对应关系是固定的、天然存在的,不需要系统定义。 HDFS读/写操作的最小单元也称为Block,大小可以由用户定义,默认值是64MB。Block与DataNode的对应关系是动态的,需要系统进行描述、管理。整个集群来看,每个Block存在至少三个内容一样的备份,且一定存放在不同的计算机上。 2.3索引节点(INode) LinuxFS中的每个文件及目录都由一个INode代表,INode中定义一组外存上的Block。 HDPS中INode是目录树的单元,HDFS的目录树正是在INode的集合之上生成的。INode分为两类,一类INode代表文件,指向一组Block,没有子INode,是目录树的叶节点;另一类INode代表目录,没有Block,指向一组子INode,作为索引节点。在Hadoop0.16.0之前,只有一类INode,每个INode都指向Block和子IN-ode,比现有的INode占用更多的内存空间。 2.4目录项(Dentry) Dentry是LinuxFS的核心数据结构,通过指向父Den姆和子Dentry生成目录树,同时也记录了文件名并 指向INode,事实上是建立了<FileName,INode>,目录树中同一个INode可以有多个这样的映射,这正是连

Java日志系统框架的设计与实现

Java日志系统框架的设计与实现 在Java领域,存在大量的日志组件,open-open收录了21个日志组件。日志系统作为一种应用程序服务,对于跟踪调试、程序状态记录、崩溃数据恢复都有着重要的作用,我们可以把Java日志系统看作是必不可少的跟踪调试工具。 1.简介 日志系统是一种不可或缺的跟踪调试工具,特别是在任何无人职守的后台程序以及那些没有跟踪调试环境的系统中有着广泛的应用。长期以来,日志系统作为一种应用程序服务,对于跟踪调试、程序状态记录、崩溃数据恢复都有非常现实的意义。这种服务通常以两种方式存在: 1.日志系统作为服务进程存在。Windows中的的事件日志服务就属于这种类型,该类型的日志系统通常通过消息队列机制将所需要记录的日志由日志发送端发送给日志服务。日志发送端和日志保存端通常不在同一进程当中,日志的发送是异步过程。这种日志服务通常用于管理员监控各种系统服务的状态。 2.日志系统作为系统调用存在。Java世界中的日志系统和Unix环境下诸多守护进程所使用的日志系统都属于这种类型。日志系统的代码作为系统调用被编译进日志发送端,日志系统的运行和业务代码的运行在同一进程空间。日志的发送多数属于同步过程。这种日志服务由于能够同步反映处系统运行状态,通常用于调试跟踪和崩溃恢复。 本文建立的日志系统基本属于第二种类型,但又有所不同。该日志系统将利用Java线程技术实现一个既能够反映统一线程空间中程序运行状态的同步日志发送过程,又能够提供快速的日志记录服务,还能够提供灵活的日志格式配置和过滤机制。 1.1系统调试的误区 在控制台环境上调试Java程序时,此时往控制台或者文本文件输出一段文字是查看程序运行状态最简单的做法,但这种方式并不能解决全部的问题。有时候,对于一个我们无法实时查看系统输出的系统或者一个确实需要保留我们输出信息的系统,良好的日志系统显得相当必要。因此,不能随意的输出各种不规范的调试信息,这些随意输出的信息是不可控的,难以清除,可能为后台监控、错误排除和错误恢复带来相当大的阻力。 1.2日志系统框架的基本功能 一个完备的日志系统框架通常应当包括如下基本特性: 所输出的日志拥有自己的分类:这样在调试时便于针对不同系统的不同模块进行查询,从而快速定位到发生日志事件的代码。

分布式系统概念与设计(第三版)课后习题与答案Chapter5

Chapter 5Exercise Solutions 5.1The Election interface provides two remote methods: vote: with two parameters through which the client supplies the name of a candidate (a string) and the ‘voter’s number’ (an integer used to ensure each user votes once only). The voter’s numbers are allocated sparsely from the range of integers to make them hard to guess. result: with two parameters through which the server supplies the client with the name of a candidate and the number of votes for that candidate. Which of the parameters of these two procedures are input and which are output parameters? 5.1 Ans. vote: input parameters: name of candidate, voter’s number; result: output parameters: name of candidate, number of votes 5.2Discuss the invocation semantics that can be achieved when the request-reply protocol is implemented over a TCP/IP connection, which guarantees that data is delivered in the order sent, without loss or duplication. Take into account all of the conditions causing a connection to be broken. 5.2 Ans. A process is informed that a connection is broken: ?when one of the processes exits or closes the connection. ?when the network is congested or fails altogether Therefore a client process cannot distinguish between network failure and failure of the server. Provided that the connection continues to exist, no messages are lost, therefore, every request will receive a corresponding reply, in which case the client knows that the method was executed exactly once. However, if the server process crashes, the client will be informed that the connection is broken and the client will know that the method was executed either once (if the server crashed after executing it) or not at all (if the server crashed before executing it). But, if the network fails the client will also be informed that the connection is broken. This may have happened either during the transmission of the request message or during the transmission of the reply message. As before the method was executed either once or not at all. Therefore we have at-most-once call semantics. 5.3Define the interface to the Election service in CORBA IDL and Java RMI. Note that CORBA IDL provides the type long for 32 bit integers. Compare the methods in the two languages for specifying input and output arguments. 5.3 Ans. CORBA IDL:

Hadoop分布式文件系统:架构和设计

Hadoop分布式文件系统:架构和设计 引言 (2) 一前提和设计目标 (2) 1 hadoop和云计算的关系 (2) 2 流式数据访问 (2) 3 大规模数据集 (2) 4 简单的一致性模型 (3) 5 异构软硬件平台间的可移植性 (3) 6 硬件错误 (3) 二HDFS重要名词解释 (3) 1 Namenode (4) 2 secondary Namenode (5) 3 Datanode (6) 4 jobTracker (6) 5 TaskTracker (6) 三HDFS数据存储 (7) 1 HDFS数据存储特点 (7) 2 心跳机制 (7) 3 副本存放 (7) 4 副本选择 (7) 5 安全模式 (8) 四HDFS数据健壮性 (8) 1 磁盘数据错误,心跳检测和重新复制 (8) 2 集群均衡 (8) 3 数据完整性 (8) 4 元数据磁盘错误 (8) 5 快照 (9)

引言 云计算(cloud computing),由位于网络上的一组服务器把其计算、存储、数据等资源以服务的形式提供给请求者以完成信息处理任务的方法和过程。在此过程中被服务者只是提供需求并获取服务结果,对于需求被服务的过程并不知情。同时服务者以最优利用的方式动态地把资源分配给众多的服务请求者,以求达到最大效益。 Hadoop分布式文件系统(HDFS)被设计成适合运行在通用硬件(commodity hardware)上的分布式文件系统。它和现有的分布式文件系统有很多共同点。但同时,它和其他的分布式文件系统的区别也是很明显的。HDFS是一个高度容错性的系统,适合部署在廉价的机器上。HDFS 能提供高吞吐量的数据访问,非常适合大规模数据集上的应用。 一前提和设计目标 1 hadoop和云计算的关系 云计算由位于网络上的一组服务器把其计算、存储、数据等资源以服务的形式提供给请求者以完成信息处理任务的方法和过程。针对海量文本数据处理,为实现快速文本处理响应,缩短海量数据为辅助决策提供服务的时间,基于Hadoop云计算平台,建立HDFS分布式文件系统存储海量文本数据集,通过文本词频利用MapReduce原理建立分布式索引,以分布式数据库HBase 存储关键词索引,并提供实时检索,实现对海量文本数据的分布式并行处理.实验结果表 明,Hadoop框架为大规模数据的分布式并行处理提供了很好的解决方案。 2 流式数据访问 运行在HDFS上的应用和普通的应用不同,需要流式访问它们的数据集。HDFS的设计中更多的考虑到了数据批处理,而不是用户交互处理。比之数据访问的低延迟问题,更关键的在于数据访问的高吞吐量。 3 大规模数据集 运行在HDFS上的应用具有很大的数据集。HDFS上的一个典型文件大小一般都在G字节至T字节。因此,HDFS被调节以支持大文件存储。它应该能提供整体上高的数据传输带宽,能在一个集群里扩展到数百个节点。一个单一的HDFS实例应该能支撑数以千万计的文件。

分布式系统架构设计

本文作者Kate Matsudaira是一位美丽的女工程副总裁,曾在Sun Microsystems、微软、亚马逊这些一流的IT公司任职。她有着非常丰富的工作经验和团队管理经验,当过程序员、项目经理、产品经理以及人事经理。专注于构建和操作大型Web应用程序/网站,目前她的主要研究方向是SaaS(软件即服务)应用程序和云计算(如大家所说的大数据)。 本文是作者在AOSA一书介绍如何构建可扩展的分布式系统里的内容,在此翻译并分享给大家。 开源软件已经成为许多大型网站的基本组成部分,随着这些网站的逐步壮大,他们的网站架构和一些指导原则也开放在开发者们的面前,给予大家切实有用的指导和帮助。 这篇文章主要侧重于Web系统,并且也适用于其他分布式系统。 Web分布式系统设计的原则 构建并运营一个可伸缩的Web站点或应用程序到底是指什么?在最初,仅是通过互联网连接用户和访问远程资源。 和大多数事情一样,当构建一个Web服务时,需要提前抽出时间进行规划。了解大型网站创建背后的注意事项以及学会权衡,会给你带来更加明智的决策。下面是设计大型Web系统时,需要注意的一些核心原则: ?可用性 ?性能 ?可靠性 ?可扩展 ?易管理 ?成本 上面的这些原则给设计分布式Web架构提供了一定的基础和理论指导。然而,它们也可能彼此相左,例如实现这个目标的代价是牺牲成本。一个简单的例子:选择地址容量,仅通过添加更多的服务器(可伸缩性),这个可能以易管理(你不得不操作额外的服务器)和成本作为代价(服务器价格)。 无论你想设计哪种类型的Web应用程序,这些原则都是非常重要的,甚至这些原则之间也会互相羁绊,做好它们之间的权衡也非常重要。 基础

大型电商分布式架构设计与优化

大型电商分布式架构设计与优化 本文主题为电商网站架构案例,将介绍如何从电商网站的需求,到单机架构,逐步演变为常用的、可供参考的分布式架构原型。除具备功能需求外,还具备一定的高性能、高可用、可伸缩、可扩展等非功能质量需求(架构目标)。

本文大纲: 1. 使用电商案例的原因 2. 电商网站需求 3. 网站初级架构 4. 系统容量估算 5. 网站架构分析 6. 网站架构优化 根据实际需要,进行改造、扩展、支持千万PV,是没问题的。 使用电商案例的原因 分布式大型网站,目前看主要有几类: 1.大型门户(比如网易、新浪等); 2.SNS网站(比如校内、开心网等); 3.电商网站(比如阿里巴巴、京东商城、国美在线、汽车之家等)。

大型门户一般是新闻类信息,可以使用CDN、静态化等方式优化。而开心网等交互性比较多,可能会引入更多的NoSQL、分布式缓存、使用高性能的通信框架等。电商网站具备以上两类的特点,比如产品详情可以采用CDN,静态化,交互性高的需要采用NoSQL等技术。因此,我们采用电商网站作为案例,进行分析。 电商网站需求 客户需求: ?建立一个全品类的电子商务网站(B2C),用户可以在线购买商品,可以在线支付,也可以货到付款; ?用户购买时可以在线与客服沟通; ?用户收到商品后,可以给商品打分和评价; ?目前有成熟的进销存系统,需要与网站对接; ?希望能够支持3~5年,业务的发展; ?预计3~5年用户数达到1000万; ?定期举办双11、双12、三八男人节等活动; ?其他的功能参考京东或国美在线等网站。 客户就是客户,不会告诉你具体要什么,只会告诉你他想要什么,我们很多时候要引导、挖掘客户的需求。好在提供了明确的参考网站。因此,下一步要进行大量的分析,结合行业以及参考网站,给客户提供方案。其它的这里暂不展开。

分布式文件系统架构设计(20201126073806)

分布式文件系统架构设计 1. 前言...................................................... 3.

2. HDFS1 (3) 3. HDFS2 (5) 4. HDFS3 ............................................................................................. 1 1 5. 结语..................................................... 1.5

1. 刖言 Hadoop 是一个由Apache基金会所开发的分布式系统基础架构。用户可以在不了解分布式底层细节的情况下,开发分布式程序。充分利用集群的威力进行高速运算和存储。 Hadoop 实现了一个分布式文件系统(Hadoop Distributed File System ),简称HDFS,解 决了海量数据存储的问题;实现了一个分布式计算引擎MapReduce ,解决了海量数据如何计 算的问题;实现了一个分布式资源调度框架YARN,解决了资源调度,任务管理的问题。而我 们今天重点给大家介绍的是Hadoop 里享誉世界的优秀的分布式文件系统-HDFS。 Hadoop 重要的比较大的版本有:Hadoop1 ,Hadoop2 , hadoop3 。同时也相对应的有HDFS1 ,HDFS2,HDFS3三个大版本。后面的HDFS的版本,都是对前一个版本的架构进行了调整优 化,而在这个调整优化的过程当中都是解决上一个版本的架构缺陷,然而这些低版本的架构缺陷也是我们在平时工作当中会经常遇到的问题,所以这篇文章一个重要的目的就是通过给大家介绍HDFS不同版本的架构演进,通过学习高版本是如何解决低版本的架构问题从而来提升我 们的系统架构能力。 2. HDFS1

分布式汽车电气-电子系统设计和实现架构

分布式汽车电气-电子系统设计和实现架构

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分布式汽车电气/电子系统设计和实现架构 在过去的十几年里,汽车的电气和电子系统已经变得非常的复杂。今天汽车电子/电气系统开发工程师广泛使用基于模型的功能设计与仿真来迎接这一复杂性挑战。新兴标准定义了与低层软件的标准化接口,最重要的是,它还为功能实现工程师引入了一个全新的抽象级。 这提高了软件组件的可重用性,但不幸的是,关于如何将基于模型的功能设计的结果转换成高度环境中的可靠和高效系统实现方面的指导却几乎没有。 此外,论述设计流程物理端的文章也非常少。本文概述了一种推荐的系统级设计方法学,包括、分布在多个ECU中的网络和任务调度、线束设计和规格生成。 为什么需要AUTOSAR? 即使在同一家公司,“架构设计”对不同的人也有不同的含义,这取决于他们站在哪个角度上。物理架构处理系统的有形一面,如布线和连接器,逻辑架构定义无形系统的结构和分配,如软件和通信协议。目前设计物理架构和逻辑架构的语言是独立的,这导致相同一个词的意思可以完全不同,

设计团队和流程也是独立的,这也导致了一个非常复杂的设计流程(如图1所示)。 图1:物理和逻辑设计流程。 这种复杂性导致了次优设计结果,整个系统的正确功能是如此的难于实现,以致于几乎没有时间去寻求一种替代方法,它可导致更坚固的、可扩展性更好的和更具成本效益的解决方案。为了实现这样一种解决方案,设计师需要新的方法,它可以将物理和逻辑设计流程紧密相连,并仍然允许不同的设计团队做他们的工作。 新兴的AUTOSAR标准为系统级汽车电子/电气设计方法学提供了一个技术上和经济上都可行的选择,尽管它主要针对软件层面,即逻辑系统的设计。不过,大量广泛的AUTOSAR元模型及其丰富的接口定义允许系统级电子/电气架构师以标准的格式表达他的设计思想。从经济上看,

分布式个人文件系统的设计与实现

第34卷第4期2005年8月 电子科技大学学报 Jo啪alofUESTofChina V01.34No.4 Aug.2005分布式个人文件系统的设计与实现 何兴高,张凤荔,黄远军,秦志光,周明天 (电子科技大学计算机科学与工程学院成都610054) 【摘要】提出了一种基于E-mail系统的分布式文件系统一EⅧFS,给出了扩展的S删*议(E㈣的状态转换方式和定义,在此基础上研究了利用ESMrP来构建分布式个人文件系统的方法和模型,设计了哪S的模型、内外存的结构、I,o操作、用户接口以及EMDFS的各种功能. 关键词简单邮件传输协议;互联网消息存取协议4;个人网络存储;分布式文件系统 中图分类号TP393文献标识码A DesignandImplementationofDistributedPersonalFileSystem眦Xin唱a0,蕊ANGFeng-li,mIANGYuall.jun,QNzhi倒锄g,盟oUM吨-ti锄 (School0fC伽pu魄Sci∞∞锄dEng.m∞血g,UESTofa血aa姗窖du6100154) Abstract。I'hispaperpresentSadis仃ibmedfilesystemb嬲edonE-mail n锄edE-nlaildis仃ibutedfuesyStem.Thisp印ergives曲state强ddefmi廿onofextension S咖巾鹤ed0nmiswedes蜘也emodel锄dmemodof也eEMDFS,锄dproposemestoreSpa鸭ttlemI锄。巧龃ddisk咖叽鹏ofEMDFS,tlleI/Ooperators,useriIlterfiace,龇ldotherfllnctions. KeywordssiIIlplemail仃趾sfer protocol;intemetmessageaccessprotocol-verSion4;person netwarestorage;dig廿ibutedfilesystem 本文提出了一种基于分布式环境的个人数据的网络存储方式,对现有的网络协议进行扩充,利用E.mail,解决个人数据文件在分布式网络环境下的实时存储、共享。 1E.mail协议及其扩展 E.mail协议包括简单邮件传输协议(SimpleMailTransferProtocol,SMrP)‘1】,简单邮件传输协议服务扩展①xtendedsMrP:EsMrP尸,邮局协议3口ostOmceProtoc01.VerSion3,POP3),互联网消息存取协议4(IrltemetMessageAccessProtocol-V.ersion4,Ⅱ儿心4)【3】’多用途网际邮件扩展(MuhipurposehltemetM2LilExtensions,Mmm)【4】。SMrP本身没有存储空间的概念,对SM冲进行存储扩展,就要引入个人存储空间扩展的概念(storagee)(tendedSMIP,SSMrP)。默认的个人存储空间是SMAILBOx;引入SM俎BOX,可避免普通邮件同个人网络存储的数据相混淆。SSMIP连接后,进入普通的SMIP状态似0n.SSMI.P状态),进行邮件操作。用户可以使用特殊命令SHLO,切换到SSMrP个人存储空间。为了保护用户个人空间,必须对用户进行身份验证,验证成功后,选择个人空间进入;消息发送和个人数据的就以消息格式存储在一条消息中,包含个人数据的所有的消息,都存储在该个人存储空间中。SSMlP协议包括N0n.SSMrP状态、 收稿日期:2004—06一∞ 基金项目:四川省科技攻关项目(IO町Y02舢00l-3) 作者简介:何兴高(1964一),男,硕士,工程师,主要从事计算机控制、智能交通系统方面的研究.

分布式服务架构方案

高并发分布式服务架构方案 下图是一个非常全面的架构蓝图,针对不同的应用系统需要的模块各有不同。此架构方案主要包括以下几个方面的设计:数据存储和读取,基础服务,应用层(APP/业务/Proxy),日志监控等,下面对这些主要的问题提供具体的各项针对性技术方案。 数据的存储和读取 分布式系统应该根据应用对数据不同的一致性、可用性等要求和数据的不同特性,采用不同的数据存储和读取方案,主要有以下几种可选方案: 1)内存型数据库。内存型的数据库,以高并发高性能为目标,在事务性方面没那么严格, 适合进行海量数据的存储和读取。例如开源nosql数据库mongodb、redis等。 2)关系型数据库。关系型数据库在满足并发性能的同时,也需要满足事务性,可通过 读写分离,分库分表来应对高并发大数据量的情况。例如Oracle,Mysql等。 3)分布式数据库。对于数据的高并发的访问,传统的关系型数据库提供读写分离的方案, 但是带来的确实数据的一致性问题提供的数据切分的方案;对于越来越多的海量数据,传统的数据库采用的是分库分表,实现起来比较复杂,后期要不断的进行迁移维护;对

于高可用和伸缩方面,传统数据采用的是主备、主从、多主的方案,但是本身扩展性比较差,增加节点和宕机需要进行数据的迁移。对于以上提出的这些问题,分布式数据库HBase有一套完善的解决方案,适用于高并发海量数据存取的要求。 基础服务 基础服务主要是指数据层之上的数据路由,Cache,搜索等服务。 1)路由Router。对于数据库切分方案中的分库分表问题,需要解决在请求对应的数据时 定位需要访问的位置,可根据一致性Hash,维护路由表至内存数据库等方案解决。 2)Cache。对于高并发的系统来讲,使用Cache可以减轻对后端系统的压力,所有Cache 可承担大部分热数据的读操作。当前用的比较多的是redis和memcache,redis比memcache有丰富的数据操作的API,redis对数据进行了持久化,而memcache没有这个功能,因此memcache更加适合在关系型数据库之上的数据的缓存。 3)搜索。搜索可以支持应用系统的按照关键词的检索,搜索提示,搜索排序等功能。开源 开源的企业级搜索引擎主要有lucene, sphinx,选择搜索引擎主要考虑以下三个方面: a)搜索引擎是否支持分布式的索引和搜索,来应对海量的数据,支持读写分离,提高 可用性 b)索引的实时性 c)搜索引擎的性能 Solr是基于Lucene开发的高性能的全文搜索服务器,满足以上三个方面的考虑,而且目前在企业中应用非常广泛。 应用层 应用层主要包括面向用户的应用,网站、APP等,还包括相关的业务处理的运算等。 1)负载均衡-反向代理。一个大型的平台包括很多个业务域,不同的业务域有不同的集群, 可以用DNS做域名解析的分发或轮询,DNS方式实现简单。但是因存在cache而缺乏灵活性;一般基于商用的硬件F5、NetScaler或者开源的软负载lvs在做分发,当然会采用做冗余(比如lvs+keepalived)的考虑,采取主备方式。Nginx是基于事件驱动的、异步非阻塞的架构、支持多进程的高并发的负载均衡器/反向代理软件,可用作反向代理的工具。

分布式文件系统架构设计

分布式文件系统架构设计

目录 1.前言 (3) 2.HDFS1 (3) 3.HDFS2 (5) 4.HDFS3 (11) 5.结语 (15)

1.前言 Hadoop是一个由Apache基金会所开发的分布式系统基础架构。用户可以在不了解分布式底层细节的情况下,开发分布式程序。充分利用集群的威力进行高速运算和存储。 Hadoop实现了一个分布式文件系统(Hadoop Distributed File System),简称HDFS,解决了海量数据存储的问题;实现了一个分布式计算引擎MapReduce,解决了海量数据如何计算的问题;实现了一个分布式资源调度框架YARN,解决了资源调度,任务管理的问题。而我们今天重点给大家介绍的是Hadoop里享誉世界的优秀的分布式文件系统-HDFS。 Hadoop重要的比较大的版本有:Hadoop1,Hadoop2,hadoop3。同时也相对应的有HDFS1,HDFS2,HDFS3三个大版本。后面的HDFS的版本,都是对前一个版本的架构进行了调整优化,而在这个调整优化的过程当中都是解决上一个版本的架构缺陷,然而这些低版本的架构缺陷也是我们在平时工作当中会经常遇到的问题,所以这篇文章一个重要的目的就是通过给大家介绍HDFS不同版本的架构演进,通过学习高版本是如何解决低版本的架构问题从而来提升我们的系统架构能力。 2.HDFS1

最早出来投入商业使用的的Hadoop的版本,我们称为Hadoop1,里面的HDFS就是HDFS1,当时刚出来HDFS1,大家都很兴奋,因为它解决了一个海量数据如何存储的问题。HDFS1用的是主从式架构,主节点只有一个叫:Namenode,从节点有多个叫:DataNode。 我们往HDFS上上传一个大文件,HDFS会自动把文件划分成为大小固定的数据块(HDFS1的时候,默认块的大小是64M,可以配置),然后这些数据块会分散到存储的不同的服务器上面,为了保证数据安全,HDFS1里默认每个数据块都有3个副本。Namenode是HDFS的主节点,里面维护了文件系统的目录树,存储了文件系统的元数据信息,用户上传文件,下载文件等操作都必须跟NameNode进行交互,因为它存储了元数据信息,Namenode为了能快速响应用户的操作,启动的时候就把元数据信息加载到了内存里面。DataNode是HDFS的从节点,干的活就很简单,就是存储block文件块。

分布式控制系统课程设计

分布式控制课程设计 设计题目:课题八:3台电动机的顺序控制 学校:上海工程技术大学 院系:机械工程学院

二任务描述: 在现代工业生产中,电动机自动与手动正反转的设置得到了广泛的应用。设计三台电动机的顺序控制程序的原则是: (1)自动每隔离十分钟启动一台电机,中间可急停,到了八小时后都自动关闭。 (2)手动顺序启动,手动反序停止。 设计四段程序,第一段是自动顺序启动三台电机,由SB1总起T0,T1延时触发。第二段程序是到点自动停止,每个电机配备一个定时器加计数器来实现。第三段程序是手动顺序启动由SB2总起,T5,T6延时触发。第四段程序是手动反序停止由中间继电器M1.0,M1.1,M1.2线圈触发,而在第三段程序的起停保电路中用它们的常闭触点来实现。 控制任务和要求: (1)启动操作:按启动按钮SB1,电动机M1启动,10s后电动机M2自动启动,又经过8s,电动机M3自动启动。 (2)停车操作:按停止按钮SB2,电动机M3立即停车;5s后,电动机M2自动停车;又经过4s,电动机M1自动停车。 (3)要求启动时,每隔10min依次启动1台,每台运行8h后自动停车。在运行中可用停止按钮将3台电动机同时停机。 三电动机及其PLC控制器的介绍 1.系统设计功能 1)电路设计 本课题的三台电动机应满足以下要求 (1)自动时,当第二台电动机延时启动时,不关闭第一台电动机。当第三台电动机延时启动时,不关闭第一,第二台电动机。且三者自各自启动就开始计数器计时,准备 关闭。 (2)用急停按钮使三台电动机同时停移,但时间必须在自动停止时间范围内。 (3)手动时,当第二台中动机延时启动时,必须等三台电动机按顺序都启动后才可以按下手动反序停止按钮,使他们各自停止。 2)主电路设计 由三台电机组成,启动电路由自动开关QF0.,接触器KM0-KM3.热继电器FR1-FR3各台电

基于关联规则的日志分析系统的设计与实现

第44卷 增刊厦门大学学报(自然科学版) Vo l.44 Sup. 2005年6月 Journal of Xiam en U niversity (Natural Science) Jun.2005 基于关联规则的日志分析系统的设计与实现 收稿日期:2005 01 21 基金项目:福建省自然基金项目(A0310008),福建省高新技术研究 开放计划重点项目(2003H 043),厦门大学中央行动计划院士基金项目(X01122)资助 作者简介:文娟(1982-),女,硕士研究生. 文 娟,薛永生,段江娇,王劲波 (厦门大学计算机科学系,福建厦门361005) 摘要:网上广告势必成为中国广告业不可取代的部分,广告人总是期望广告能获得最好的效果.为此,本文设计并实现了 一个基于关联规则数据挖掘的日志分析系统,数据挖掘引擎在实现过程中针对挖掘数据的特点对A prior i 算法进行了改进,并通过仿真数据库对挖掘结果进行了验证,日志分析系统获得的 知识 可以直接用于改善Web 的信息服务. 关键词:日志分析系统;数据挖掘;关联规则 中图分类号:T P 311 文献标识码:A 文章编号:0438 0479(2005)Sup 0258 04 数据挖掘技术在科学发现、商业应用、市场营销、金融投资等领域都有广阔的应用前景.目前,大型数据挖掘系统有Intelligent Miner,SPSS,DBM iner 等,国 内也有研究[1,2],但是,这些大型的数据挖掘系统功能布局相对不合理,并且价格昂贵,当实现某些行业的某些特定目的的数据挖掘时,没有突出的特色. 网上广告已经成为广告业中不可忽视的部分,这涉及如何从网站上丰富的数据中提取有效信息的问题.W eb 日志挖掘可以发现用户的浏览模式,用于改进Web 服务器的设计以方便用户使用和提高Web 服务器的性能,增加个性化服务和在电子商务中发现潜在的客户群等.目前用于Web 日志挖掘的关联规则算法有FP [3] ,Tv p [4] ,Apriori [5] 等.本文以邮政网络的日志分析为例,实现了基于Aprior i 算法的关联规则的分析系统,对网站日志进行挖掘分析,得到网页组相应的最大频繁项集,即商家决策者所感兴趣的 黄金网页组合 ,据此改善Web 的信息服务,有效地提高网站的效益,同时在实现过程中针对挖掘数据的特点对Apri o ri 算法做了一些改进,并通过仿真数据库对挖掘结果进行了验证. 1 日志分析系统的基本模块 本文基于关联规则的日志分析系统是专门为邮政部门优化网络系统开发的.该系统分为数据预处理,数据挖掘和知识转化3个模块.数据预处理模块将原始日志文件先导入数据库管理系统SQL Ser ver 2000 中,然后数据过滤得到用户会话文件,即数据库的表,最后生成布尔型事务数据库,事务数据存于文本文件中;数据挖掘引擎采用关联规则中的经典算法Apriori 算法实现,并针对挖掘数据的特点对Apiro ri 算法进行了改进;知识转化模块将挖掘得到最大频繁项集及相关信息转化成知识,生成强关联规则,网站设计者可根据这些强关联规则改善信息服务.整个系统的模块结构如图1所示. 图1 日志分析系统的模块结构 F ig.1 M odule structur e of W eblog analysis system 2 日志分析系统的具体实现 2.1 数据预处理 数据预处理一般根据具体源数据的数据要求进行再加工,如检查数据的完整性及数据的一致性,对丢失的数据进行填补,消除 脏 数据等.常见的预处理方法有:数据清理、数据集成、数据变换和数据归约.该系统的数据预处理不仅面临数据清理问题,还需要将数据转化成数据挖掘引擎需要的数据形式,即如何将源数据转换成事务数据库的问题,所以,预处理分为数据导入,数据清理和生成布尔型事务数据库三步来实现.2.1.1数据导入和清理 挖掘的原始日志数据如下,且保存在文本文档中.

分布式人事管理系统设计与实现

分布式人事管理系统设计与实现 摘要:随着信息技术的日益发展和计算机及网络的技术的普遍应用,随着管理改革的深入,各部门之间的工作量也随之加重,旧的管理方式的方法已无法满足现代的科学管理飞速的需要。因此有必要利用现代PC技术和分布式数据库开发技术,在网络环境下建立基于分布式数据库的信息管理系统。 关键词:计算机;分步式;人事管理;数据库 中图分类号:TP311文献标识码:A 文章编号: 1009-3044(2008)32-1114-02 Distributed Personnel Management System Design and Implementation SONG Jun-rong (Huaibei City of Anhui Province, Mountain-building,Huaibei 235000,China) Abstract: With the increasing development of information technology and computer and network technology widely used, with the depth of management reform, among the various departments and also increase the workload, the old management methods have been unable to meet the modern scientific management of rapid . It is therefore necessary to use

主流分布式系统架构分析

主流分布式系统架构分析 主流分布式---系统架构分析

目录 一、前言 (3) 二、SOA架构解析 (3) 三、微服务( Microservices )架构解析 (7) 四、SOA和微服务架构的差别 (9) 五、服务网格( Service Mesh )架构解析 (9) 六、分布式架构的基本理论 ......................................................................................... 1 1 七、分布式架构下的高可用设计 (15) 八、总结 .......................................................................................................... 1 9

、八、 、 》 本文我们来聊一聊目前主流的分布式架构和分布式架构中常见理论以及如何才能设计出高可用的分布式架构好了。分布式架构中,SOA和微服务架构是最常见两种分布式架构,而且目前服务网格的 概念也越来越火了。那我们本文就先从这些常见架构开始。 、SOA架构解析 SOA全称是:Service Oriented Architecture ,中文释义为"面向服务的架构",它是一种设计理念,其中包含多个服务,服务之间通过相互依赖最终提供一系列完整的功能。各个服务通常以独立 的形式部署运行,服务之间通过网络进行调用。架构图如下:

Appl 跟SOA 相提并论的还有一个 ESB (企业服务总线),简单来说ESB 就是一根管道,用来连接各个服 务节点。 ESB 的存在是为了集成基于不同协议的不同服务, ESB 做了消息的转化、解释以及路由的工 作,以此来让不 同的服务互联互通;随着我们业务的越来越复杂, 会发现服务越来越多,SOA 架构下, 它们的调用关系会变成如下形式: App 2 App 6 App 3 App 4

分布式文件系统设计方案

分布式文件系统(DFS)解决方案 一“分布式文件系统(DFS)”概述 DFS并不是一种文件系统,它是Windows Server System上的一种客户/服务器模式的网络服务。它可以让把局域网中不同计算机上的不同的文件共享按照其功能组织成一个逻辑的分级目录结构。系统管理员可以利用分布式文件系统(DFS),使用户访问和管理那些物理上跨网络分布的文件更加容易。通过DFS,可以使分布在多个服务器或者不同网络位置的文件在用户面前显示时,就如同位于网络上的一个位置。用户在访问文件时不再需要知道和指定它们的实际物理位置。 例如,如果您的销售资料分散在某个域中的多个存储设备上,您可以利用DFS 使其显示时就好像所有的资料都位于同一网络共享下,这样用户就不必到网络上的多个位置去查找他们需要的信息。 二部署使用“分布式文件系统(DFS)”的原因 ●访问共享文件夹的用户分布在一个站点的多个位置或多个站点上; ●大多数用户都需要访问多个共享文件夹; ●通过重新分布共享文件夹可以改善服务器的负载平衡状况; ●用户需要对共享文件夹的不间断访问;

●您的组织中有供内部或外部使用的Web 站点; ●用户访问共享文件需要权限。 三“分布式文件系统(DFS)”类型 可以按下面两种方式中的任何一种来实施分布式文件系统: 1.作为独立的分布式文件系统。 ●不使用Active Directory。 ●至多只能有一个根目录级别的目标。 ●使用文件复制服务不能支持自动文件复制。 ●通过服务器群集支持容错。 2.作为基于域的分布式文件系统。 ●必须宿主在域成员服务器上。 ●使它的DFS 名称空间自动发布到Active Directory 中。 ●可以有多个根目录级别的目标。 ●通过FRS 支持自动文件复制。 ●通过FRS 支持容错。 四分布式文件系统特性 除了Windows Server System 中基于服务器的DFS 组件外,还有基于客户的DFS 组件。DFS 客户程序可以将对DFS 根目录或DFS 链接的引用缓存一段时间,该时间由管理员指定。此存储和读取过程对于

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