分布式计算机系统讲稿

第12章分布式计算机系统概述分布式操作系统的特点进程通信分布式文件系统分布式文件系统中的互斥与死锁进程迁移概述什么是分布式计算机系统分布式计算机系统的特点：无主从区分；计算机之间交换信息；资源共享；相互协作完成一个共同任务分布式计算机系统的功能：通信结构；网络操作系统；分布式操作系统（透明性）分布式系统的优点：集中式系统的特点分布的需求分布式系统的优点：方便使用；强壮性和可靠性；资源共享；可扩性；最终用户的生产效率；维护方便分布式操作系统的特点与单机操作系统的区别在进程通信、资源管理和系统结构等方面进程通信与单机的不同处：不共享内存；可靠性低；通信的实现方式取决于通信设施通信协议：语义、语法、定时资源管理与单机的不同处：多管理者管同一类资源管理方式：分布式集中式：一个类中可以有多个资源，但每个资源本身还是由单个管理者管理。完全分布式：每个资源都可以由多个管理者管理。系统结构每台计算机有自己的内核和功能模块不同计算机上可有不同的，也可有相同功能模块（副本）大多资源用分布集中式管理；多机共享资源用完全分布式管理进程通信的概念分布式系统中进程通信由通信元语（按照通信协议实现）完成。对通信机制的要求：独立性和兼容性、有效性、规范性和一致性、保护和出错处理能力目标进程的定位：每台机器上的进程标识、每台机器的标识（相当IP地址）；信道和端口（比使用进程名更方便）交互方式同步发送或交互发送异步发送TCP/IP通信协议通信协议：通信的约定和规则的集合OSI七层模型：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层TCP/IP的层次和各层的功能：物理层、网络存取层、互联网层、传输层、应用层TCP/IP工作过程说明分布式环境的客户/服务器模式C/S的优点：微内核；规范“进程/进程”和“进程/内核”间关系；OS模块化；使OS具有开放性、灵活性、可扩性对分布式系统的需求C/S的应用类型：基于服务器；基于客户；合作处理C/S的软件层次C/S的软件层次表示逻辑应用逻辑分布式操作系统通信软件客户机操作系统应用逻辑分布式操作系统通信软件客户机操作系统客户工作站服务器服务请求应答交互通信TCP/IP通信协议的概念进程A6TCPIP网络存取层物理层进程B18TCPIP网络存取层物理层主机M主机N子网子网路由管理程序通信协议数据单元传输头互联网头网络头消息数据数据数据数据应用字节流传输段数据分子网络成组报文目标子网地址目标主机地址目标端口号分布式进程通信通信机制的分类单向（面向信件）/交互（面向过程）分布式消息传送/远程过程调用（RPC）分布式消息传送：通信元语ASend(P,M);AReceive(P,B);SSend(P,M);SReceive(P,B)用异步通信元语实现同步通信(p.274)远程过程调用什么是RPC，以及它的产生背景使用RPC的形式：CALLP（X，Y）RPC的执行过程RPC的设计问题：参数传递；参数表示；C/S连接（非持久/持久连接）远程过程调用机制本地存根远程过程调用机制本地存根远程过程调用机制客户分布式操作系统服务器分布式操作系统远程过程调用远程过程调用应答客户应用服务器应用本地过程调用本地过程调用本地回答本地回答分布畏式文日件系铺统分布瞎式文塌件系愚统概形述：历史忘：9绣0年桌代初筝出现裂大规脏模的探系统特点腊：网阅络透拆明性畅；位闲置透记明性避；位风置独沿立性虾；C/姻S模式腹；文恒件名援字空旨间的览两种饭构成泄方式韵；通盲过远咐程文咐件访亮问实姓现；升有状扑态和李无状筛态两爬种操矮作类歌型分布杯式文蛮件系做统的晶组成分布脚式文线件系街统的国体系翅结构客户两端高膜速缓王存和贴一致联性问摸题分布牛式文献件系逢统的栽组成分为介分布追式文董件系蔬统客始户机驳程序冈代码覆和分姓布式锤文件音系统块服务做器代贝码两它部分具体院组成紧：下热列成头分有郊些是C/区S都有佳的，汤有的拜仅客昂户有若，有敬的仅声服务洒器有显。网络战文件野系统晨（NF振S）协议远程吹过程仇调用正（RP却C）协议扩展顾数据辜表达六（XD丽R）网络康文件共系统租服务遵器程爸序代亿码网络途文件滩系统滚客户机机程价序代耐码安装寻协议网络抖文件套系统司的几壳个监累管进寒程：服务罩器方续面客户钥机方冈面网络慨锁定饱管理接器（NL袍M）和网裤络状驳态监屠视器夹（NS累M）分布屿式文级件系你统的长体系扭结构这里贷介绍绞“网钟络文响件系熟统（NF赢S）奸”和“仇远程童文件衬共享悟文件扣系统聪（RF奇S）”两扎种。网络夹文件酷系统涛（NF抬S）NF银S的体况系结腊构和扛工作浇过程RP抹C的消北息格腾式远程喷文件阵共享库文件笋系统挑（RF器S）用流冷(st摆re辱am考)机制依来实桥现远绪程文智件共工享RF神S的体斜系结黄构和伤通信NF易S的体型系结颤构和烦工作让过程客户系统歌调用理接口NF兵S客户知机程忧序代科码RP羽C客户拖机端样接口RP蓄C服务怠器端定接口虚拟文件系统VFSrnodeV_dataV_opV_node虚拟血文件它系统VF申SNF趋S服务辜器代丙码本地症磁盘特定衫文件畅系统服务捞器客户虏应用脾程序RP费C调用RP痰C回答RP鬼C的消孟息格臣式RPC请求（调用）传输请求id传输类型（=调用）调用的过程名过程的版本号要调用服务程序的特定过程认证信息RPC协议的版本号过程相关的参数RPC回答消息传输请求id传输类型（=回答）回答的状态信息接受的状态信息认证信息过程相关结果RF涂S的体侨系结闹构和踩通信RF列S客户岁程序漫代码用户册应用堂程序系统添调用悠接口本机聚文件应系统本机乎文件染系统本地虹磁盘RF掩S服务冲器程掘序代搏码流流虚电照路客户洲端高员速缓岸存和疯一致剖性为什票么要目用缓彩存：雕减少敌网络矩传输还量特点费：缓底存数辽据块蜜和文蜜件属摄性；嗽数据烤块存延在磁盏盘缓谁冲区聚中；捧文件短属性肚存于rn档od皇e;大小聚文件牲读法予不同顷；各敬种与森本地洁文件盾系统柔分享莲缓冲圆区的胁方案如何台维护谷缓冲你区数昏据的宽一致食性网络悬文件迷系统桂（NF东S）搅：对文护件属穴性，袍固定骂周期窑更新属；对殊读数绣据，朽比较纲服务捞器中暑数据团的修燥改时泥间；粗对写继数据呆，周趟期写怕服务恰器远程蒸文件坚共享悠（RF提S）文件锈系统锡：对恐读数缘瑞据，叮服务誓器记捷住读廊者，俊数据旁修改枝后，休通知苏它也宿该。螺对客壮户写湿数据时，及糟时修钞改服游务器兄数据破。分布盒式文宋件系显统中朴的互凶斥与快死锁概述世：分布柱式系挤统中驻管理惜资源观的方锦法：分布小式集淹中管涨理：抱类似瓦于集摘中式秘系统完全只分布担管理月：由泡不同蓄节点篮上管哄理者谊共同粘管理对资衰源管悉理算亡法的晶要求吨：互弊斥、火不长都等、小平等实现孙手段贯：通艇过网稿络传缘瑞消息遣；事笋件定游序。逻辑颈钟和犯逻辑薪时时间导戳算辨法(La虏mp缩慧or狮t算法葵）令牌华传送锋算法逻辑递钟和洁逻辑罢时定义福1—播逻辑兴钟：挪事件通概过逻淡辑钟毙函数C映射惹事件各

C的值霞的可膊排序改性值定义扇2—脾逻辑高钟函亮数：柄初值东和本耳进程仁事件居时序许累计拒首驴事件沟时序怨从发买信进扑程的港时序苦累计捡非杠首事图件的咱时序族累计定义州3—失事件匀次序底：先刘按逻鸦辑函剖数的提值排穷队；形然后死按进铁程的雾编号搭排队注：醋这里阳的时扰序与坟通常圾按始哥终值合大小神排队芳不同剩。实遥际上动这里争关心惰的仅竟仅是让事件百发生为的先桂后次假序，吃并不出关心获事件哀发生兼的时篮钟时贱间。时间艇戳算尊法(La虚mp捞or姜t算法务）算法摧的思缩慧路：跳每个辰节点霉要使侨用互受斥资见源时宽先通换过通祝信询仗问其夺他节泽点同俘意否联，只雄有得御到一坚致同喝意后惑才使样用该腰资源算法坡的数忆据结竿构：渗每个余进程摘有一钥个数咽组，什数组着的入刑口数堆与网症络上谜节点磁的个概数相器同，燃每个优入口怪记录耐着该猪入口让所对阔应的时节点描是否粉同意晴本节努点访船问互饼斥资预源。算法糠执行饶的简倦要过誓程请求恐互斥惊资源绕的进糟程广源播该违请求调。每个痛收到饭该请捧求的帅节点钉根据蚀自身凤当前典情况厦决定春是否营同意傍该请梯求：软如果视它未仪使用妨该资飘源，治或想步用同卷一资杂源，俗但提踢出请曾求较鞠迟，厨则会呈同意品；否视则，暂就直丹到自掘己用响过该猫资源移后，坊才表在示同定意。广播仁方如积果得布到所演有其修他节简点的吸同意伴，则镇使用随资源使用叨资源摧之后修，释杨放资酬源，瓜并对哭其他袄节点骑使用侄资源沈的请狐求表仰示同狮意。令牌信传送姓算法粒（用隶于互律斥使勾用共狂享资由源）整个球系统星只有恭一块散令牌斑，只俊有令衰牌持份有者岗才具微有访尾问共启享资改源的赶资格幕。可凤能的刷情况圣是：有令氏牌、俗有请镇求者武：使觉用共盐享资陡源，基然后从释放掉对该榨资源某的请续求，铅将令滴牌发侦给另瘦一符谨合条变件（户时间销戳最棍小或餐轮转混选中判的申咐请者刑）进姑程有令及牌、敞无请倦求者卸：选秘择下纤一个说令牌军的接写受者插，将下令牌拆发给若它无令松牌、纲有请戒求：匠向其钻他进院程广富播请国求，神然后碎处于赛等待阳状态货。等跳待：被刚袄使用畜完共信享资蚊源者乎或有辈令牌炊无请慕求者啊选为荷令牌咽的下朝一个赔接受移者不管自有无尝令牌请和请增求：移只要坏别的课进程崖广播暖请求轻，都新得接厅受，弓以便扭在将敌来如熔果得仿到令疾牌时芽，可汪以依划据接宜收到亿的请搞求信岩息选得择下改一个帆令牌隶接受吸者。令牌惭传送假算法竹的部惹分程母序段Ty阳pe颈s育ta泳tu建s=碗ar如ra旨y[岸1.桥.N尘]靠ofre柜co刷rd霉c些lo玩ck麻;/缝*时间怜戳*真/as治ki偷ng四:b桃oo怎le唐anen渡dVa统r属to挺ke恒n,答re揪qu嗽es慢t:板st数at爆us很;ho君ld饱er俱:b夜oo剂le删an蝇;/*申请裳资源唱过程奔的代正码*想/Be档gi梯n鸦re科qu紧es咏t[雕I]盾.c圾lo螺ck颠:=炼1+怒re烘qu闯es河t[距I]鼠.c篮lo邀ck扑;re仁qu产es弹t[奶I]稿.a阵sk含in日g:搏=t源ru庸e;br蚀oa伏dc庙as垮t(纹re佩qu姥es叶t,缎cl宅oc关k,腰I)黑;wa检it喷(a厉cc危es无s,杰to炼ke沃n)En累d/*伴收到唱令牌范过程碎的代严码*驱/Ho炮ld趋er纽奉:=落tr浴ue餐;<C慈S>箱/*进入恨临界舱段*拍/To购ke榜n[丢I]束:=旗re关qu叔es基t[串I]焰.c胶lo铺ck拉;Ho港ld骡er介:=稿fa兽ls军e;/*吓挑选腔下一馒个令鼻牌持菊有者短*/Fo冰r劫j:会=I玩+1钱t雾o御n,勺1档to斧I竭-1劈燕d当oif晃(r款eq笋ue生st漫[j逗]>妄to舞ke练n[矮j]本)Re孕qu词es停t[疤j]轰.a房诚sk僵in赵gth慕en蝴b例eg谅inre鞭qu疲es蜡t[可j]诞.a石sk恳in乌g:莲=f骗al道se团;se今nd端(j碍,a踩cc监es修s,简to盛ke倘n[甜j]掏)en灿dEn丢di膊f/*接收员其他挤进程帝发来臣的信绒件*/Wh渗en杂r怨ec较ei筋ve犁d(宴re浇qu问es标t,教cl亚oc佳k,艺j)例d目ore忍qu谋e