负载均衡的技术原理及应用

负载均衡的技术原理及应用

1 概述

1.1 负载均衡产生背景

1.1.1 服务器负载均衡产生背景

随着Internet的快速发展和业务量的不断提高，基于网络的数据访问流量迅速增长，特别是对数据中心、大型企业以及门户网站等的访问，其访问流量甚至达到了10Gb/s的级别；同时，服务器网站借助HTTP、FTP、SMTP等应用程序，为访问者提供了越来越丰富的内容和信息，服务器逐渐被数据淹没；另外，大部分网站（尤其电子商务等网站）都需要提供不间断24小时服务，任何服务中断或通信中的关键数据丢失都会造成直接的商业损失。所有这些都对应用服务提出了高性能和高可靠性的需求。

但是，相对于网络技术的发展，服务器处理速度和内存访问速度的增长却远远低于网络带宽和应用服务的增长，网络带宽增长的同时带来的用户数量的增长，也使得服务器资源消耗严重，因而服务器成为了网络瓶颈。传统的单机模式，也往往成为网络故障点。

图1 现有网络的不足

针对以上情况，有以下几种解决方案：

(1) 服务器进行硬件升级：采用高性能服务器替换现有低性能服务器。

该方案的弊端：

·高成本：高性能服务器价格昂贵，需要高额成本投入，而原有低性能服务器被闲置，造成资源浪费。

·可扩展性差：每一次业务量的提升，都将导致再一次硬件升级的高额成本投入，性能再卓越的设备也无法满足当前业务量的发展趋势。

·无法完全解决现在网络中面临的问题：如单点故障问题，服务器资源不够用问题等。

(2) 组建服务器集群，利用负载均衡技术在服务器集群间进行业务均衡。

多台服务器通过网络设备相连组成一个服务器集群，每台服务器都提供相同或相似的网络服务。服务器集群前端部署一台负载均衡设备，负责根据已配置的均衡策略将用户请求在服务器集群中分发，为用户提供服务，并对服务器可用性进行维护。

该方案的优势：

·低成本：按照业务量增加服务器个数即可；已有资源不会浪费，新增资源无需选择昂贵的高端设备。

·可扩展性：当业务量增长时，系统可通过增加服务器来满足需求，且不影响已有业务，不降低服务质量。

·高可靠性：单台服务器故障时，由负载均衡设备将后续业务转向其他服务器，不影响后续业务提供，保证业务不中断。

图2 负载均衡技术

1.1.2 网关负载均衡产生背景

SSL VPN网关、IPsec网关、防火墙网关等网关设备，因为业务处理的复杂性，往往成为网络瓶颈。以防火墙网关为例：防火墙作为网络部署的“警卫”，在网络中不可或缺，但其往往不得不面临这样的尴尬：网络防卫越严格，需要越仔细盘查过往的报文，从而导致转发性能越低，成为网络瓶颈。

在这种情况，如果废弃现有设备去做大量的硬件升级，必将造成资源浪费，随着业务量的不断提升，设备也将频繁升级。频繁升级的高成本是相当可怕的。因此将网关设备等同于服务器，组建网关集群的方案应运而生：将多个网关设备并联到网络中，从而形成集群，提高网络处理能力。

1.1.3 链路负载均衡产生背景

信息时代，工作越来越离不开网络，为了规避运营商出口故障带来的网络可用性风险，和解决网络带宽不足带来的网络访问问题，企业往往会租用两个或多个运营商出口（如：电信、网通等）。如何合理运用多个运营商出口，既不造成资源浪费，又能很好的服务于企业？传统的策略路由可以在一定程度上解决该问题，但是策略路由配置不方便，而且不够灵活，无法动态适应网络结构变化，且策略路由无法根据带宽进行报文分发，造成高吞吐量的链路无法得到充分利用。链路负载均衡技术通过动态算法，能够在多条链路中进行负载均衡，算法配置简单，且具有自适应能力，能很好的解决上述问题。

1.1.4 全局负载均衡产生背景

随着社会各领域全球化进程的日益深化，实现各方面信息的全球共享成为人们的迫切需求。然而，无论用户的数据中心内部采用多么完善的冗余机制、安全的防范工具以及先进的负载均衡技术，单个数据中心的运行方式仍然不能保证关键业务的7×24小时不间断运行。此外，单一的数据中心也无法使广域范围内全球各地用户在访问应用时具有相同的快速访问感受。通过在不同物理位置构建多个数据中心，并利用全局负载均衡技术在多个数据中心间实现协调工作，引导用户访问最优的站点，当某个站点出现灾难性的故障后依然可以让其他站点为用户提供服务，这样便能有效解决上述问题。

1.2 负载均衡技术优点

负载均衡提供了一种廉价、有效、透明的方法扩展网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力，提高网络的灵活性和可用性。

负载均衡技术具有如下优点：

·高性能：通过调度算法，将客户端请求合理地均衡到后端各台服务器上，消除系统可能存在的瓶颈。

·可扩展性：当服务的负载增长时，系统能被扩展来满足需求，且不降低服务质量。·高可用性：通过健康性检测功能，能实时监测应用服务器的状态，保证在部分硬件和软件发生故障的情况下，整个系统的服务仍然可用。

·透明性：高效地使由多个独立计算机组成的松耦合的服务系统构成一个虚服务器；客户端应用程序与服务系统交互时，就像与一台高性能、高可用的服务器交互一样，客户端无须作任何修改。部分服务器的切入和切出不会中断服务，而用户觉察不到这些变化。

2 技术实现

2.1 概念介绍

1. 虚服务

负载均衡设备对外提供的服务称为虚服务。虚服务由VPN实例、虚服务IP地址、服务协议、服务端口号唯一标识，配置在负载均衡设备上。客户的访问请求通过公共或私有网络到达负载均衡设备，匹配到虚服务后，由负载均衡设备按照既定策略分发给真实服务。

2. 实服务

实服务是真实服务器提供的一种服务。该服务含义比较广泛，可以是传统的FTP、HTTP等业务应用，也可以是广义的转发服务，如防火墙网关负载均衡中，实服务只是报文转发路径。

3. OAA

OAA即开放应用架构，是华三通信技术有限公司（以下简称H3C）提出的一个开放的软硬件体系，它以路由器或以太网交换机这样的传统网络设备为基础，并在此基础上，提供一套完整的软、硬件标准接口。任何厂商只要按照这样的接口来生产软件或硬件，这些新开发的软硬件就可以和H3C系列路由器或以太网交换机等构成一个完整的系统，为客户创造更大的价值。

4. 持续性功能

持续性功能将属于同一个应用层会话的多个连接定向到同一服务器，从而保证同一业务由同一个服务器处理（或链路转发），并减少LB设备对服务和流量进行分发的次数。

5. 负载均衡调度算法

负载均衡设备需要将业务流量根据某种算法分发给不同的实服务（实服务对应服务器负载均衡中的服务器、网关负载均衡中的网关设备和链路负载均衡中的链路），这个分发算法就是负载均衡调度算法。

6. 就近性功能

在链路负载均衡中，就近性功能是指，实时探测链路的状态，并根据探测结果选择最优链路，保证流量通过最优链路转发。

7. 健康性检测功能

健康性功能是指负载均衡设备对真实的服务器是否能够提供服务进行探测。依据不同的探测方法（即健康性检测方法）可以探测出服务器是否存在，以及是否可以正常提供服务。

8. ISP表

系统内置的ISP表描述了不同运营商拥有的地址段信息。链路负载均衡可以基于报文的源或目的地址（Outbound链路负载均衡基于目的地址，Inbound链路负载均衡基于源地址）查找ISP表，得到对应的运营商信息，根据运营商信息为该流量选择一条物理链路。

9. GLB设备

GLB设备是具有全局负载均衡功能的LB设备，可以是一台独立的设备，也可以与本地负载均衡在同一台设备上提供服务。

10. 全局服务

多个数据中心协作对外提供服务的描述。例如，通过分布在全球的多个站点对外提供WWW 服务，但使用相同的域名https://www.sodocs.net/doc/ed7947169.html,。为了便于管理，不同设备间配置的全局服务名称应一致。

11. 虚服务器

虚服务器是全局负载均衡中为了便于管理而抽象出来的概念，是用户能够直接访问的主机。例如，一个数据中心对外提供一个IP地址，则可以抽象出一台服务器；一个数据中心对外有多个链路，配有多个访问的IP地址，则可以抽象出多台服务器。虚服务器分为本地虚服务器和远程虚服务器，不需要专门配置，是从本地虚服务和远程设备上动态获取的。

12. 全局就近性功能

全局就近性是全局负载均衡中用于选取虚服务器的一种调度算法，是指通过探测虚服务器与用户之间的网络状态，以及虚服务器本身的负载情况，根据探测结果选取最优的虚服务器来为用户提供服务。

13. 全局LB交互协议

GLB设备之间会进行信息交互，例如获取其它GLB设备上对应全局服务的虚服务器状态信息、通知其它GLB设备进行就近性探测等，承载此类信息的协议为全局LB交互协议。2.2 服务器负载均衡

服务器负载均衡，顾名思义就是对一组服务器提供负载均衡业务。这一组服务器一般来说都处于同一个局域网络内，并同时对外提供一组（或多组）相同（或相似）的服务。服务器负载均衡是数据中心最常见的组网模型。

服务器负载均衡分为四层（L4）服务器负载均衡和七层（L7）服务器负载均衡两种：

·L4服务器负载均衡支持IPv4协议和IPv6协议，是基于流的服务器负载均衡，对报文进行逐流分发，将同一条流的报文分发给同一个服务器。L4服务器负载均衡对基于HTTP的7层业务无法做到按内容进行分发，限制了负载均衡业务的适用范围。依据转发方式，L4服务器负载均衡分为NA T方式和DR方式。

·L7服务器负载均衡只支持IPv4协议，是基于内容的服务器负载均衡，对报文的承载内容进行深度解析，包括HTTP协议、RTSP协议等，根据其中的内容进行逐包分发，按既定策略将连接导向指定的服务器，实现了业务使用范围更广泛的服务器负载均衡。L7服务器负载均衡仅支持NA T方式。

2.2.1 NAT方式L4服务器负载均衡

NA T方式L4服务器负载均衡的组网灵活，后端服务器可以位于不同的物理位置，不同的局域网内。NAT方式下，LB设备分发服务请求时，进行目的IP地址转换（目的IP地址为实服务的IP），通过路由将报文转发给各个实服务。NAT方式L4服务器负载均衡的典型组网如图3所示。

图3 NA T方式L4服务器负载均衡

NA T方式L4服务器负载均衡包括以下几个基本元素：

·LB Device：负责分发各种服务请求到多个Server的设备。

·Server：负责响应和处理各种服务请求的服务器。

·VSIP：对外提供的虚拟IP，供用户请求服务时使用。

·Server IP：服务器的IP地址，供LB Device分发服务请求时使用。

1. 实现原理

客户端将到VSIP的请求发送给服务器群前端的负载均衡设备，负载均衡设备上的虚服务接收客户端请求，依次根据持续性功能、ACL策略、调度算法，选择真实的服务器，再通过网络地址转换，用真实服务器地址重写请求报文的目标地址后，将请求发送给选定的真实服务器；真实服务器的响应报文通过负载均衡设备时，报文的源地址被还原为虚服务的VSIP，再返回给客户端，完成整个负载调度过程。

2. 工作流程

NA T方式L4服务器负载均衡的工作流程图如图4所示。

图4 NA T方式L4服务器负载均衡流程图

流程简述请参见表1。

表

从以上一系列的说明可以看出——在负载均衡时使用网络地址转换技术，NA T方式因此而得名。

3. 技术特点

组网灵活，对服务器没有额外要求，不需要修改服务器配置，适用于各种组网。

2.2.2 DR方式L4服务器负载均衡

相对于NAT方式，DR方式L4服务器负载均衡中只有客户端的请求报文通过LB，服务器的响应报文不经过LB，从而减少了LB的负载，有效的避免了LB成为网络瓶颈。DR方式下，LB设备分发服务请求时，不改变目的IP地址，而将报文的目的MAC替换为实服务的MAC后直接把报文转发给实服务。DR方式L4服务器负载均衡的典型组网如图5所示。

图5 DR方式L4服务器负载均衡

DR方式L4服务器负载均衡包括以下几个基本元素：

·LB Device：负责分发各种服务请求到多个Server的设备。

·Server：负责响应和处理各种服务请求的服务器。

·VSIP：对外提供的虚拟IP，供用户请求服务时使用。

·Server IP：服务器的IP地址，供LB Device分发服务请求时使用。

1. 实现原理

DR方式L4服务器负载均衡时，除了LB设备上配置了VSIP，真实服务器也都配置了VSIP，配置的VSIP要求不能响应ARP请求，例如在环回接口上配置VSIP。实服务除了VSIP，还

需要配置一个真实IP，用于和LB通信，LB设备和真实服务器在同一个链路域内。发送给VSIP的报文，由LB分发给相应的真实服务器，从真实服务器返回给客户端的报文直接通过交换机返回。

2. 工作流程

DR方式L4服务器负载均衡的工作流程图如图6所示。

图6 DR方式L4服务器负载均衡流程图

流程简述请参见表2。

表2 DR方式L4服务器负载均衡流程描述

从以上一系列的说明可以看出——负载均衡设备没有采用传统的转发方式（查找路由表）来分发请求报文，而是通过修改目的MAC直接路由给服务器，DR方式也因此而得名。

3. 技术特点

只有单边报文经过负载均衡设备，负载均衡设备负担小，不易成为瓶颈，转发性能更强。

2.2.3 L7服务器负载均衡

L7服务器负载均衡的典型组网如图7所示。

图7 L7服务器负载均衡

L7服务器负载均衡包括以下几个基本元素：

·LB Device：负责分发各种服务请求到多个Server的设备。

·Server：负责响应和处理各种服务请求的服务器。

·Service group：实服务组是一个逻辑概念，是指依据多个服务器的一些公共属性，将服务器划分成不同的组。例如：可以按照不同的功用划分为静态资料存储服务器组和动态交换服务器组；还可以按照不同的内容划分为歌曲服务器组、视频服务器组或图片服务器组等。

·VSIP：对外提供的虚拟IP，供用户请求服务时使用。

·Server IP：服务器的IP地址，供LB Device分发服务请求时使用。

1. 实现原理

客户端首先与服务器群前端的负载均衡设备建立TCP连接，然后将到VSIP的请求发送给负载均衡设备。负载均衡设备上的虚服务接收客户端请求，依次根据持续性功能、实服务组匹配策略、调度算法，选择真实的服务器。然后，负载均衡设备先用客户端地址与真实服务器建立TCP连接，再用真实服务器地址重写客户端请求报文的目标地址，并将请求发送给真实服务器。真实服务器的响应报文通过负载均衡设备时，报文的源地址被还原为虚服务的VSIP，再返回给客户端，完成整个负载调度过程。

2. 工作流程

L7服务器负载均衡的工作流程图如图8所示。

图8 L7服务器负载均衡流程图

流程简述请参见表3。

表3 L7服务器负载均衡流程描述

步骤说明备注

(1)～(3) Host发起TCP连接请求，与LB Device建立

TCP连接

TCP连接请求的源IP为Host

IP、目的IP为VSIP

(4) Host发送服务请求报文源IP为Host IP、目的IP为VSIP

(5) LB Device收到请求后，根据匹配策略为该请

求选择一个合适的实服务组，再借助调度算法

计算出应该将请求分发给该实服务组中的哪台Server，并缓存该请求报文

-

(6) LB device向Server发SYN报文，序列号为Host

的SYN报文序列号

源IP为Host IP、目的IP为

Server IP

(7) Server发送SYN ACK报文源IP为Server IP、目的IP为Host IP

(8) LB device接收Server的SYN ACK报文后，回

应ACK报文

源IP为Host IP、目的IP为

Server IP

(9) 修改步骤(5)中缓存的请求报文的目的IP和

TCP序列号，然后发给Server

源IP为Host IP、目的IP为

Server IP

(10) Server发送响应报文到LB device 源IP为Server IP、目的IP为Host IP

3. 技术特点

对报文进行深度解析获取报文载荷中携带的信息，实现按内容进行分发，拓宽了负载均衡业务的适用范围。适用于不同的服务器提供不同功能的组网。

2.3 网关负载均衡

网关负载均衡包括以下几个基本元素：

·LB Device：负责分发请求发起方的网络流量到多个网关设备。LB Device又分为一级和二级。如图9所示，如果请求发起方的网络流量方向为Host A > Host B，则LB Device A 为一级，LB Device B为二级；如果请求发起方的网络流量方向为Host B > Host A，则LB Device B为一级，LB Device A为二级。

·网关设备：正常处理数据的网关设备，如：SSL VPN网关，IPsec网关，防火墙网关等。

以防火墙网关负载均衡为例，组网应用如图9所示。

图9 双侧防火墙网关（三明治）负载均衡

1. 实现原理

防火墙是基于会话开展业务的，即一个会话的请求和应答报文必须通过同一个防火墙。为了保证防火墙业务正常进行，内部组网不受影响，需要采用双侧负载均衡，即防火墙三明治。在这种组网环境中，对于流入流量，一级LB设备做防火墙负载均衡，二级LB设备保证从哪个防火墙进来的流量，还要从这个防火墙返回。流出流量正好相反。

2. 工作流程

图10 防火墙负载均衡流程图

表4 防火墙负载均衡流程描述

从以上一系列的说明可以看出——两台LB Device之间并联的防火墙进行网络流量的负载分担，提高了网络的性能。两侧的LB Device和中间并联的防火墙——我们称之为三明治负载均衡。

3. 技术特点

服务对象为防火墙，提高防火墙组网灵活性。没有特殊要求，适用于任何组网环境。

2.4 服务器负载均衡和网关负载均衡融合

网关负载均衡也可以和服务器负载均衡融合使用，以防火墙网关和服务器负载均衡综合组网为例，具体组网如图11所示。

图11 防火墙网关和服务器负载均衡综合组网图

图中Cluster A为防火墙负载均衡的集群，Cluster B为NAT方式服务器负载均衡的集群。综合组网的工作流程就是防火墙、服务器负载均衡流程的叠加。这样的组网方式既避免了防火墙成为网络中的瓶颈，也提高了各种网络服务（如HTTP、FTP）的性能和可用性。

2.5 链路负载均衡

链路负载均衡根据业务流量方向可以分为Outbound链路负载均衡和Inbound链路负载均衡两种情况。

2.5.1 Outbound链路负载均衡

内网和外网之间存在多条链路时，通过Outbound链路负载均衡可以实现在多条链路上分担内网用户访问外网服务器的流量。Outbound链路负载均衡的典型组网如图12所示。

图12 Outbound链路负载均衡组网图

Outbound链路负载均衡包括以下几个基本元素：

·LB device：负责将内网到外网流量分发到多条物理链路的设备。

·物理链路：运营商提供的实际链路。

·VSIP：对外提供的虚服务IP，即用户发送报文的目的网段。

1. 实现原理

Outbound链路负载均衡中VSIP为内网用户发送报文的目的网段。用户将访问VSIP的报文发送到负载均衡设备后，负载均衡设备依次根据持续性功能、ACL策略、就近性算法、ISP 表、调度算法选择最佳的物理链路，并将内网访问外网的业务流量分发到该链路。

2. 工作流程

图13 Outbound链路负载均衡流程图

表5 Outbound链路负载均衡流程描述

3. 技术特点

·可以和NA T应用网关共同组网，不同的链路使用不同的源地址，从而保证往返报文穿过同一条链路。

·通过健康性检测，可以检查链路内任意节点的连通性，从而有效保证整条路径的可达性。

·通过调度算法，在多条链路间均衡流量，并支持按照带宽进行负载均衡。

·利用就近性算法动态计算链路的质量，将流量分发到当前最优链路上。

2.5.2 Inbound链路负载均衡

内网和外网之间存在多条链路时，通过Inbound链路负载均衡可以实现在多条链路上分担外网用户访问内网服务器的流量。Inbound链路负载均衡的典型组网如图14所示。

图14 Inbound链路负载均衡组网图

Inbound链路负载均衡包括以下几个基本元素：

·LB device：负责引导外网流量通过不同物理链路转发到内网，从而实现流量在多条物理链路上分担的设备。同时，LB device还需要作为待解析域名的权威名称服务器。·物理链路：运营商提供的实际链路。

·本地DNS服务器：负责解析外网用户发送的DNS请求、并将该请求转发给权威名称服务器——LB device的本地DNS服务器。

1. 实现原理

Inbound链路负载均衡中，负载均衡设备作为权威名称服务器记录域名与内网服务器IP地址的映射关系。一个域名可以映射为多个IP地址，其中每个IP地址对应一条物理链路。

外网用户通过域名方式访问内网服务器时，本地DNS服务器将域名解析请求转发给权威名称服务器——负载均衡设备，负载均衡设备依次根据ACL策略、就近性算法、ISP表选择最佳的物理链路，并将通过该链路与外网连接的接口IP地址作为DNS域名解析结果反馈给外网用户，外网用户通过该链路访问内网服务器。

2. 工作流程

图15 Inbound链路负载均衡流程图

表

3. 技术特点

·可以和服务器负载均衡配合适用，实现外网用户访问内网服务器流量在多条链路间均衡的同时，也实现了流量在多台服务器间均衡。

·通过健康性检测，可以检查物理链路的连通性。

·利用就近性算法动态计算链路的质量，通过应答报文引导后续业务流量使用当前最优的服务器业务出口。

2.6 全局负载均衡

全局负载均衡基于本地负载均衡，其中每一台GLB设备与其实服务之间所遵循的都是服务器负载均衡的工作机制，全局负载均衡实现的是不同GLB设备之间的均衡调度。全局负载均衡可实现四至七层报文在全局范围内的负载均衡，其负载方式分为DNS智能解析、HTTP 重定向、RTSP重定向和IP智能转发四种，下面将分别进行介绍。

图16 全局负载均衡组网图

2.6.1 全局DNS智能解析负载均衡

当某应用在全球各个地点设置多个数据中心（站点）时，全局范围内即存在多个服务器同时提供服务，DNS智能解析可以引导广域网范围内的不同用户访问最优服务器，使流量正确分担到各个站点，实现全局各站点的负载均衡。

1. 实现原理

全局DNS智能解析负载均衡中，GLB设备作为DNS解析的权威服务器记录域名与全局所有虚服务器（包括本地和远程虚服务器）IP地址的映射关系。一个域名可以映射为多个IP 地址，其中每个IP地址对应一台虚服务器。

用户通过域名方式请求服务时，要先进行DNS解析。本地DNS服务器将用户的域名解析请求转发给本地的GLB设备（即权威DNS服务器），本地GLB设备根据全局调度算法从全局下的所有可用虚服务器中选举出最优虚服务器，并将该最优虚服务器的IP地址作为DNS解析结果反馈给用户，用户向该IP地址请求服务。

2. 工作流程

图17 全局DNS智能解析负载均衡流程图

表7 全局DNS智能解析负载均衡流程描述

3. 技术特点

·全局DNS智能解析负载均衡能引导广域网范围内的用户访问最优站点，只要进行适当配置，就可以为全球不同地点的用户带来更好更快速的服务体验。

·全局DNS智能解析负载均衡优先于本地Inbound链路负载均衡，但二者可以配合使用。当全局DNS智能解析负载均衡不可用时，本地Inbound链路负载均衡依然可以在本地站点中进行链路负载均衡，进一步增强全局各站点服务的可靠性。

2.6.2 HTTP重定向和RTSP重定向

GLB设备也可能不对外提供DNS智能解析，而是针对某种特定应用进行全局负载均衡，例如只对外提供HTTP业务的负载均衡或RTSP业务的负载均衡。由于全局HTTP重定向负载均衡和全局RTSP重定向负载均衡在实现原理上基本一致，故本文仅以全局HTTP重定向负载均衡为例进行详细介绍。

当用户通过IP地址向某站点服务器请求提供HTTP服务，而该服务器不能提供服务时，全局HTTP重定向负载均衡可将该HTTP请求重定向到全局中其他站点可用的最优服务器上，引导用户向最优服务器请求服务。

1. 实现原理

用户通过IP地址向某站点（如图16中的GLB device(Local)）上的某虚服务器请求HTTP服务，首先客户端与虚服务器完成TCP三次握手，接着向该虚服务器发送HTTP请求报文。此时，GLB设备先根据本地服务器负载均衡策略选取为用户提供服务的服务器。若选取成

功，则直接按照本地服务器负载均衡的流程处理；若选取失败，GLB设备将根据全局调度算法从所有可用的远程虚服务器中选举出一台最优虚服务器，并用该最优虚服务器的IP地址作为重定向的目的IP地址构造HTTP重定向报文反馈给客户端。用户收到HTTP重定向报文后，向选取出的最优虚服务器请求HTTP服务，先与最优虚服务器完成TCP三次握手，然后向其发送HTTP请求报文，由相应的GLB设备通过其本地服务器负载均衡策略选取服务器为用户提供服务。

2. 工作流程

图18 全局HTTP重定向负载均衡流程图

表8 全局HTTP重定向负载均衡流程描述

步骤说明备注

(1) 用户通过虚服务IP地址向其本地GLB设备发送TCP连接建立请求，经过三次握手，成功建立TCP连接

-

(2) 用户向其本地GLB设备发送HTTP请求报文-

(3) 本地GLB设备根据本地服务器负载均衡选取实

服务，由于本地的实服务繁忙或不可用，选取失败，进入下面的全局负载均衡流程

-

(4) 本地GLB设备根据虚服务IP地址匹配出相应的

全局服务，按照全局服务中指定的调度算法从全

局所有可用的远程虚服务器中选取出最优远程

虚服务器

本地GLB设备上的全局服务引

用的虚服务的负载均衡深度须

为7层

(5) 本地GLB设备向用户回复HTTP重定向报文，

将选取出的最优远程虚服务器的IP地址作为重

定向的目的IP地址

-

3. 技术特点

·全局HTTP重定向负载均衡可以在用户访问的本地服务器不可用的情况下，正确地将用户请求重定向远程最优服务器上，有效保证了HTTP业务的持续性和可靠性。

·全局HTTP重定向负载均衡巧妙地借助了HTTP协议固有的重定向功能，将通过全局调度算法从所有可用的远程服务器中选举出的最优服务器IP置于HTTP重定向报文中，并反馈给用户，实现全局范围内的HTTP重定向。

2.6.3 IP智能转发

HTTP和RTSP报文重定向都只适用于特定的协议，而对于用户所需要的其他没有重定向功能的应用，则无法实现全局负载均衡。所以其他协议需要另外的方法处理来协助完成全局负载均衡功能的实现，IP智能转发便是一种有效的手段。

1. 实现原理

当某一站点服务器A（本地GLB设备）接收到用户的业务请求报文，而本地服务器无法为其提供相应服务时，本地GLB设备将根据全局调度算法从所有可用的远程虚服务器中选举出一台最优虚服务器，并将该业务请求报文通过GRE隧道转发给最优虚服务器所在的远程GLB设备。远程GLB设备收到转发过来的业务请求报文后，对其进行有效处理，并将业务应答报文的源IP填充为服务器A的IP地址，直接反回给用户。这样，用户便能获得相应的服务。

2. 工作流程

图19 全局IP智能转发负载均衡流程图

表9 全局IP智能转发负载均衡流程描述

3. 技术特点

·IP智能转发可以对任何业务报文进行智能转发，实现所有IP业务流量的全局负载均衡，增强全局各种服务的可靠性和连续性。

·IP智能转发虽然是一种“三角转发”模式（即“客户端>>本地GLB设备>>远程GLB设备>>客户端”），但其对于客户端具有高度透明性，客户端无须进行任何配置，用户在访问过程中也无须进行任何多余的操作。

单片机原理及其接口技术实验报告

单片机原理及其接口技术实验指导书 实验1 Keil C51的使用（汇编语言） 一.实验目的： 初步掌握Keil C51（汇编语言）和ZY15MCU12BD型综合单片机实验箱的操作和使用，能够输入和运行简单的程序。 二.实验设备： ZY15MCU12BD型综合单片机实验箱一台、具有一个RS232串行口并安装Keil C51的计算机一台。 三.实验原理及环境： 在计算机上已安装Keil C51软件。这个软件既可以与硬件（ZY15MCU12BD型综合单片机实验箱）连接，在硬件（单片机）上运行程序；也可以不与硬件连接，仅在计算机上以虚拟仿真的方法运行程序。如果程序有对硬件的驱动，就需要与硬件连接；如果没有硬件动作，仅有软件操作，就可以使用虚拟仿真。 四：实验内容： 1.掌握软件的开发过程： 1）建立一个工程项目选择芯片确定选项。 2）加入C 源文件或汇编源文件。 3）用项目管理器生成各种应用文件。 4）检查并修改源文件中的错误。 5）编译连接通过后进行软件模拟仿真。 6）编译连接通过后进行硬件仿真。 2.按以上步骤实现在P1.0输出一个频率为1Hz的方波。 3.在2的基础上，实现同时在P1.0和P1.1上各输出一个频率同为1Hz但电平状态相反的方波。 五：程序清单： ORG 0000H AGAIN：CPL P1.0 MOV R0，#10 ;延时0.5秒 LOOP1：MOV R1，#100 LOOP2：MOV R2，#250 DJNZ R2，$ DJNZ R1，LOOP2 DJNZ R0，LOOP1 SJMP AGAIN END 六：实验步骤： 1.建立一个工程项目选择芯片确定选项 如图1-1所示：①Project→②New Project→③输入工程名test→④保存工程文件（鼠标点击保存按钮）

单片机原理及应用技术苏家建曹柏荣汪志锋课后习题参考答案

单片机原理及应用技术苏家建 课后习题参考答案 第三章MCS-51指令系统 3-1 MCS-51指令系统有哪几种寻址方式？按功能分类有哪几种指令？ 3-2 设A=0FH,R0=30H,片内RAM的（30H）=0AH, （31H）=0BH, （32H）=0CH,下列程序段运行后的结果？ MOV A,@R0 ;A=0AH MOV @R0,32H ;(30H)=0CH MOV 32H,A ;(32H)=0AH MOV R0,#31H ;R0=31H MOV A,@R0;A=(31H)=0BH 3-3 （1）R0的内容传送到R1 MOV A,R0 MOV R1,A (2)内部RAM 20H单元的内容传送到A MOV A,20H (3)外部RAM 30H单元的内容传送到R0 MOV R1,#30H MOVX A,@R1 MOV R0,A (4) 外部RAM 30H单元的内容传送到内部RAM 20H单元 MOV R1,#30H MOVX A,@R1 MOV 20H,A (5) 外部RAM 1000H单元的内容传送到内部RAM 20H单元 MOV DPTR,#1000H MOVX A,@DPTR MOV 20H,A (6)程序存储器ROM 2000H单元的内容传送到R1 MOV DPTR,#2000H CLR A MOVC A,@A+DPTR MOV R1,A (7) RAM 2000H单元的内容传送到内部RAM 20H单元 MOV DPTR,#2000H MOVX A,@DPTR MOV 20H,A (8) RAM 2000H单元的内容传送到外部RAM 30H单元 MOV DPTR,#2000H MOVX A,@DPTR MOV R0,#30H MOVX @R0,A (9) RAM 2000H单元的内容传送到外部RAM 1000H单元

单片机原理及接口技术

0924]《单片机原理与接口技术》 作业一 [单选题]MCS―51单片机一个机器周期由（）个振荡周期构成；A：2 B：4 C：8 D：12 参考答案：D [多选题]电子计算机的硬件系统主要组成部分有（）A：CPU B：存储器 C：输入设备 D：输出设备 参考答案：ABCD [单选题]MCS-51单片机是（）位机。 A：4 B：8 C：16 D：32 参考答案：B [单选题]使用MCS51汇编语言指令时，标号以（）开始。 A：标点符号 B：数字 C：英文字符 D：中文字符 参考答案：C

[多选题]CPU的主要组成部分有（） A：运算器 B：控制器 C：程序存储器 D：数据存储器 参考答案：AB [判断题]MCS-51单片机复位后，RS1、RS0为0、0，此时使用0组工作寄存器。 参考答案：正确 [判断题]MCS-51单片机复位后，部特殊功能寄存器均被清零。 参考答案：错误 [填空题] 1.十六进制数30H等于十进制数（）； 2.十六进制数20H的压缩BCD码为（）； 3.与十进制数40相等的十六进制数为( )； 4.十六进制数037H对应的压缩BCD码可表示为( )； 5.字符"A”的ASCII码为（）； 6.字符"D”的ASCII码为（）； 7.字符"1”的ASCII码为（）； 8.字符"5”的ASCII码为（）； 9.位09H所在的单元地址是（）字节的（）位； 10.编写程序时使用的程序设计语言有（）、（）、（）三种； 11.MCS―51单片机有四个工作寄存器区，由PSW状态字中的（）、（）两位的状态来 决定； 12.定时器的工作方式（）为16位为定时/计数方式； 13.串行通讯分为（）和（）两种基本方式； 14.串行通讯工作方式1和方式3的波特率有SMOD值和（）控制。 参考答案：

单片机原理与应用技术教学大纲

《单片机原理与应用技术》教学大纲 一、课程名称 单片机原理与应用技术 二、先修课程 电子技术类基础课程和微机应用类基础课程 三、课程性质与任务 课程性质： 本课程是高职高专电子类相关专业的的一门专业课程。本大纲可作为（高中后大专、对口单招、五年制高职）层次学生的教学参考。 课程的任务： 它以MCS-51单片机为例，详细介绍片内结构、工作原理、接口技术和单片机在各领域中的应用。为学生进一步学习微机在智能仪表、工业控制领域中的应用技术奠定必要的基础。 四、课程教学目标 1、知识目标 （1）熟练掌握单片机内部硬件结构、工作原理及指令系统，掌握程序的设计基本方法，能够较熟练地设计常用的汇编语言源程序； （2）掌握单片机的接口技术，熟悉常用的外围接口芯片及典型电路。 （3）熟悉设计、调试单片机的应用系统的一般方法，具有初步的软、硬件设计能力。 （4）能够熟练地掌握一种单片机开发系统的使用方法。 2、能力目标 初步具备应用单片机进行设备技术改造、产品开发的能力。 五、教学内容 第一章微机基础知识 (一)教学目的 熟悉微处理器、微型机和单片机的概念及组成。掌握计算中常用数制及数制间的转换，了解BCD码和ASCII码。熟悉数据在计算机中的表示方法。 （二）教学重点与难点 重点：

计算中常用数制及数制间的转换。 难点： 微处理器、微型机和单片机的概念及组成，微机的工作过程 （三）教学内容 1、微处理器、微机和单片机的概念； 2、微机的工作过程。 （四）本章小结 1、数制有二进制、十进制、十六进制等。 2、计算机系统中常包含有地址总线、数据总线、控制总线 3、微处理器是由运算器、控制器两部组成 4、单片机是由输入、输出、接口电路、时钟电路、存储器、运算器、控 制器几部分组成 （五）思考题 1、试用计算机汇编语言指令完成12*34+56÷7-8的计算步骤？ 第二章 MCS-51单片机的结构和原理 （一）教学目的 熟悉MCS- 51单片机内部结构、引脚功能以及单片机执行指令的时序；掌握单片机存储器结构和输入/输出端口结构特点。掌握堆栈的使用。 （二）教学重点与难点 重点： 1、8051的存储器配置及特点； 2、21个特殊功能寄存器（SFR）的功能； 3、堆栈的概念； 4、复位电路。 难点： 1、MCS- 51单片机内部结构； 2、CPU时序。 （三）教学内容

单片机原理与应用及C51程序设计(第三版)(1、2、3、4、7章课后习题答案)

第一章： 1. 给出下列有符号数的原码、反码和补码(假设计算机字长为8位)。 +45 -89 -6 +112 答：【+45】原=00101101，【+45】反=00101101，【+45】补=00101101 【-89】原=11011001，【-89】反=10100110，【-89】补=10100111 【-6】原=10000110，【-6】反=11111001，【-6】补=11111010 【+112】原=01110000，【+112】反=01110000，【+112】补=01110000 2. 指明下列字符在计算机内部的表示形式。 AsENdfJFmdsv120 答:41H 73H 45H 4EH 64H 66H 4AH 46H 6DH 64H 73H 76H 31H 32H 30H 3．何谓微型计算机硬件？它由哪几部分组成？并简述各部分的作用。 答:微型计算机硬件由中央处理器、存储器、输入/输出设备和系统总线等组成，中央处理器由运算器和控制器组成，是微型计算机运算和控制中心。存储器是用来存放程序和数据的记忆装置。输人设备是向计算机输人原始数据和程序的装置。输出设备是计算机向外界输出信息的装置。I/O接口电路是外部设备和微型机之间传送信息的部件。总线是连接多个设备或功能部件的一簇公共信号线，它是计算机各组成部件之间信息交换的通道。微型计算机的各大功能部件通过总线相连。 4．简述8086CPU的内部结构。 答:8086微处理器的内部分为两个部分：执行单元(EU)和总线接口单元(BIU)。执行部件由运算器（ALU）、通用寄存器、标志寄存器和EU控制系统等组成。EU从BIU的指令队列中获得指令，然后执行该指令，完成指今所规定的操作。总线接口部件BIU由段寄存器、指令指针寄存器、地址形成逻辑、总线控制逻辑和指令队列等组成。总线接口部件负责从内部存储器的指定区域中取出指令送到指令队列中去排队。 5．何谓总线？总线按功能可分为哪几种？ 答:总线是连接多个设备或功能部件的一簇公共信号线，它是计算机各组成部件之间信息交换的通道。总线功能来划分又可分为地址总线（Address Bus）、数据总线（Date Bus）和控制总线（Control Bus）三类。 6．内部存储器由哪几部分组成? 答:包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。 7．简述8086中的存储器管理？ 答:8086把1M空间分成若干块（称为“逻辑段”），各个逻辑段之间可在实际存储空间中完全分开，也可以部分重叠，甚至可以完全重叠。每个逻辑段容量不超过64K字节，这样就可用16位寄存器提供地址访问。一个存储单元的地址可由段基址和偏移地址组成，这个地址我们称为逻辑地址，一般表示为“段基址：偏移地址”。而1M存储空间中的20位地址称为物理地址。逻辑地址是程序中使用的地址，物理地址是访问存储器的实际地址。 物理地址=段基址×16 + 段内偏移地址 8．什么是接口电路？接口电路有何功能？ 答:I/O接口电路是外部设备和微型机之间传送信息的部件。接口电路主要功能。(1) 数据的寄存和缓冲功能。(2) 信号转换功能。(3) 设备选择功能。(4) 外设的控制和监测功能。(5) 中断或DMA管理功能。(6) 可编程功能。 9．外部设备与CPU之间的数据传送方式常见有几种？各有什么特点？ 答:外部设备与微机之间的信息传送传送方式一般有无条件传送方式、查询传送方式、中断控制方式等。无条件传送方式是指CPU直接和外部设备之间进行数据传送。查询传送方式又称为条件传送方式，是指CPU通过查询I/O设备的状态决定是否进行数据传输的方式。中断是一种使CPU暂停正在执行的程序而转去处理特殊事件的操作。即当外设的输入数据准备好，或输出设备可以接收数据时，便主动向CPU发出中断请求，CPU可中断正在执行的程序，转去执行为外设服务的操作，服务完毕，CPU再继续执行原来的程序。 10．什么是单片机？ 答：单片机是把微型计算机中的微处理器、存储器、I/O接口、定时器/计数器、串行接口、中断系统等电路集成到一个集成电路芯片上形成的微型计算机。因而被称为单片微型计算机，简称为单片机。 11．和一般微型计算机相比，单片机有何特点？ 答：主要特点如下： 1) 在存储器结构上，单片机的存储器采用哈佛(Harvard)结构 2) 在芯片引脚上，大部分采用分时复用技术 3) 在内部资源访问上，采用特殊功能寄存器(SFR)的形式

林子雨大数据技术原理及应用第四章课后作业答案

大数据技术原理与应用第四章课后作业 黎狸 1.试述在Hadoop体系架构中HBase与其他组成部分的相互关系。 HBase利用Hadoop MapReduce来处理HBase中的海量数据，实现高性能计算；利用Zookeeper作为协同服务，实现稳定服务和失败恢复；使用HDFS作为高可靠的底层存储，利用廉价集群提供海量数据存储能力; Sqoop为HBase的底层数据导入功能，Pig 和Hive为HBase提供了高层语言支持，HBase是BigTable的开源实现。 2.请阐述HBase和BigTable的底层技术的对应关系。 3.请阐述HBase和传统关系数据库的区别。 4.HBase有哪些类型的访问接口？ HBase提供了Native Java API , HBase Shell , Thrift Gateway , REST GateWay , Pig , Hive 等访问接口。 5.请以实例说明HBase数据模型。

6.分别解释HBase中行键、列键和时间戳的概念。 ①行键标识行。行键可以是任意字符串，行键保存为字节数组。 ②列族。HBase的基本的访问控制单元，需在表创建时就定义好。 ③时间戳。每个单元格都保存着同一份数据的多个版本，这些版本采用时间戳进行索 引。 7.请举个实例来阐述HBase的概念视图和物理视图的不同。 8.试述HBase各功能组件及其作用。 ①库函数：链接到每个客户端； ②一个Master主服务器：主服务器Master主要负责表和Region的管理工作； ③③许多个Region服务器：Region服务器是HBase中最核心的模块，负责存储和 维护分配给自己的Region，并响应用户的读写请求

大数据技术原理与应用-林子雨版-课后习题答案复习进程

大数据技术原理与应用-林子雨版-课后习 题答案

第一章 1.试述信息技术发展史上的3次信息化浪潮及具体内容。 2.试述数据产生方式经历的几个阶段 答：运营式系统阶段，用户原创内容阶段，感知式系统阶段。 3.试述大数据的4个基本特征 答：数据量大、数据类型繁多、处理速度快和价值密度低。 4.试述大数据时代的“数据爆炸”的特性 答：大数据时代的“数据爆炸”的特性是，人类社会产生的数据一致都以每年50%的速度增长，也就是说，每两年增加一倍。 5.数据研究经历了哪4个阶段？ 答：人类自古以来在科学研究上先后历经了实验、理论、计算、和数据四种范式。 6.试述大数据对思维方式的重要影响 答：大数据时代对思维方式的重要影响是三种思维的转变：全样而非抽样，效率而非精确，相关而非因果。 7.大数据决策与传统的基于数据仓库的决策有什么区别 答：数据仓库具备批量和周期性的数据加载以及数据变化的实时探测、传播和加载能力，能结合历史数据和实时数据实现查询分析和自动规则触发，从而提供对战略决策和战术决策。 大数据决策可以面向类型繁多的、非结构化的海量数据进行决策分析。

8.举例说明大数据的基本应用 9.举例说明大数据的关键技术 答：批处理计算，流计算，图计算，查询分析计算 10.大数据产业包含哪些关键技术。 答：IT基础设施层、数据源层、数据管理层、数据分析层、数据平台层、数据应用层。 11.定义并解释以下术语：云计算、物联网 答：云计算：云计算就是实现了通过网络提供可伸缩的、廉价的分布式计算机能力，用户只需要在具备网络接入条件的地方，就可以随时随地获得所需的各种IT资源。 物联网是物物相连的互联网，是互联网的延伸，它利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人类和物等通过新的方式连在一起，形成人与物、物与物相连，实现信息化和远程管理控制。

单片机原理与接口技术习题答案

单片机原理与接口技术习题答案 习题与思考题1 1-2 单片微型计算机与一般微型计算机相比较有哪些区别？有哪些特点？ 答：与通用微型计算机相比，单片机的硬件上，具有严格分工的存储器ROM和RAM和I/O端口引脚具有复用功能；软件上，采用面向控制的指令系统和硬件功能具有广泛的通用性，以及品种规格的系列化。单片机还具备体积小、价格低、性能强大、速度快、用途广、灵活性强、可靠性高等特点。 1-4 单片机的几个重要指标的定义。 答：单片机的重要指标包括位数、存储器、I/O口、速度、工作电压、功耗和温度。 习题与思考题2 2-2 MCS-51单片机的EA、ALE和PSEN端的功能是什么？ 答：ALE——ALE为地址锁存允许信号，在访问外部存储器时，ALE用来锁存P0送出的低8位地址信号。 PSEN——外部程序存储器的读选通信号。当访问外部ROM时，PSEN产生负脉冲作为外部ROM的 选通信号；在访问外部RAM或片内ROM时，不会产生有效的PSEN信号。PSEN可驱动8个LSTTL 门输入端。 EA——访问外部程序存储器控制信号。对8051和8751，它们的片内有4KB的程序存储器。当EA为 高电平时，CPU访问程序存储器有两种情况：一是访问的地址空间在0～4K范围内，CPU访问片内 程序存储器；二是访问的地址超出4K时，CPU将自动执行外部程序存储器的程序。对于8031，EA 必须接地，只能访问外部ROM。 2-3 程序计数器（PC）有多少位？它的主要功能是什么？ 答：程序计数器有16位，它的功能和一般微型计算机的相同，用来存放下一条要执行的指令的地址。当按照PC 所指的地址从存储器中取出一条指令后，PC会自动加l，即指向下一条指令。 2-5 MCS-51单片机如何实现工作寄存器组R0~R7的选择？ 答：每个工作寄存器组都可被选为CPU的当前工作寄存器，用户可以通过改变程序状态字寄存器（PSW）中的RS1、RS0两位来任选一个寄存器组为当前工作寄存器。 RS1RS0寄存器组R0R1R2R3R4R5R6R7 000组00H01H02H03H04H05H06H07H 011组08H09H0AH0BH0CH0DH0EH0FH 102组10H11H12H13H14H15H16H17H 113组18H19H1AH1BH1CH1DH1EH1FH 2-6 单片机复位后，各特殊功能寄存器中的初始化状态是什么？ 答： 特殊功能寄存器初始状态特殊功能寄存器初始状态ACC00H TMOD00H PC0000H TCON00H PSW00H TL000H SP07H TH000H DPTR0000H TL100H P0~P30FFH TH100H IP xx000000B B00H IE0x000000B SCON00H PCON0xxx0000B SBUF不定

单片机原理与应用技术习题

《单片机原理与应用技术》习题 第1章 1、什么叫单片机？其主要特点有哪些？ 2、计算机由哪几部分组成？ 3、微型计算机由哪几部分构成？ 4、微处理器与微控制器有何区别？ 5、单片机与PC机有何区别？ 6、微型计算机有哪些应用形式？各适于什么场合？ 7、单片机的分类标准是什么？请列举单片机的型号并简述其特点。 8、简述单片机的开发过程。 9、常用的单片机应用系统开发方法有哪些？ 第2章 1、简述8051单片机40个引脚及功能， 2、简述单片机的基本组成并绘制内部结构示意图。 3、8051单片机的存储器的组织采用何种结构？存储器地址空间如何划分？各地址空间的地址范围和容量如何？在使用上有何特点？ 4、8051单片机的P0-P3口在结构上有何不同？在使用上有何特点？ 5、如果8051单片机晶振频率为12MHz，时钟周期、机器周期为多少？ 6、8051单片机复位后的状态如何？复位方法有几种？ 7、8051单片机的片内、片外存储器如何选择？ 8、8051单片机的PSW寄存器各位标志的意义如何？ 9、8051单片机的当前工作寄存器组如何选择？ 10、8051单片机的程序存储器低端（0000H-0002AH）的几个特殊单元的用途如何？ 11、位地址7CH与字节地址7CH有何区别？位地址7CH具体在片内RAM中何位置？ 第3章 1、8051系列单片机的指令系统有何特点？ 2、8051单片机有哪几种寻址方式？各寻址方式所对应的寄存器或存储器空间如何？ 3、访问特殊功能寄存器SFR可以采用哪些寻址方式？ 4、访问内部RAM单元可以采用哪些寻址方式？ 5、访问外部RAM单元可以采用哪些寻址方式？ 6、访问外部程序存储器可以采用哪些寻址方式？ 7、为什么说布尔处理功能是8051单片机的重要特点？

(完整版)大数据技术原理与应用林子雨版课后习题答案

第一章 1.试述信息技术发展史上的3次信息化浪潮及具体内容。 2.试述数据产生方式经历的几个阶段 答：运营式系统阶段，用户原创内容阶段，感知式系统阶段。 3.试述大数据的4个基本特征 答：数据量大、数据类型繁多、处理速度快和价值密度低。 4.试述大数据时代的“数据爆炸”的特性 答：大数据时代的“数据爆炸”的特性是，人类社会产生的数据一致都以每年50%的速度增长，也就是说，每两年增加一倍。 5.数据研究经历了哪4个阶段？

答：人类自古以来在科学研究上先后历经了实验、理论、计算、和数据四种范式。 6.试述大数据对思维方式的重要影响 答：大数据时代对思维方式的重要影响是三种思维的转变：全样而非抽样，效率而非精确，相关而非因果。 7.大数据决策与传统的基于数据仓库的决策有什么区别 答：数据仓库具备批量和周期性的数据加载以及数据变化的实时探测、传播和加载能力，能结合历史数据和实时数据实现查询分析和自动规则触发，从而提供对战略决策和战术决策。 大数据决策可以面向类型繁多的、非结构化的海量数据进行决策分析。 8.举例说明大数据的基本应用 答： 9.举例说明大数据的关键技术

答：批处理计算，流计算，图计算，查询分析计算 10.大数据产业包含哪些关键技术。 答：IT基础设施层、数据源层、数据管理层、数据分析层、数据平台层、数据应用层。 11.定义并解释以下术语：云计算、物联网 答：云计算：云计算就是实现了通过网络提供可伸缩的、廉价的分布式计算机能力，用户只需要在具备网络接入条件的地方，就可以随时随地获得所需的各种IT资源。 物联网是物物相连的互联网，是互联网的延伸，它利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人类和物等通过新的方式连在一起，形成人与物、物与物相连，实现信息化和远程管理控制。 12.详细阐述大数据、云计算和物联网三者之间的区别与联系。

《单片机原理及接口技术(第2版)张毅刚》第2章习题及答案

《单片机原理及接口技术》（第2版）人民邮电出版社 第2章 AT89S51单片机的片内硬件结构 思考题及习题2 1．在AT89S51单片机中，如果采用6MHz晶振，一个机器周期为。答：2μs 2．AT89S51单片机的机器周期等于个时钟振荡周期。答：12 3．内部RAM中，位地址为40H、88H的位，该位所在的字节地址分别为和。答：28H，88H 4．片内字节地址为2AH单元最低位的位地址是；片内字节地址为88H单元的最低位的位地址为。答：50H，A8H 5．若A中的内容为63H，那么，P标志位的值为。答：0 6．AT89S51单片机复位后，R4所对应的存储单元的地址为，因上电时PSW= 。这时当前的工作寄存器区是组工作寄存器区。答：04H，00H，0。 7. 内部RAM中，可作为工作寄存器区的单元地址为 H～ H。答：00H，1FH 8. 通过堆栈操作实现子程序调用时，首先要把的内容入栈，以进行断点保护。调用子程序返回指令时，再进行出栈保护，把保护的断点送回到，先弹出的是原来中的内容。答：PC, PC，PCH 9．AT89S51单片机程序存储器的寻址范围是由程序计数器PC的位数所决定的，因为AT89S51单片机的PC是16位的，因此其寻址的范围为 KB。答：64 10．判断下列说法是否正确？ A．使用AT89S51单片机且引脚EA=1时，仍可外扩64KB的程序存储器。错 B．区分片外程序存储器和片外数据存储器的最可靠的方法是看其位于地址范围的低端还是高端。错 C．在AT89S51单片机中，为使准双向的I/O口工作在输入方式，必须事先预置为1。对 D．PC可以看成是程序存储器的地址指针。对 11．判断下列说法是否正确？

单片机原理及应用习题答案

思考与练习题1 1.1单项选择题 （1）单片机又称为单片微计算机，最初的英文缩写是（ D ） A.MCP B.CPU C.DPJ D.SCM （2）Intel公司的MCS-51系列单片机是（ C ）的单片机。 A.1位 B.4位 C.8位 D.16位 （3）单片机的特点里没有包括在内的是（ C ） A.集成度高 B.功耗低 C.密封性强 D.性价比高 （4）单片机的发展趋势中没有包括的是（ B ） A.高性能 B.高价格 C.低功耗 D.高性价比 （5）十进制数56的二进制数是（ A ） A.00111000B B.01011100B C.11000111B D.01010000B （6）十六进制数93的二进制数是（ A ） A.10010011B B.00100011B C.11000011B D.01110011B （7）二进制数11000011的十六进制数是（ B ） A. B3H B.C3H C.D3H D.E3H （8）二进制数11001011的十进制无符号数是（ B ） A. 213 B.203 C.223 D.233 （9）二进制数11001011的十进制有符号数是（ B ） A. 73 B.-75 C.-93 D.75 （10）十进制数29的8421BCD压缩码是（ A ） A.00101001B B.10101001B C.11100001B D.10011100B （11）十进制数-36在8位微机中的反码和补码是（ D ） A.00100100B、11011100B B.00100100B、11011011B C.10100100B、11011011B D.11011011B、11011100B （12）十进制数+27在8位微机中的反码和补码分别是（ C ） A.00011011B、11100100B B.11100100B、11100101B C.00011011B、00011011B D.00011011B、11100101B （13）字符9的ASCII码是（ D ） A.0011001B B.0101001B C.1001001B D.0111001B （14）ASCII码1111111B的对应字符是（ C ） A. SPACE B.P C.DEL D.{ （15）或逻辑的表达式是（ B ） A.A?B=F B. A+B=F C. A⊕B=F D.(A?B)=F （16）异或逻辑的表达式是（ C ） A.A?B=F B. A+B=F C. A⊕B=F D.(A?B)=F （17）二进制数10101010B与00000000B的“与”、“或”和“异或”结果是（ B ） A.10101010B、10101010B、00000000B B.00000000B、10101010B、10101010B C.00000000B、10101010B、00000000B D.10101010B、00000000B、10101010B （18）二进制数11101110B与01110111B的“与”、“或”和“异或”结果是（ D ） A.01100110B、10011001B、11111111B B.11111111B、10011001B、01100110B C.01100110B、01110111B、10011001B D.01100110B、11111111B、10011001B （19）下列集成门电路中具有与门功能的是（ D ） A.74LS32 B.74LS06 C.74LS10 D.74LS08

单片机原理和应用习题答案解析(第三版)

第一章习题参考答案 1-1：何谓单片机？与通用微机相比，两者在结构上有何异同？ 答：将构成计算机的基本单元电路如微处理器(CPU)、存储器、I/O接口电路和相应实时控制器件等电路集成在一块芯片上，称其为单片微型计算机，简称单片机。 单片机与通用微机相比在结构上的异同： (1)两者都有CPU，但通用微机的CPU主要面向数据处理，其发展主要围绕数据处理功能、计算速度和精度的进一步提高。例如，现今微机的CPU都支持浮点运算，采用流水线作业，并行处理、多级高速缓冲(Cache)技术等。CPU的主频达到数百兆赫兹(MHz)，字长普遍达到32位。单片机主要面向控制，控制中的数据类型及数据处理相对简单，所以单片机的数据处理功能比通用微机相对要弱一些，计算速度和精度也相对要低一些。例如，现在的单片机产品的CPU大多不支持浮点运算，CPU还采用串行工作方式，其振荡频率大多在百兆赫兹范围内;在一些简单应用系统中采用4位字长的CPU，在中、小规模应用场合广泛采用8位字长单片机，在一些复杂的中、大规模的应用系统中才采用16位字长单片机，32位单片机产品目前应用得还不多。 (2) 两者都有存储器，但通用微机中存储器组织结构主要针对增大存储容量和CPU对数据的存取速度。现今微机的内存容量达到了数百兆字节(MB)，存储体系采用多体、并读技术和段、页等多种管理模式。单片机中存储器的组织结构比较简单，存储器芯片直接挂接在单片机的总线上，CPU对存储器的读写按直接物理地址来寻址存储器单元，存储器的寻址空间一般都为64 KB。 (3) 两者都有I/O接口，但通用微机中I/O接口主要考虑标准外设(如CRT、标准键盘、鼠标、打印机、硬盘、光盘等)。用户通过标准总线连接外设，能达到即插即用。单片机应用系统的外设都是非标准的，且千差万别，种类很多。单片机的I/O接口实际上是向用户提供的与外设连接的物理界面。用户对外设的连接要设计具体的接口电路，需有熟练的接口电路设计技术。 另外，单片机的微处理器(CPU)、存储器、I/O接口电路集成在一块芯片上，而通用微机的微处理器(CPU)、存储器、I/O接口电路一般都是独立的芯片 1-4 IAP、ISP的含义是什么？ ISP：In System Programable，即在系统编程。用户可以通过下载线以特定的硬件时序在线编程（到单片机内部集成的FLASH上），但用户程序自身不可以对内部存储器做修改。 IAP:In Application Programable，即在应用编程。用户可以通过下载线对单片机进行在线编程，用户程序也可以自己对内部存储器重新修改。 1-6 51单片机与通用微机相比,结构上有哪些主要特点? （1）单片机的程序存储器和数据存储器是严格区分的，前者为ROM，后者为RAM； （2）采用面向控制的指令系统，位处理能力强； （3）I/O引脚通常是多功能的； （4）产品系列齐全，功能扩展性强； （5）功能是通用的，像一般微处理机那样可广泛地应用在各个方面。 1-7 51单片机有哪些主要系列产品? （1）Intel公司的MCS-51系列单片机：功能比较强、价格比较低、较早应用的单片机。此系列三种基本产品是：8031/8051/8751； （2）ATMEL公司的89系列单片机：内含Flash存储器，开发过程中可以容易地进行

大数据技术原理与应用 林子雨版 课后习题答案(精编文档).doc

【最新整理，下载后即可编辑】 第一章 1.试述信息技术发展史上的3次信息化浪潮及具体内容。 2.试述数据产生方式经历的几个阶段 答：运营式系统阶段，用户原创内容阶段，感知式系统阶段。

3.试述大数据的4个基本特征 答：数据量大、数据类型繁多、处理速度快和价值密度低。 4.试述大数据时代的“数据爆炸”的特性 答：大数据时代的“数据爆炸”的特性是，人类社会产生的数据一致都以每年50%的速度增长，也就是说，每两年增加一倍。 5.数据研究经历了哪4个阶段？ 答：人类自古以来在科学研究上先后历经了实验、理论、计算、和数据四种范式。 6.试述大数据对思维方式的重要影响 答：大数据时代对思维方式的重要影响是三种思维的转变：全样而非抽样，效率而非精确，相关而非因果。 7.大数据决策与传统的基于数据仓库的决策有什么区别 答：数据仓库具备批量和周期性的数据加载以及数据变化的实时探测、传播和加载能力，能结合历史数据和实时数据实现查询分析和自动规则触发，从而提供对战略决策和战术决策。 大数据决策可以面向类型繁多的、非结构化的海量数据进行决策分析。

8.举例说明大数据的基本应用 答： 9.举例说明大数据的关键技术 答：批处理计算，流计算，图计算，查询分析计算 10.大数据产业包含哪些关键技术。 答：IT基础设施层、数据源层、数据管理层、数据分析层、数据平台层、数据应用层。

11.定义并解释以下术语：云计算、物联网 答：云计算：云计算就是实现了通过网络提供可伸缩的、廉价的分布式计算机能力，用户只需要在具备网络接入条件的地方，就可以随时随地获得所需的各种IT资源。 物联网是物物相连的互联网，是互联网的延伸，它利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人类和物等通过新的方式连在一起，形成人与物、物与物相连，实现信息化和远程管理控制。 12.详细阐述大数据、云计算和物联网三者之间的区别与联系。

单片机原理及接口技术课后习题答案(张毅刚)习题参考答案1章

第1章单片机概述 1．除了单片机这一名称之外，单片机还可称为和。 答：微控制器，嵌入式控制器。 2．单片机与普通微型计算机的不同之处在于其将、、和3部分集成于一块芯片上。 答：CPU、存储器、I/O口。 3．8051与8751的区别是。 A．内部数据存储单元数目不同B．内部数据存储器的类型不同C．内部程序存储器的类型不同D．内部寄存器的数目不同 答：C。 4．在家用电器中使用单片机应属于微计算机的。 A．辅助设计应用；B．测量、控制应用；C．数值计算应用；D．数据处理应用答：B。 5．微处理器、微计算机、微处理机、CPU、单片机它们之间有何区别？ 答：微处理器、微处理机和CPU都是中央处理器的不同称谓；而微计算机、单片机都是一个完整的计算机系统，单片机特指集成在一个芯片上的用于测控目的的单片微计算机。 6．MCS-51系列单片机的基本型芯片分别为哪几种？它们的差别是什么？ 答：MCS-51系列单片机的基本型芯片分别是8031、8051和8751。它们的差别是在片内程序存储器上。8031无片内程序存储器，8051片内有4KB的程序存储器ROM，而8751片内集成有4KB的程序存储器EPROM。 7．为什么不应当把51系列单片机称为MCS-51系列单片机？ 答：因为MCS-51系列单片机中的“MCS”是Intel公司生产的单片机的系列符号，而51系列单片机是指世界各个厂家生产的所有与8051的内核结构、指令系统兼容的单片机。 8．AT89C51单片机相当于MCS-51系列单片机中的哪一种型号的产品？ 答：相当于MCS-51系列中的87C51，只不过是AT89C51芯片内的4KB Flash存储器取代了87C51片内的4KB的EPROM。

单片机原理与应用技术实验报告(实验项目：定时器)

*****数学计算机科学系实验报告 专业：计算机科学与技术班级：实验课程：单片机原理与应用技术 姓名：学号：实验室：硬件实验室 同组同学： 实验时间：2013年3月20日指导教师签字：成绩： 实验项目：定时器 一实验目的和要求 定时器0实现1s定时，流水灯显示上的数据每秒加1。 二实验环境 PC机一台，实验仪器一套 三实验步骤及实验记录 1.在pc机上,打开Keil C。 2.在Keil C中，新建一个工程文件，点击“Project->New Project…”菜单。 3.选择工程文件要存放的路径 ,输入工程文件名 M, 最后单击保存。 4. 在弹出的对话框中选择 CPU 厂商及型号。 5.选择好 Atmel 公司的 89c51 后 , 单击确定。 6.在接着出现的对话框中选择“是”。 7.新建一个 C51 文件 , 点击file菜单下的NEW，或单击左上角的 New File快捷键。 8.保存新建的文件，单击SAVE。 9.在出现的对话框中输入保存文件名MAIN.C，再单击“保存”。 10.保存好后把此文件加入到工程中方法如下 : 用鼠标在 Source Group1 上单击右键 , 然后再单击 Add Files to Group ‘Source Group 1'。 11.选择要加入的文件 , 找到 MAIN.C 后 , 单击 Add, 然后单击Close。 12.在编辑框里输入代码如下： #include "reg51.h" //包含头文件 sbit LE1=P2^0; //位选573锁存器使能 sbit LE2=P2^1; //段选573锁存器使能 #define uchar unsigned char #define uint unsigned int

大数据技术原理及应用

大数据技术原理及应用 (总10页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除

大数据技术原理及应用 大数据处理架构—Hadoop简介 Hadoop项目包括了很多子项目，结构如下图 Common 原名：Core，包含HDFS, MapReduce和其他公共项目，从Hadoop 版本后，HDFS和MapReduce分离出去，其余部分内容构成Hadoop Common。Common为其他子项目提供支持的常用工具，主要包括文件系统、RPC(Remote procedure call) 和串行化库。 Avro Avro是用于数据序列化的系统。它提供了丰富的数据结构类型、快速可压缩的二进制数据格式、存储持久性数据的文件集、远程调用RPC的功能和简单的动态语言集成功能。其中，代码生成器既不需要读写文件数据，也不需要使用或实现RPC协议，它只是一个可选的对静态类型语言的实现。Avro系统依赖于模式（Schema），Avro数据的读和写是在模式之下完成的。这样就可以减少写入数据的开销，提高序列化的速度并缩减其大小。 Avro 可以将数据结构或对象转化成便于存储和传输的格式，节约数据存储空间和网络传输带宽，Hadoop 的其他子项目（如HBase和Hive）的客户端和服务端之间的数据传输。 HDFS HDFS：是一个分布式文件系统，为Hadoop项目两大核心之一，是Google file system（GFS）的开源实现。由于HDFS具有高容错性（fault-tolerant）的特点，所以可以设计部署在低廉（low-cost）的硬件上。它可以通过提供高吞吐率（high throughput）来访问应用程序的数据，适合那些有着超大数据集的应

单片机原理及应用课程标准

《单片机原理及应用》课程标准 课程名称：《单片机原理及应用》 课程类型：专业基础课 总学时：100 适应专业：电子类专业 制订人：段安红 2010年6月

《单片机原理及应用》课程标准 课程名称：《单片机原理及应用》 课程类型：专业基础课 总学时： 适应专业：电子类专业 一、课程概述 1.课程性质 单片机技术是现代电子工程领域一门飞速发展的技术，其在教学及产业界的技术推广仍然是当今科学技术发展的热点，学习单片机并掌握其设计应用技术已经成为电子类学生必须掌握的一门技术，也是现代工科学生的一个基本条件。 《单片机原理及应用》是应用电子技术的一门专业基础课。它以模拟电子技术、数字电子技术、C语言或汇编语言等课程为基础。它可以充分体现学生利用自己所掌握的知识解决实际工程问题的能力。 通过本课程的学习，使学生掌握单片机技术及其在工业控制和日常生活中的应用，培训学生实践能力、创新能力和新产品设计开发能力，为将来从事电子电器新产品设计开发，电子产品的检测和维护等工作奠定坚实的基础，为学生将来在电子类专业领域进一步发展打下良好基础。 2.课程基本理念 本课程的设计突破了学科体系模式，打破了原来各学科体系的框架，将学科的内容按“项目”进行整合。本课程的“项目”包含了单片机就用技术的四个项目，每个项目均由若干个具体的典型工作任务组成，每个任务均将相关知识和实践过程有机结合，力求体现“做中学”，“学中做”的教学理念；本课程内容的选择上降低理论重心，突出实际应用，注重培养学生的应用能力和解问题的实际工作能力。 3.课程设计思路 本课程标准注重培养分析问题、解决问题的能力、强化学生动手实践能力，遵循学生认知规律，紧密结合应用电子专业的发展需要，为将来从事应用电子产品的设计、检测奠定坚实的基础。将本课程的教学活动分析设计成若干项目或工作情景，以项目为单位组织教学、并以典型设备为载体，通过具体案例，按单片机项目实施的顺序逐步展开，让学生在掌握技能的同时，引出相关专业理论知识，使学生在技术训练过程中加深对专业知识、技能的理解和应用、培养学生的综合职业能力，满足学生职业生涯发展的需要。

单片机原理及接口技术 课后答案 (胡健 刘玉宾 朱焕立 著) 机械工业出版社

习题答案

①②③④习题答案 第二章：硬件结构 一、填空 1. 0；低电平 2. 32；4；8；R0-R7 3. 上电复位；手动按键复位；00；00H-07H；11 4. 内部数据存储器；外部数据存储器；内部程序存储器；外部程序存储器；3 5. 256B；64KB 6. 0B；4KB 7. 1.2MHz；12MHz；1us 二、选择 1. ① 2. ④ 3. ① 4. ① 5. ② 6. ③ 7. ③ 8. ③ 9. ③ 三、判断 1. × 2. × 3. × 4. √ 5. × 6. × 7. × 8. × 9. ×

习题答案 第三章：指令系统 一、填空 1. 指令 2. 111；单；双；三 3. 7 4. 操作数；A；B；DPTR 5. 操作数；地址；R0；R1；DPTR 6. 直接 7. DPTR；PC；A；程序存储器 8. DPTR；SP；MOVX 9. 直接；立即 10. 80H

第三章：指令系统 一、填空 11. 68H 12. 68H 13. 62H；68H；36H 14. 41H；39H；88H 15. BFH；0；0；0 16. 2EH；1；1；0 17. 26H；1 18. 90H；06H；0；1 19. 10H；03H；0；0 20. 06H；09H 21. 00H；96H 二、选择 1. ④ 2. ③ 3. ④ 4. ②

第四章：程序设计 一、填空 1. 保护；恢复 2. 机器语言 3. 0500H;0505H;01H;0507H 二、编程 5.答案见课件

第五章：中断系统 一、填空 1. 共享 2. 外部 3. PC；PC；外部中断0矢量地址 4. 外部中断0 5. 电平；边沿 二、选择 1. ② 2. ③ 3. ④ 4. ① 5. ③ 6. ④ 7. ② 8. ② 三、编程 3.程序见下页