北邮邹华老师分布式计算分布式计算环境_课程总结.ppt

分布计算环境课程总结 主要内容 第一章绪论第二章面向对象的分布计算环境第三章面向构件的分布计算环境第四章面向Web的分布计算环境第五章其他分布计算环境第六章代理技术 绪论 分布式系统在网络计算平台上开发 部署 管理和维护以资源共享和协同工作为主要应用目标的分布式应用系统分布计算简单地说 分布式计算是两个或多个软件共享信息 协同工作 这些软件既可以在同一台计算机上运行 也可在通过网络连起来的几台不同机器上运行 分布计算技术是构成分布式系统的基础 分布计算环境 分布计算环境 分布计算环境提供了网络环境下不同软 硬件平台资源共享和互操作的有效手段 使得分布式计算可以比较方便地得以实现 从而分布式系统可以比较方便地得以构造方便分布式系统的构建 设计 实现 部署 维护分布式计算环境本身实际上也是分布式系统 实现分布计算环境的技术路线 现实的技术路线 90年代工业界普遍遵守的路线 在网络计算平台上部署分布计算环境提供开发工具和公共服务支持分布式应用资源共享和协同工作 DistributedComputingEnvironment 分布计算环境的技术基础 分布式计算环境构造技术基础分布在网络上的程序之间的互操作技术目录技术 负载平衡技术 容错技术 事务管理技术 安全技术 面向对象的分布计算环境简化面向对象的分布式系统的设计与实现面向构件的分布计算环境简化基于构件的分布式系统的设计与实现面向 的分布计算环境 主要内容 第一章绪论第二章面向对象的分布计算环境第三章面向构件的分布计算环境第四章面向Web的分布计算环境第五章其他分布计算环境第六章代理技术 面向对象的分布计算环境 分布式系统中的面向对象技术分布对封装性 继承性和对象引用的影响开放分布式处理ODPODP是为了解决什么问题而提出来的 主要内容 视点 透明性 功能CORBA技术OMA体系结构 IDL ORB面向对象的远程方法调用是如何实现的 OpenDistributedProcessing ISO和ITU T的开放分布处理模型 ODP RM 为面向对象的分布式处理提供一个通用的体系结构框架 将开放式思想引入分布式处理 以解决异构系统间各种相关机制的一致性问题ODP RM能够协调和指导不同应用领域的ODP标准的开发 即它是一种框架 在其上可实现不同的 分布计算环境 ODP的主要内容 主要包含三部分 视点 为清晰地描述复杂的系统 把对ODP系统的说明细化为五个视点 即从五个不同的角度来观察 以及用于表达这五个视点的语言 透明性 开放式分布处理系统应该提供的八个透明性 功能 定义开放式分布处理平台应该具有的功能 ODP的视点 ODP的分布透明性 ODP的分布透明性访问透明性 位置透明性 重置透明性 持久透明性 迁移透明性 复制透明性 故障透明性 事务透明性 ODP的通用功能 RM ODP定义了用来支持RM ODP平台的4组24种通用功能 灵活地利用这些功能可以近于无缝地实现ODP系统的目标 管理功能协调功能仓库功能安全功能 CORBA CommonObjectRequestBrokerArchitecture OMG组织制定的一个工业规范 是一个体系结构和一组规范定义了一系列API 通信协议 组件 服务信息模型 使得异质应用程序能够互相操作 这些应用程序用不同的程序语言编写 运行在不同的平台上 目的 在分布式环境下实现应用的集成 使基于对象的软件成员 在分布的 异构的环境下可重用 可移植 可互操作 方法 提供一个框架 如果符合这一框架 就可以在主要的硬件平台和操作系统上建立一个异质的分布式应用 CORBA的OMA 对象管理体系结构OMA 描述了OMG规范所遵循的概念化的基础结构 CORBA的IDL 仅定义接口 不定义实现分隔 对象作什麽 WHAT 与 如何做 HOW CORBA的ORB 对象请求代理ORB ObjectRequestBroker 定义异构环境下对象透明地发送请求和接收响应的基本机制 ORB为客户隐藏 对象位置对象实现方式对象执行状态对象通信机制为什么在异构环境下能够透明地发送请求和接收响应 存储允许ORB的定位和激活对象实现的信息 如Server支持的类 实例化对象 这些对象的ID等运行时信息 对象引用的生成 维护 方法调用 对象的激活与终止 对象定位等功能 BOA BasicObjectAdapterPOA PortableObjectAdapter DII在Server方的对应 DSI从进入的消息找出调用的目标对象及相应的方法 并提供运行时的连接机制 允许动态地构造对象调用 客户机可推迟到运行时选择对象的实现接口和操作 静态IDL存根在Server侧的对应 由IDL编译程序自动生成 服务的静态接口 由IDL编译程序自动生成 在客户端 如同一本地调用 是远程SERVER对象的代理 访问某个对象实现所提供的服务的程序 根据其接口了解其逻辑结构 并通过调用掌握对象的行为 所定义的IDL接口的真正实现 可用语言 C C Java Smalltalk Ada 是ORB最关键的部分 负责请求的通信设施 对象的定位编组与解组启动初始服务屏蔽底层网络细节提供接口库和其它的API ORB的组成 对象的IDL接口定义的存储 分布和管理 客户对象可以在运行时查阅接口仓库的内容 获得对象实现的IDL接口信息 从而向对象实现发出请求 当客户程序要调用远程对象上的方法时 首先要得到这个远程对象的引用 之后就可以像调用本地方法一样调用远程对象的方法 当发出一个调用时 实际上ORB会截取这个调用 通过客户Stub完成 因为客户和服务器可能在不同的网络 不同的操作系统上甚至用不同的语言实现 ORB还要负责将调用的名字 参数等编码成标准的方式 称Marshaling 通过网络传输到服务器方 有时在同一台机器上也如此 并通过将参数Unmarshaling的过程 传到正确的对象上 这整个过程叫重定向 Redirecting 服务器对象完成处理后 ORB通过同样的Marshaling Unmarshaling方式将结果返回给客户 ORB内核提供的服务对象接口 同时为客户方和对象实现方所见 可直接为应用程序所使用 CORBA服务 CORBA服务 系统级的对象框架 这些服务扩展了基本的CORBA体系结构 CORBA服务代表了一组预先实现的 软件开发商通常需要的分布式对象 如 命名服务事务服务OMG为每个服务定义了标准API 实现厂商提供支持这些API的具体产品 它们的实现方法可能不同 但接口是一致的 用户购买 部署需要的服务产品 在程序中使用时 首先获取服务中相应对象的IOR 然后调用它的操作即可 基于CORBA的软件开发 主要内容 第一章绪论第二章面向对象的分布计算环境第三章面向构件的分布计算环境第四章面向Web的分布计算环境第五章其他分布计算环境第六章代理技术 面向构件的分布计算环境 软件构件结构框架 构件 对象总线构件模型EJB和J2EE各类EJB及其相应的生命周期函数EJB容器J2EEEJB3 0 软件构件结构 软件构件体系结构框架 对问题的部分解决 是让用户集成构件的架构构件 组件 构件是软件的基本单元 既足够小 以便于维护 又应足够大 以使之具有功能 可以被打包和使用 构件的集成构成软件应用 与对象的区别 对象总线 是一种机制 使得构件和框架能够调用分布式环境中的另一构件或框架的服务 构件模型 构件模型 是为开发者定义软件构件而建立的体系结构和API集 使开发者可通过软件构件的动态组合来建立应用系统构件模型 构件 容器当前主流的几种构件模型 CORBA DCOM EJB SPRING EJB EJB Java服务器端服务框架的规范 软件厂商根据它来实现EJB服务器 应用程序开发者可以专注于支持应用所需的商业逻辑 而不用担心周围框架的实现问题 EJB的三个关键构件EJBHome接口EJBObject接口EJB实现类 EJB的调用 客户端利用JNDI查找EJBHome 客户端利用EJBHome的create方法创建一个sessionEJB 本地EJBHome通知容器创建一个远程EJB构件 容器向客户端返回EJBObjectstub 客户端调用EJBObject上的方法 调用被转发到远程的EJB完成 EJB的分类 EJB的分类实体bean会话Bean消息驱动BeanEJB的生命周期方法 Statelessbean的生命周期 Statefulbean的生命周期 BMPbean的生命周期状态 EJB的容器 远程连接管理生命周期管理事务管理容器管理的事务Bean管理的事务安全管理声明性的授权可编程的授权资源管理 J2EE JavaEE 轻量级框架和EJB3 0 简化EJBEJB3 0规范中主要涉及两个方面的改变 一套以标注为基础的EJB编程模型取消或最小化了很多 以前这些是必须实现 回调方法的实现EJB只是一个加了适当标注的简单Java对象 POJO 新的实体Bean持久化模型降低了实体Bean及O R映射模型的复杂性 控制反转与依赖注入 具体含义是 当某个角色 可能是一个Java实例 调用者 需要另一个角色 另一个Java实例 被调用者 的协助时 在传统的程序设计过程中 通常由调用者来创建被调用者的实例 但在轻量级容器里 创建被调用者的工作不再由调用者来完成 因此称为控制反转 创建被调用者实例的工作通常由容器来完成 然后注入调用者 因此称为依赖注入 颠覆了 使用一个对象之前 必须先创建它 这一编程理念 依赖注入 IoCContainer 对于EJB3 0来说 依赖注入就是由容器负责查找被依赖的对象 并注入到依赖bean中 而bean本身不再需要进行JNDI或者context查询 此外 依赖注入发生在任何业务方法被调用之前 而且支持setter方法注入和域注入两种方式 主要内容 第一章绪论第二章面向对象的分布计算环境第三章面向构件的分布计算环境第四章面向Web的分布计算环境第五章其他分布计算环境第六章代理技术 基于Web的分布计算技术 XMLWebService语义Web为解决什么问题而提出的 Web2 0特点包含哪些主要技术 XML 由万维网联合组织 W3C WorldWideWebConsortium 制定的最新页面描述语言标准 元语言 用来对信息进行自我描述 关注于怎样描述数据内容的组织和结构 以便数据在网络上进行交流和处理 被标记的各个数据是保持其含义的 因此系统间交换数据的可能性极大提高 XML 2 XML的NameSpaseXML的文档类型 DTD XMLSchemaXML的解析 SAXAPI DOMAPIXML的显示 XSLXML的转换 XSLT XML 3 XML的基础标准之间的相互关系 42 语义Web 每个资源有ID和清晰的定义 如软件 文件 人 地点概念之间的关系有清晰的定义 如软件产生文件 软件依赖于软件 文件的版本 文件具有主题 人所在地点 产生 依赖于 依赖于 是 的版本 主题 作者 位于 SemanticWeb Layers RDF的图模型 RDF的概念模型是图模型 可把RDF声明表示为有向 带标签的图 椭圆节点表示用URI指代的主体和客体方框节点表示文字类型的客体有向弧标签则表示用URI指代的谓词 资源 主体 客体 谓词 Http RaymondLau 创建者 45 RDFSchema RDF只是定义了一种描述资源的框架 并没有定义可以使用哪些词汇对资源进行描述RDFSchema 简称RDFS 实现对RDF的扩展 可用于描述和定义于特定应用相关的类和属性 从而可创建自定义的词汇表字典表述语言RDFS的作用 定义资源以及属性的类别 定义属性所应用的资源类以及属性值的类型 定义上述类别声明的语法 申明一些由其它机构或组织定义的元数据标准的属性类 46 WhatisOntology Anontologyisaformal explicitspecificationofasharedconceptualization Gruber 共享概念模型的明确的规范说明 Conceptualization 指通过抽象出客观世界中一些现象的相关概念而得到的模型 Explicit 指所使用的概念及使用这些概念的约束都有明确的定义 Formal 指Ontology是计算机可读的 Shared 指Ontology中体现的是共同认可的知识 反映的是相关领域中公认的概念集 47 Web上的本体 在Web上 Ontology表现为分类法和一组推理规则分类法定义类及类间的关系 对于Web来说 类 子类以及实体之间的关系是十分强大的工具通过指定类的属性和允许子类继承属性就可以表达实体间的各种复杂关系 推理规则提供更进一步的能力 它定义通过已有信息导出新信息的规则根据推理规则和术语间关系 机器就可以执行一定的推导 或判定两个不同的术语实际上指代同一事物 或从术语间已有的关系推导出新的关系 或完成更高级的推理任务 Ontology语言栈 WebService 有利于应用的集成HTTP XML 最通用的访问方式基于规范协议的访问接口 可支持所有平台和应用仅使用WebService作为访问界面 使得所有接入模块的编写变得容易目标 在现有的各种异构平台的基础上 构筑一个通用的 与应用无关 语言无关的技术层 各种不同平台之上的应用依靠这各技术层来实施彼此的连接和集成 能够在一个分布式的计算环境中动态地描述 发布 发现和调用 WebService 什么是一个WebService 一个能够使用XML消息通过网络来访问的Interface 这个Interface描述了一组可访问的操作 由SOAP WSDL包装的Object适应松散耦合的网络环境 可通过Web访问 手段是SOAPMessage服务的行为 输入 输出都可使用WSDL描述 WebService体系结构 WebService体系结构 ServiceProvider ServiceBroker ServiceRequester Find UDDI WSDL Bind Invoke Publish UDDI WSDL UDDIRegistry WebService ClientApplication SOAP SOAP协议 SOAP信封 装 消息请求和消息数据的编码规则RPC调用规范SOAP绑定SOAP是基于平台独立的选择简单的XML格式可以在任意平台采用任意技术可以使用开放源代码资源可采用HTTP承载 方便在Internet范围内传送 WSDL WSDLWhat WebService做什么Where WebService位于哪里How 怎样调用WSDL结构types 描述将会使用的数据类型message 定义传入传出的消息格式portType 定义了一个入口的类型 使用了怎样的request response消息对 单请求 单响应 请求 响应 响应 请求binding 确定portType将会使用何种传输协议 SOAP HTTP POST port 定义了一个关联某个binding的服务入口service 一组port组成的WebService UDDI UDDI 为加速WebService的推广 加强WebService的互操作能力而推出的一个计划UDDI数据模型WhitePageYellowPageGreenPage SemanticWeb服务 WebServices Ontology将本体的概念和相应技术引入Web服务技术中 同时 由于本体具有丰富的语义和广泛的关系 它将变革现有的Web服务 使之成为SemanticWeb服务 使Web实现从自动化到智能化的转变成为可能SemanticWeb服务 Web服务的属性 能力接口和效果均使用无歧义 机器可理解的方式进行编码 Web2 0的定义 无统一定义定义1 Web2 0是一个作为平台的网络 跨越了所有连接的设备 Web2 0的这些应用构成了这个平台的优势所在 发布软件成为一个持续更新的服务 并使更多的人更好的使用这种服务 获取并重组那些包括其他个人用户在内的各种来源的数据 并对其他人提供自己的数据与服务以便他们以同样的方式使用 通过一种 共享网络架构 的方式高效的创建网络 并提供比Web1 0更丰富的用户体验 WhatisWeb2 0 TimO Reilly 2005年10月 互联网作为平台 Web2 0的典型应用和技术 BLOG社会书签维基百科Wiki内容聚合RSSSNSMashupAjax 主要内容 第一章绪论第二章面向对象的分布计算环境第三章面向构件的分布计算环境第四章面向Web的分布计算环境第五章其他分布计算环境第六章代理技术 其他分布计算技术 网格计算云计算P2P技术 什么是网格计算 是利用网络中一些闲置的处理能力来解决复杂问题的计算模式 适于大型科学计算和项目研究 这种计算模式是利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个 虚拟的超级计算机 其中每一台参与计算的计算机就是一个 节点 而整个计算是由成千上万个 节点 组成的 一张网格 所以这种计算方式叫网格计算 网格是把整个网络整合成一台巨大的超级计算机 实现计算资源 存储资源 数据资源 信息资源 知识资源 专家资源的全面共享 五层沙漏结构图 OGSA OGSA的三大基本思想 一切都是服务将资源 信息 数据等统一起来 十分有利于灵活的一致的动态的共享机制的实现 使得分布式系统管理有标准的接口和行为网格 网格服务 网格服务可以以不同的方式聚集起来满足虚拟组织的需要统一的Web服务架构自然具备了原来WebService的所有有利因素 服务描述和发现 从描述中自动产生客户和服务器端的代码 突破科技应用领域同样可用于商业领域 网格服务 网格服务 接口 行为 服务数据 云计算定义 云计算是一种商业计算模型 它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上 使各种应用系统能够根据需要获取计算力 存储空间和信息服务 云计算的基本原理 基本原理是 通过使计算分布在大量的分布式计算机上 而非本地计算机或远程服务器中 企业数据中心的运行将更与互联网相似这使得企业能够将资源切换到需要的应用上 根据需求访问计算机和存储系统这意味着计算能力也可以作为一种商品进行流通 就像煤气 水电一样 取用方便 费用低廉 最大的不同在于 它是通过互联网进行传输的类比 从古老的单台发电机模式转向了电厂集中供电的模式 云计算的三种服务模式 1 应用软件对最终用户按需分配e g SAPIsfordevelopingnewCloudappse g GoogleAppWeb服务器 网络 存储按需分配e g AmazonEC2 S3 SaaS SoftwareasaService 软件即服务 PaaS PlatformasaService 平台即服务 IaaS InfrastructureasaService 基础架构即服务 Eachlevelprovidesahigherlevelofserviceabstraction mayuselowerlevel s 云计算的三种服务模式 2 三种服务模式的构建架构 云计算的四种部署模式 1 混合云 公有云 社区云 私有云 企业独立拥有或独立承租的云系统在特定社区内共享的云系统 如 由某公司及其合作伙伴共同承建并分享使用的云系统面向公众开放租售的大规模云系统由以上三种云系统中的两种以上的云系统共同配合而提供IT能力的混合型云系统 云计算涉及的技术 虚拟化技术云计算的基础容器技术P云的核心执行引擎负载技术保障平台各个模块 服务器负载均衡存储技术云存储 分布式文件系统 什么是P2P 对于P2P没有一个统一的定义定义1 Peer to peerisatypeofInternetnetworkallowingagroupofcomputeruserswiththesamenetworkingprogramtoconnectwitheachotherforthepurposesofdirectlyaccessingfilesfromoneanother sharddrives 定义2 P2P是一种分布式网络 网络的参与者共享他们所拥有的一部分硬件资源 处理能力 存储能力 网络连接能力等 这些共享资源需要由网络提供服务和内容 能被其它对等节点 Peer 直接访问而无需经过中间实体 在此网络中的参与者既是资源提供者 Server 又是资源获取者 Client servent C S模式和P2P模式 Client Server模式 PeertoPeer模式 P2P网络的拓扑结构 中心化拓扑全分布式非结构化拓扑全分布式结构化拓扑