分布式系统资源整合服务软件

论文总字数：29527字

摘 要

异构性是分布式系统重要特性，包括硬件配置、操作系统、网络通信协议、和安装的服务软件等方面，同时系统中可能存在各种软硬件故障。为了保障系统的正常运行，降低故障事件的出现概率，对系统的各个结点和网络状况进行监控成为了分布式系统管理的重要工作。

使用系统正在使用的通信中间件，既不会增加系统模块的复杂性，又符合软件复用的理念。同时中间件提供各种调用函数，减少了程序员开发和测试的工作，缩短了软件开发周期。

本次开发设计使用的通信中间件名为软总线。软总线设计采用了以数据为中心发布订阅模型，支持QoS。开发的程序用于分布式系统资源整合，实现的功能包括采集其他节点硬件、系统、软件与网络配置信息，获取数据与文件，执行脚本，管理应用程序、系统启动与关闭等。

关键词：分布式系统，数据分发服务，发布，订阅，资源整合，WMI

Integration Service Software for Distributed System Resource

Abstract

Heterogeneity is an important feature of a distributed system, including hardware configuration, operating system, network communication protocol, and the installation of service software, etc., while the system may exist a variety of hardware and software malfunctions. In order to ensure the normal operation of the system, reduce the probability of occurrence of malfunction events, the monitoring of the nodes status and network conditions of the system becomes an important work of distributed system management.

Using the communication middleware what the distributed system is using will not complicate system architecture, but also is in line with the concept of software reuse. At the same time middleware provides a variety of calling functions, reduces the programmer development and testing work, shorten the program development cycle.

The communication middleware used by this program development is named DataBus. The design of DataBus uses Data-Centric Publish-Subscribe (DCPS) model, support QoS policy. The development of the program will be used for the integration of distributed system resources, the functions realized include the acquisition of hardware, systems, software and network configuration information from other nodes, access to data and file, running scripts program, management applications, system startup and shutdown and so on.

KEY WORDS: Distributed system, Data distribution service, Publish, Subscribe, Resource integration

目录

摘 要 1

Abstract 2

第一章 引言 7

1.1 研究背景和意义 7

1.2 章节安排 7

第二章 相关技术和理论 7

2.1 分布式系统 7

2.1.1 分布式系统的概念和特点 7

2.1.2 分布式实时系统 8

2.1.3 构造分布式系统的挑战 8

2.1.4 分布式系统的优点 9

2.1.5 分布式系统的发展趋势 10

2.1.6 分布式系统监控技术 10

2.2 DDS（数据分发服务） 11

2.2.1 DDS简介 11

2.2.2 DDS规范 11

2.2.3 发布/订阅模型 11

2.2.4 DDS体系结构 12

2.2.5 DCPS的概念模型 12

2.2.6 DCPS模块分解 13

2.2.7 DDS通信特点 13

2.3 中间件 14

2.4 软总线 15

第三章 软件工程 15

3.1 需求分析 15

3.1.1 功能性需求分析 15

3.1.2 非功能性需求分析 16

3.2 软总线使用说明 16

3.3 通信模块 19

3.4 控制模块 20

3.5 测试 20

3.5.1 部分单元测试 20

3.5.2 部分功能测试 23

3.6 程序清单 27

3.6.1 动态链接库 27

3.6.2 可执行程序 27

第四章 程序开发中的具体问题和解决方案 28

4.1 进程和线程操作 28

4.2 Windows API 30

4.2.1 CPU信息 30

4.2.2 内存信息 31

4.2.3 网络配置信息 31

4.2.4 磁盘文件信息 31

4.3 性能计数器 31

4.4 WMI 31

4.4.1 WQL 32

4.5 Windows注册表 32

4.5.1 利用注册表采集系统信息 33

4.5.2 利用注册表实现应用程序开机启动 33

4.6 对象序列化和反序列化 34

4.6.1 序列化定义 34

4.6.2 序列化协议特性 35

4.6.3 序列化和反序列化组件 35

4.7 小结 35

第五章 遇到的问题和后续工作 36

5.1 开发环境方面 36

5.2 需求分析方面 36

5.3 技术方面 36

5.4 问题总结 36

5.5 后续工作 36

总结 37

致谢 38

参考文献 39

引言

研究背景和意义

随着网络和软硬件技术的发展，各种小型分布式系统被应用于工作环境。为了节省成本，网络上的一些结点通常由一些老旧电脑组成，这些电脑安装的是些旧系统、旧软件，硬件损耗也较为严重。系统各个节点软硬件资源、性能也各有差别，为了充分发挥各类资源的性能，保障系统组织合理，必须对这些资源进行监控、汇总、量化、分析和评估，从而做出相应的系统资源整合策略。

章节安排

第一章介绍研究背景、意义和章节安排。第二章介绍相关技术和理论。第三章介绍了程序开发的相关工作。第四章介绍了程序开发过程中遇到的技术困难及解决方案。考虑到时间、精力及笔者目前的开发能力，本次设计研发的程序仅限在windows 7到windows XP上运行，开发环境为visual studio 2013。系统监控的信息仅包括一些简单的软硬件信息，系统环境配置等，解释并执行的命令包括远程过程调用、信息采集传送、文件传送等。

相关技术和理论

分布式系统

分布式系统的概念和特点

分布式系统（distributed system）是建立在网络之上的软件系统，目前并没有一致的定义。分布式系统和计算机网络系统都是基于网络为基础，在网络和硬件结构上是相同的，区别在于分布式系统上有分布式系统软件，比如：分布式文件系统、分布式操作系统、分布式数据库系统等。从系统外部看，分布式系统是一个统一的整体，用户获取资源时不必关心资源的具体是在哪个节点，有无多个副本，分布式系统提供统一的对外接口，以相应来自外部的请求。不同于计算机网络系统，计算机网络系统不存在这些统一性和控制软件，更没有统一的对外接口，要获取系统中的资源就必须了解系统各个节点的特征，整个网络的结构。

分布式系统具有以下几个主要特征：

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