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基于Pi演算的新型分布式通信模型

刘思圻  
【摘要】:分布式技术在硬件技术革新和大数据分析需求增加的前提下,得到了迅猛的发展,使得传统计算模式和程序设计模式出现了重大变革。从单机计算到多机协同,从进程并行到多机并行,节点之间的通讯及资源共享仍然是分布式技术研究的重点。 分布式通信底层使用的是Socket通信机制,该机制建立在网络通信的传输层,使用TCP或UDP协议,各种高级编程语言均提供支持。C语言、C#语言,以及应用于移动终端的Android语言等等均使用传统通信模型。传统通信模型使用函数方式通信和连接,分布式各个节点中的代码逻辑及资源成份均不相同。当分布式通信系统结构发生变化的时候,代码及资源的迁移非常麻烦。因此,提出一个具有快速响应动态分布式通信系统结构的通信模型,简化代码及资源迁移的过程,成为了现今分布式技术的热点研究方向之一。 Pi演算是解决上述问题的一种有效方法。Pi演算能够快速响应并重新部署新的分布式通信系统结构,其主要机制是将通道作为可以传输的资源。 本文在总结分布式通信系统结构及Pi演算通信模式的基础上,结合前人的研究成果,给出了基于Pi演算的能够快速响应动态分布式通信系统结构的通信模型——PiDC(Pi–Distributed Communication),扩展了Pi演算的应用领域。本文工作包括: 1)给出基于Pi演算的通信模型PiDC,其核心机制为代码与IP/端口绑定。 2)定义了基于Pi演算的PiDC通信编程模型,使用基于Pi演算的Pict语言实现PiDC模型。 3)给出PiDC通信模型与传统通信模型在注重通信效率的聊天程序上的对比,在磁盘I/O、内存使用及进程资源等方面说明PiDC通信模型在该领域的优缺点。 4)给出PiDC通信模型与传统通信模型在基于分布式计算思想下的矩阵乘积程序,在磁盘I/O、内存使用及进程资源等方面说明PiDC通信模型在分布式计算上的优缺点。 本文提出了基于Pi演算的PiDC通信模型。给出了C语言、C#语言及基于PiDC通信模型的Pict语言的同类程序。主要通过磁盘I/O、内存使用及进程资源三个方面的对比,得到PiDC通信模型在可以快速响应分布式通信系统结构变化的前提下,也拥有良好的执行性能的结论。


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