基于一致性哈希算法的分布式机电系统数据管理与实现
这是一篇关于分布式机电系统,一致性哈希算法,分布式存储,负载均衡,数据管理的论文, 主要内容为分布式机电系统运行数据能否高效、可靠地存储及管理,是系统健康监测及运行维护的前提与保障。随着机电设备面向智能集成、物联高精以及远程测控的迅猛发展,具有计算和存储能力的边缘设备数量不断增加,使得现有分布式存储模式难以高效管理边缘节点所产生的海量数据,数据负载均衡性的高效管理成为亟待解决的关键问题。论文在对分布式机电系统数据管理实际需求分析的基础上,通过数据预处理技术有效降低了数据冗余,并提出了基于改进一致性哈希算法的数据分布式存储方法,实现了数据的高效存储,结合所设计的分布式机电系统数据管理平台,试验验证了本文所提方法的有效性。论文主要研究内容如下:从数据预处理及存储两个方面着重分析了数据管理系统功能性需求,阐明了分布式机电系统的信号特征和数据结构,并通过嵌入式FPGA数据采集技术保证了数据的实时采集与传输,在此基础上,设计了分布式机电系统数据管理平台的整体框架。为减轻数据传输量以及服务器终端数据存储负载的压力,通过数据集成与数据清洗在边缘节点对数据进行预处理,其中,利用数据编码技术实现了对多源异构数据的标准化集成,在此基础上,采用一阶差分法有效地剔除了原始采样数据的奇异值,并使用变分模态分解方法提取真实运行信号与噪声信号,完成数据的清洗。同时,通过System Link架构实现了数据的高效远程传输。针对分布式机电系统海量数据所造成的存储负载不均衡问题,结合一致性哈希算法,提出了一种基于权值比例分配的数据存储方法。首先,基于一致性哈希算法建立了主机节点、运行数据和哈希环的映射关系,明确了数据存储的寻址规则。其次,考虑到各主机性能的差异,基于权值分配虚拟节点,在解决哈希偏移问题的基础上,实现负载的自适应,以此建立虚拟节点的动态分配机制。最后,结合HDFS数据库完善了数据的存储功能。在实验环境下对分布式机电系统数据管理平台进行测试试验,试验结果表明,所设计的数据管理平台可对分布式机电系统的运行数据进行有效采集及预处理,所得重构数据较原始数据信噪比提高了约21d B、总谐波失真率下降了约3.8%。且所提出的数据存储方法相较于较传统的一致性哈希算法表现出优秀的负载均衡性,能够有效减少动态分配次数,使得数据得以高效地存储。
基于海量评论导购系统的设计与实现
这是一篇关于大数据分析,评论挖掘,K-means聚类算法,协同过滤,导购系统,分布式存储的论文, 主要内容为21世纪的今天,网上购物已经融入了我们的生活,对于大多数人而言,“其他人在购买商品后的评语”对于我们的决策定制产生了巨大的影响力。当互联网尚未普及的时候,我们能够获得的评价信息量少并且渠道单一,企业和消费者想要获取更多的信息十分困难。互联网和电商网站的广泛应用使我们获取信息的渠道和数量呈几何数量递增,我们通过不同的电商网站获取大量的信息。对于商品的评价信息的分析,目前大多数网站的对信息的处理仅仅是针对分数等量化信息进行汇总,没有对文字进行处理。而阅读文字评论信息非常费时,需要辗转多个网站对多个信息进行总结;另外,由于屏幕大小的限制,在移动终端上阅读文字评论信息也很不方便。本文通过对各大电商网站中的各类评论数据进行爬取,设计了基于海量商品评论数据的手机移动端的智能导购系统。首先对当前的评论数据挖掘经验进行学习,实现了基于改进的K-means聚类算法的面向海量评论信息的数据挖掘方法。通过基于CRF的分词器的用户偏好内容学习预测方法,实现对中文评论信息的分析处理挖掘。根据商品的名称相似性生成推荐列表,对用户自行评分预测计算,最后通过评分预测计算结果进行反向排序生成最终的推荐列表,其中的评论对象数据以倒排索引来进行检索,用户所提交的数据查询请求预先通过前端的索引服务器完成分词处理,然后再对处理后的结果数据利用倒排索引进行查询。采用Hadoop平台结合HBase存储方式实现大数据的分布式存储解决大数据计算和存储的问题。实验证明本系统实现了成功处理千万级评论数量,能够实现快速响应用户的检索需求,为用户提供各类有价值的商品评价导购信息。
基于Ceph的分布式网盘系统的设计与实现
这是一篇关于Ceph文件系统,分布式存储,网盘,企业信息化的论文, 主要内容为随着在信息化建设过程中企业对文件数据越来越重视,使用传统的便携式存储设备存储数据在易用性、安全性、成本控制等方面都有明显的不足,网盘的出现解决了这些问题。越来越多的用户把个人文数据存储到网盘中,网盘存储成了一种新的文件存储方式,为用户带来了极大的便利。对于企业用户来说,所存的文件数据可能涉及企业的商业机密等重要信息,而市场上的各类网盘透明度太高,安全事件频发,文件的安全性需要由用户自己负责;同时市面上网盘的传输性能在企业内部环境也不能达到高效的要求;网盘服务存储集群的容灾能力也不可控,对于用户来说文件存储完全透明,一旦服务提供商不再提供存储服务或者存储集群出现不可修复故障的情况,用户存储的文件面临极大的风险。本文基于AES加密算法、MD5散列算法以及微服务等技术实现了基于Ceph的分布式网盘系统。本文的主要工作如下:(1)分析企业用户对于网盘系统的功能需求和性能需求。根据功能需求梳理出网盘系统的功能模块,分别有存储模块、文件模块、群组/监控模块、通知模块和备份模块。根据需求,制定出系统的测试方案,主要包括各项功能测试以及性能测试,性能测试的指标包括系统响应时间、文件上传下载速率和集群的文件读写速度。(2)设计基于Ceph的分布式网盘系统。从系统的整体架构设计到各个模块中具体功能的设计。在文件模块中,优化了文件的存储结构,提高文件存储的效率。针对不同的文件大小采取不同的文件上传策略,提高文件上传的性能。在安全方面对文件使用非对称加密算法对文件加密,保证文件数据存储的安全性。在团队管理和监控模块中,在基于角色权限的模型上引入对单文件的权限控制,更精细的管理用户的权限。在备份模块中,为了应对系统级故障和灾难,采用增量传输的策略跨机房备份文件。在通知模块中,设计了钉钉通知和邮件通知的功能,满足系统通知功能的及时性要求。(3)实现并测试了分布式网盘系统。根据各个模块的设计实现各项功能,并对网盘系统进行功能测试和性能测试,给出各项测试的结果。本文设计与实现的基于Ceph的分布式网盘系统已经在企业内部上线使用,目前满足了用户对于企业网盘的功能需求和性能需求,在企业网络环境下的实际应用效果高于市场上的其他网盘。
基于生物特征的电子签章系统的研究与实现
这是一篇关于指静脉识别,分布式存储,大数据处理,微服务,电子签章的论文, 主要内容为电子签章系统是互联网时代的主要在线政务、商务办理平台。随着在线业务数量的增长,电子签章系统被越来越多的用户所使用,在线业务的办理已成必然。在电子签章系统蓬勃发展的同时许多问题随之而来,用户身份的认证安全问题、系统内部数据安全问题、电子签章的安全问题、用户在使用系统时系统内部的风险控制等问题亟待处理。本论文针对电子签章系统面对的用户认证以及系统内部安全问题进行研究并设计一种基于生物特征的电子签章系统。区别于传统电子签章系统,本系统通过将生物特征与电子印章相结合的方式来保障系统中生成电子印章的不可抵赖与防伪防盗的特性,同时在展示方式上使用QR码的形式进行展示。在用户进行签约操作时,系统会提取用户的指静脉特征并将其与其他的签约信息一并生成为电子印章。借助指静脉特征是活体内部生物特征的特性,其每次提取的特征值都是不同的,且无法被窃取、伪造。因此系统每次生成的电子印章都关联了用户在签约时的认可态度,保证了电子印章不可抵赖的特性。在生物特征之外系统将签约相关信息(签约文本,地点,时间,双方主体)加入到电子印章中,使得电子印章与其所对应的合同信息关联起来,使得印章不会被挪用至其他合同中,保证了电子印章防盗、防伪的特性。系统采用微服务构架的方式实现,各个功能模块相互独立,打包成不同的微服务。系统共由五个模块组成,分别为:后台服务模块、认证授权模块、数据存储模块、印章管理模块、风险控制模块。各个模块负责不同的服务,认证授权模块负责用户的身份认证与权限授予,包括指静脉认证与密钥、密保认证,对于不同的认证方式授予不同级别的操作权限。数据存储模块负责系统内部的数据存储与采集,内部由分布式存储模块、RocketMQ消息队列、MySQL数据库三部分组成,分布式存储模块负责存储用户的敏感信息如静脉模版、密保问题等,对于内部存储的信息在读取时会进行一致性的检验,如果数据存在问题便进行告警操作,通知管理员进行处理。RocketMQ负责将用户行为日志进行采集并缓存,输入到不同的下游消费者中。MySQL数据库负责存储系统状态信息与持久化的用户日志。印章管理模块负责印章的生成与检验。风险控制模块是对用户在使用系统时产生的行为日志进行处理分析,通过行为日志来检测用户是否存在含有影响系统以及用户风险的操作行为,若存在相关行为则及时向系统管理员以及相关用户进行报警,及时降低内部风险,同时会将所有的报警信息进行记录,便于系统管理员对系统内部状态进行回溯,处理异常问题。
基于Raft协议的分布式供应链管理系统设计与实现
这是一篇关于供应链管理,Raft,分布式存储的论文, 主要内容为随着互联网信息化技术和工业互联网的迅猛发展,传统制造业企业引来了数字化变革的转型。其中,供应链管理的数字化转型直接影响着企业的经营效益,影响着企业内部各个业务运营和对生产要素的管控。运作良好的供应链管理系统有助于制造业企业面对多变的市场环境和消费者需求,也有助于企业增加供应商和客户的紧密程度。同时,如何保证数据存储的安全始终是互联网和制造业共同的重点和难题,有效地将互联网的分布式存储和数据副本复制技术应用在供应链管理场景下,是对制造业企业生产经营的数据安全的保障。本文立足于供应链管理理论和运作参考模型,对制造业企业内部业务进行实地调研和需求分析,确定了业务逻辑边界清晰的五个核心模块,包括采购管理、生产管理、库存管理、物流管理和销售管理。结合前后端分离的微服务架构和软件工程体系知识,提出供应链管理系统的总体架构,设计与实现本系统的功能模块,给出动静态交互图说明和页面展示,最后进行功能验证和性能测试。本文针对供应链管理系统的数据可靠性和数据安全问题,基于分布式一致性协议Raft,阐述了在供应链管理系统中引入分布式存储方案的探讨。本文设计了分布式存储方案的三层结构,包括客户端数据接入层,分布式存储层和元数据管理层,其中关键的存储层对Raft集群进行了基于原始论文的改进研究,增强了 Raft在工程落地的性能表现,最后的测试也论证了这一点。本文从调研阶段实地考察两家制造业企业并整理其供应链数字化诉求,分析并实现企业内部需要的供应链管理系统的软件设计与分布式存储设计,最后测试并实地部署了分布式供应链管理系统。该项工作成果在两家企业均已稳定运行半年,取得了较好的实际结果。
巴二小英语教学互动管理系统设计与实现
这是一篇关于英语教学,课堂回放,三方互动,分布式存储的论文, 主要内容为随着国内教育事业的发展,目前国内的学生家长和教育机构对于学生的英语教学工作越来越关注。由于我国外语教育体制和教育观念的相对落后,国内目前的外语教学工作依然存在着较大的进步空间。本论文主要根据科尔沁右翼中旗巴彦呼舒第二小学英语教学的实际情况,结合网络教学互动管理平台的技术积累,重点解决了如下几个问题:系统实现课堂内外语教学工作对家长透明,以视频方式让学生家长在不进入课堂的情况下第一时间对学生课堂表现和老师教学过程进行直观的了解。本论文基于开源StargazerCloud分布式云事务框架开发了巴二小英语教学互动管理系统,通过SpringCloud构建基础代码,提升了代码质量,基于NoSql技术的MongoDB实现分布式流文件存储,提供了便捷的横向扩展能力,抛弃了以往的锁结构的编程模型,采用了Disruptor无锁并发队列,提供了每秒300万个的事件处理能力。分布式系统采用Zookeeper作为分布式协商服务,保证了分布式系统稳定性,在事务方面,通过采用Hystrix熔断器来保障事物的稳定性。节点数据传输采用先进的Kafka消息队列系统,提供极大的负载能力,针对于海量IO数据,采用了著名的Ehcache开发的堆外内存BigMemory,超越了以往JVM管理内存的极限,能够最多使用多达1TB的堆外内存,达到纯内存计算的级别。针对视频数据的特殊性,优化内容分发网络,通过智能热数据推送算法,把热数据推送到CDN,有效减轻了构架的传输压力。本文设计并实现了一个小学英语教学互动管理平台,功能上,以课堂视频直播、录制回放和线上三方互动论坛等功能点为基础,实现一整套针对中小学英语教学互动工作的管理系统,对国内小学英语教学工作具有较大的借鉴意义。
机场智能移动终端的设计与实现
这是一篇关于移动平台,机场服务,分布式存储,空间数据服务的论文, 主要内容为移动信息化是当前服务业的重要发展方向。如何在现有服务手段的基础上推陈出新,进一步提升机场的服务水平是值得研究的一个课题。在移动浪潮的冲击下,手机信息化作为机场服务的一个重要信息载体的转变,需要运用全新的构建模式来实现,一方面需要满足机场的日常业务需要,另一方面要体现移动信息化的特色,两方面结合的移动终端系统对研究课题提出了更高的要求。针对以上需求,本文是根据机场信息化需要研究手机平台的研发,主要工作包括:(1)根据需求调研,规划移动信息技术在机场信息化数字化进程中的功能需求,进行需求分析论证;(2)根据软件工程的基本思想,设计与开发机场应用平台系统并进行相关实验与测试。本文主要研究机场手机应用平台。在查阅、思考、消化、吸收国内外有关研究的基础上,解决了以下关键问题:(1)基于分布式架构的机场服务平台体系架构设计;(2)数据的分发、传输以及压缩;(3)基于B/S的后台系统的设计与实现;(4)移动端设计与开发。本文提出了一种完整的机场移动解决方案具体功能为:(1)设计一种基于Web服务的移动部署的硬件架构与软件架构方案,使其满足机场手机平台无线通信与应用的需求。(2)设计空间数据压缩方法,使数据符合无线网通信以及移动终端特点。(3)基于无线通信的数据查询与结果反馈机制。(4)进行软件设计开发,并进行相关的软件测试。本文在Microsoft Visual Studio 2010上,结合ArcGIS软件,开发了原型系统并进行了相关实验。实验结果表明,本文所设计的原型系统能够有效的应用在机场旅客服务中,并可以实时处理各种航班信息数据以及空间数据,并具有较好的效率。
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