CN102063437A - 面向未来的信息网络架构、分布式数据库标准结构及通用算法 - Google Patents

Abstract

面向未来的信息网络架构、分布式数据库标准结构及通用算法是信息化建设的关键技术。面向未来的信息网络架构包括：物联网与移动电话网、公共信息网与广播电视网、云计算与全球计算机网。分布式数据库标准结构包含以下类型的表格：表结构表、表索引表、表数据表、表语义表、数据属性表、数据分类表、数据操作表、数据计算表。表映像技术：依据表结构表建立还原表；依据表索引表建立索引；依据表数据表还原数据，实现了建立个性化数据库，表结构、表数据、表操作三者独立，显示多语种数据窗口。通用算法：依据数据属性表、数据操作表、数据计算表中的记录完成对表数据表中用户数据处理的算法。

Description

面向未来的信息网络架构、分布式数据库标准结构及通用算法

一、技术领域：

计算机计算机网络。

二、背景技术：

1、计算机发展简史：

1945年，德国著名数学家冯·诺依曼发表著名论文“非连续变量电子自动计算机”EDVAC，

系统阐述了计算机的体系结构：“存储程序控制”和“二进制原理”。

1946年，美国宾夕法尼亚大学制造了世界第一台电子管计算机。

1948年，美国贝尔实验室制造了世界第一个点接触型晶体管。

1950年，美籍华裔物理学家王安率先提出了利用磁性材料制造存储设备的思想。

1953年，美国麻省理工学院林肯实验室和美国无线电公司同时发明磁芯存储器，标志计算机存储技术进入磁芯存储时代。

1959年，美国非尔克公司制造了世界第一台大型通用晶体管计算机。

1968年，英特尔(Intel)公司制造了世界第一个微型处理器4004。

1969年，美国国防部建成世界第一个计算机网络“阿帕网”。

1974年，世界第一台微型计算机“阿尔塔(Altair)”诞生。

1982年，“阿帕网”采用TCP/IP协议，Internet形成。

2、机器人与神经网络：

分子构成细胞；细胞构成组织；组织构成器官；器官组成系统；系统合成人体，分子是模拟结构，人体是模拟结构，人的感觉、人的思维、人的语言、人的行动都是模拟的，在以半导体为基础的中央处理机(CPU)芯片上，运行个数有限的二进制代码构成的计算机程序，对已经数字化的信号进行分析、判断、计算，再将结果转换成模拟信号，用这种方法构建机器人和神经网络，是背离唯物主义的；是一个渐近的、漫长的；永远没有结果的过程。我认为：四轮着地比两条腿走路更稳当；无线遥控比南腔北调的口令更好用，一个完全没有人类参与的机器人的世界是人类不需要的，也是不能实现的。在设计智能系统时，把人定义成系统中一个三维结构，一个由时间、指令、数据构成的三维结构，一个无定义结构，一个不定义结构，有助于规范智能系统设计，减少不同系统人机界面的个性化差异，提高智能系统的标准化水平。

3、数据仓库与数据挖掘：

数据仓库与数据挖掘是建立在数据库管理系统(DBMS)、全球计算机网络(Web)、联机事物处理(OLTP)基础上的学科，历经20年发展，仍然处于探索阶段。数据是描述事物本质、形态、变化的有效工具，丰富多彩的世界赋予数据名称、类型、结构，事物与数据相辅相成、不可分离，举例：你老婆生了一个娃，邻居送来一筐蛋，如果数据与事物分离会说成：你老婆生了一筐蛋，邻居送来一个娃，通过这个例子我们明白了数据不是孤立的，阿尔伯特·爱因斯坦认为世界是相对的，史蒂芬·霍金说太阳也会衰老，世界每一分、每一秒都在变化，数据需要不断更新，信息化高度发达的今天，电子数据浩如烟海、纷繁复杂、变化万千，进行高效检索异常艰难，我们已经并且继续对世间万物进行分类，现在，我们需要用同样的方法制定电子数据命名、分类、存储、检索标准，标准能起到事半功倍的效果，何乐而不为。

4、并行计算、分布式计算、网格计算、云计算：

并行计算是指在多台计算机上对同一计算，在同一时间进行分块操作，达到时间与空间上的并行，我国的银河、曙光系列超级计算机利用了并行计算技术。分布式计算是将同一计算划分成多个相对独立的计算任务，某一个计算任务计算失误，不会影响其他计算任务。网格计算是将需要共享的计算资源虚拟化的分布式计算。云计算是对分布式计算、并行计算和网格计算及分布式数据库的改进处理，其前身是利用并行计算解决大型问题的网格计算和将计算资源作为可计量的服务提供的公用计算，在互联网宽带技术和虚拟化技术推动下，萌生云计算，与成熟的并行计算、分布式计算技术相比，云计算还没有准确的定义，云计算发展存在很多误区需要澄清，以利于云计算健康发展。

A、用户不需要知道规则不等于不需要规则；

B、批量计算不等于复杂计算；

C、用户终端硬件配置减低与不断扩张的系统软件及其应用相矛盾：

云计算的定义：建立在分布式数据库管理系统和虚拟化技术基础上，使用通用算法对分布式数据库标准结构中的数据进行计算。

云计算的特征：网络就是资源(Resources as a Net)，资源包括：硬件、软件、数据、维护。云计算的应用：建立数据仓库、进行数据挖掘、企业数据库管理。

5、传感网、工控网、物联网、现场总线：

传感器(Transducer)：把各种物理参数(如电压、温度)通过电子器件(如压敏电阻、热敏电阻)测量出来，并且转换为电信号，再经过A/D转换，传送给单片机。控制器(Control)：单片机对各种信号计算、加工处理后输出，经过D/A转换再去控制各种电器。单片机全称为单片微型计算机(Single Chip Micro Computer)，在一块芯片上集成中央处理机(CPU)、随机存储器(RAM)、程序存储器(EEPROM)、定时器/计数器(TIME)和各种输入/输出接口(I/O)。传感器、现场总线(CAN)、计算机(PC)构成传感网。控制器、现场总线(CAN)、计算机(PC)构成工控网。传感器与控制器应用在航空、航天、军事、工业、农业、商业、体育等众多领域，数控机床的精密度达到0.01毫米，哈勃望远镜传递太空的信息，刘翔最好的成绩是12.88秒，传感器与控制器的应用让这个世界变得鲜活、有趣，显示出勃勃生机。物联网至今还没有准确的定义，有专家认为：“物联网是建立在全球计算机网上的远程监控的传感网和工控网”。使用全球计算机网络建立物联网是一个误区，每一个传感器、控制器都需要一个唯一的、固定的地址，状态数据要求实时接收，控制指令要求实时发送，传输内容要求保密，以上要求在全球计算机网络上难以实现。

6、浏览器：

传统的以关键字方式搜索文本为主要内容的浏览器，如同一只学会抱着树叶过河的蚂蚁，要去横渡大海，正在经历一场技术革新的风暴，风起云涌，Google独立潮头，Microsoft、IBM等IT巨头紧随其后，各施招术，其中共同点是：将办公软件、多媒体播放软件、云计算软件、数据挖掘软件集成，为用户提供强大的、在线的、灵活的信息处理平台。

盘点当今计算机领域几个热点问题，想起一首诗：“落霞与孤鹭起飞，秋水共海天一色”。

三、发明内容：

1、面向未来的信息网络架构：

计算机网络、移动电话网络、广播电视网络合称“三网”，信息一体化要求促进网络一体化，然而，简单的“三网合一”不仅浪费很多硬件资源，也会失去原有的信息传输优势，用不同的网络，以不同的方式，传输不同的信息依然是未来网络建设的指导思想，形成有线与无线并存；广播与交互共用；局域与全球互补的网络架构，同时，关注快要淡忘的广播网、公安部的视频监控网、不为普通人知的传感网、工控网、物联网、快速增长的局域网，它们是信息网络的必要成员。综合以上分析，定义三种面向未来的信息网络架构。

(1)、物联网与移动电话网：

物联网要求的双向性、实时性、保密性、可靠性与移动电话网的特征相同，使用移动电话作为物联网远程监控终端，可以实现移动监控，走在回家的路上，给自己家里的食品加工机器发一个指令(短信)，到家时就能吃热饭，不好吗？物联网建立在移动电话网上非常适宜，建立在全球计算机网上存在很多问题。

(2)、公共信息网与广播电视网：

减少广播电视网络中用于播放影视剧、录播节目占用的宝贵的频带资源，增加计算机网络带宽，有利于宽带网络建设，广播电视网络单向传输、信息量大、实时性强，在广播电视网上建立公共信息网，广播文化、体育、医疗、教育、气象、交通等公共信息，能降低全球计算机网络、移动电话网络传输压力，操作简单、计费合理、成本低、效果好。以广播电视网为框架；以辖区内所有用户为终端；以用户需求的信息为目标；以零时接收的信息为资源；以统一的标准制成的信息包为单位；以用户预订为依据；以循环、广播方式传输信息包的局域网络。每发送一个信息包先读取用户预订信息，只向预订用户发送，根据预订信息量收费。

(3)、云计算与全球计算机网络：

云计算是建立在分布式数据库管理系统和虚拟化技术基础上，使用通用算法对分布式数据库标准结构中的数据进行计算。以企业应用服务器(EAServer)、数据服务器(DBServer)、备用数据服务器(BDBServer)、企业应用终端(EAClient)为主体，以全球计算机网络共享资源为扩展的云计算。

2、分布式数据库标准结构：

(1)、电子数据：

电子数据基本特征：所属、分类、名称、时限、访问。

所属：记录电子数据所有者的标志信息；

分类：依据电子数据所描述的事物分类；

名称：使用电子数据所描述的事物名称；

时限：刻画电子数据所经历的时钟周期；

访问：规定电子数据所拥有的使用权限。

电子数据形态特征：静态、动态。

静态：用于描述事物的属性；

动态：用于刻画事物的变化。

电子数据存储格式：

数据库。

(2)、分布式数据库标准结构：

分布式数据库标准结构包含以下类型的表格：

表结构表：用于表映像技术，表中每一条记录说明还原表中一个字段定义参数。

表索引表：用于表映像技术，表中每一条记录定义一个表与表之间的索引关系。

表数据表：用于表映像技术，表中存储所有用户动态数据，类型都是字符串型。

表语义表：用于显示多语种数据窗口，表中每一条记录说明一个字段名多种翻译。

数据属性表：用于描述数据基本特征，包括数据所属、分类、名称、时限、访问。

数据分类表：用于规定数据分类标准，依据数据所描述的事物对数据进行分类。

数据操作表：用于通用算法，表中每一条记录说明一个用户提交的数据库操作。

数据计算表：用于通用算法，表中每一条记录说明一个数据库综合计算的结果。

(3)、表映像技术：

依据表结构表建立还原表；依据表索引表建立索引；依据表数据表还原数据，避免了因为数据库名称、表名称、字段名称、字段类型、字段长度不同造成的操作不同。实现了建立个性化数据库，表结构、表数据、表操作三者独立，显示多语种数据窗口，举例如：表格1、表格2、表格3、表格4、表格5、表格8。

3、通用算法：

依据数据属性表、数据操作表、数据计算表中的记录完成对表数据表中用户数据处理的算法，如：表格6、表格7。企业应用服务器(EAServer)应用于企业级Web，分布式和多层客户/服务器应用解决方案，支持Java、Java Bean、CORBA、COM和JZEF等标准组件模型，能够为云计算用户提供以通用算法为基础的标准组件。将数据库常规操作(建表与增加、删除、修改、保存、查询记录)和综合计算(统计、计算)定义成标准组件，存放在企业应用服务器中，

表格1

表格2

表格3

表格4

表格5

表格6

表格7

表格8

四、具体实施方式：

这是一个熟悉的工作平台，一个强大、稳健的平台，在这个平台上构建云计算系统，我感到轻松、愉快，给你一双翅膀，给你蓝天、白云，带上你的梦想飞翔吧，自由飞翔！

1、确定做为EAServer、DBServer、BDBServer、EAClient使用的计算机。

2、安装软件：

EAServer：Windows Server 2003

Sybase EAServer 5.1.0

PowerBui lder 10.0

DBServer：Windows Server 2003

SQL Server 2005

Microsoft Virtual Server 2005

BDBServer：Windows Server 2003

SQL Server 2005

Microsoft Virtual Server 2005

EAClient：Windows XP

PowerBui lder 10.0

Sybase EAServer 5.1.0

3、连接网络：使用Ping命令测试硬件连接。

4、建立数据库：DBServer、BDBServer上建立分布式数据库标准结构。

5、设置软件：(1)、DBServer BDBServer设置：

A、安装群集。

B、安装服务器群集。

C、安装数据库故障转移群集。

(2)、EAServer设置：

启动EAServer Manager配置EAServer。

(3)、EAClient设置：

A、建立ODBC配置文件。

B、建立EAServer配置文件。

6、在EAServer上建立用户对象。

在EAClient上建立代理对象。

在EAClient上建立用户界面。

Claims (3)

1.分布式数据库标准结构包含以下类型的表格：表结构表、表索引表、表数据表、表语义表、数据属性表、数据分类表、数据操作表、数据计算表。

2.表映像技术：依据表结构表建立还原表；依据表索引表建立索引；依据表数据表还原数据，实现了建立个性化数据库，表结构、表数据、表操作三者独立，显示多语种数据窗口。

3.通用算法：依据数据属性表、数据操作表、数据计算表中的记录完成对表数据表中用户数据处理的算法。