分布式系统概述.ppt

1、高级操作系统，授课人：杨志豪电子邮箱：大连理工大学计算机科学系，教材及参考书目。教材：分布式系统：原理与模型(第二版)Andrew S.Tanenbaum等清华大学出版社2008年参考书：许良先等译分布式操作系统原理与实践机械工业出版社2003年高级操作系统徐西安电子科技大学出版社2001年课件下载地址：课程成绩评价，平时成绩：20%(课堂测试作业)期末考试：80%，课程主要内容，分布式系统概述，过程管理，通信命名系统，同步一致性与复制容错，分布式安全，分布式文件系统，第一章什么是分布式系统？分布式系统的类型，什么是操作系统？操作系统概念：操作系统是一种管理计算机系统资源、控制系统工作流程和方

2、便用户使用计算机的系统软件。操作系统的功能(1)，作为用户和计算机硬件系统之间的接口，操作系统作为接口的分层图，计算机硬件，操作系统，系统程序，应用程序，操作系统设计者，程序员，一般用户，命令，系统调用，操作系统的功能(2)，作为计算机系统资源的管理者，处理器管理：分配和控制处理器内存管理：分配和回收内存输入输出设备管理：输入输出设备分配和操作文件管理：文件访问，共享和保护， 操作系统发展史，手动批处理系统，分时系统，实时系统，两个发展方向宏应用和微应用微系统：嵌入式操作系统，大系统：分布式操作系统，手动操作计算机，ENIAC，世界上第一台数字电子计算机，运行速度5000次/秒，18000个真

3、空管，面积182平方米，重量130吨，功耗140千瓦。 卡片，批处理系统，IBM1401，IBM7094，IBM1401，磁带输入。分时系统，嵌入式操作系统，由美国加州伯克利大学开发：安装TinyOS的微型智能传感器，通用操作系统，MS OS : MS DOS，Windows 95，Windows NT，Windows 2000，Windows XP，Windows 2003 Unix 3360 BSD，SRV4，OSF1，SCO UNIX，AIX，Solaris，Linux嵌入式OS: Linux，VxWorks，Windows CE.net，智能电话，袖珍PC，塞班分布式操作系统：阿米巴，

4、马赫，合唱团和高性能微处理器技术领域的两大进展高速计算机网络的发明定义：分布式系统是几台独立计算机的集合，对用户来说就像一个系统。 分布式系统的定义(2)作为一个带有中间件的分布式系统，分布式系统屏蔽了系统中不同类型的计算机和网络，并且通常由软件层(中间件)来组织。分布式系统实例、大学或公司的工作站网络处理器池、单个文件系统命令的分布式处理、支持自动订单处理的工作流系统、对用户透明的订单处理流程、万维网：分布式文档模型、分布式系统的优缺点、优点：与高性能的Main Frame系统相比，该系统具有更高的经济性、更高的性能价格比和更宽松的适应性和可扩展性，以解决固有的分布式问题，从而节点的增减易于

5、通过自动可靠性降级和操作来保证。在故障情况下不间断的广泛适应性增加了对分散的用户要求合作的支持。与分散系统(每人一台微型计算机或工作站)相比，共享资源、加强通信和通过负载平衡提高系统效率可扩展系统功能。缺点：控制复杂，特别是在资源管理方面，需要增加很多协同操作资源，这属于本地工作站性能和可靠性对网络的强依赖性，也是分布式系统的关键目标。让用户连接到资源并共享资源：降低经济成本并促进协作和信息交换：互联网、群件、电子商务透明性、开放性和可扩展性以及分布式系统的透明性。分布式系统的一个重要目标是透明性，它隐藏了它的进程和资源实际上分布在多台计算机上的事实。透明度描述了访问隐藏数据的不同位置。隐藏的

6、资源是否已经转移到另一个位置？隐藏资源的重新定位是否已被移动到另一个正在使用的位置？隐藏资源是否已被复制，隐藏资源是否已被多个竞争用户共享。隐藏资源的失败和恢复是持久的。隐藏资源(软件)位于内存或磁盘上，透明度有限。必须结合其他因素(如性能)考虑位置透明度。复制的透明性，分布式系统的开放性，开放性的定义：根据一系列描述所提供服务的语法和语义的标准来提供服务。在分布式系统中，服务通常通过接口来指定，接口定义了可用函数的名称、参数类型、返回值和可能的异常。好的接口规范应该具备：不同厂商的组件的完整性、中立性、互操作性、共存性和协同工作程度、可移植性、方便地组合不同组件的灵活性、添加和替换组件的灵活

7、性的关键、策略和机制的分离、分布式系统的可扩展性、规模扩展、更多用户和资源的地理扩展、跨多个管理组织的管理扩展。局域网提供了一种基于广播的高度可靠的通信模式，而广域网的通信本质上是不可靠的和点对点的；服务位置问题包括集中组件引起的性能和可靠性问题、管理扩展限制、资源使用(和支付)中的冲突策略、管理和安全问题。例如，单个域中的分布式组件受同一域中的用户信任，但不能自动扩展到域外。分布式系统必须保护自己免受来自新域的恶意攻击。新域必须保护自己免受分布式系统的恶意攻击，并扩展技术。隐藏通信延迟异步通信减少通信量分配技术：将组件划分并分散到系统中，例如拥有超过33，360个副本的域名系统和万维网复制技

8、术，扩展技术-减少通信量，1.4，服务器检查表单和客户端检查表单，扩展技术-分配技术，1.5，将域名系统命名空间划分为区域，扩展技术-复制技术，复制：提高可用性，缓存有助于负载平衡：围绕客户访问资源进行资源备份一致性，分布式系统类型，分布式计算系统，分布式信息系统， 分布式普适系统、分布式计算系统、集群计算系统、网格计算系统、集群计算系统、一组通过高速局域网连接的工作站、运行并行程序的同构：基于Linux的同一个硬件和操作系统Beowulf集群、网格计算系统和网格利用互联网将分散在不同地理位置的计算机组织成一台“虚拟超级计算机”，其中每台参与计算的计算机都是一个“节点”，整个计算就是一个由数千

9、个“节点”组成的“网格”。 以这种方式组织的“虚拟超级计算机”有两个优点，一是数据处理能力超强；二是充分利用互联网上闲置的处理能力。高度异构：硬件和操作系统、网络、管理域和安全策略虚拟组织：对资源具有相同的访问权限。网格分层结构，光纤层：接口连接层，在特定节点提供本地资源：通信协议和安全协议资源层，支持网格事务处理：负责管理单一资源；访问控制聚合层：负责管理多个资源。分布、调度、数据复制应用层：运行在虚拟组织中，可以充分利用网格计算资源，分布式信息系统，事务处理系统：事务处理企业应用集成：支持多个请求，可以在应用组件之间直接通信，但不限于请求/回复，事务处理系统，事务模型事务分类，事务模型(1

10、)。更新主库存磁带是容错的。事务模型(2)，事务原语示例，事务模型(3)，当第三个航班不能预订时，事务中止，事务属性，事务属性ACID:原子：事务的执行是不可分的和一致的：事务不能破坏系统的持续独立性，序列化):并发事务不会相互干扰。持久性：一旦事务被执行，修改将始终生效。事务分类，平面事务：不允许提交或取消部分结果的嵌套事务：它在逻辑上被划分为多个独立的子事务(可以分配到不同的机器上运行)，子事务的提交结果对父事务和后续子事务是可见的；母公司交易的暂停将导致所有子公司交易的暂停。远程监控、企业应用集成、通信中间件：远程过程调用、远程对象调用、面向消息的通信、分布式普适系统。随着移动和嵌入式计

11、算设备的引入，出现了行为不稳定的分布式系统。分布式普适系统普适计算是指一种随时随地无处不在的计算方式。主要用于移动设备，如信息家电或一些嵌入式设备，如掌上电脑、车载智能设备、笔记本电脑、手表、智能卡、智能手机(具有掌上电脑的一些功能)、机顶盒、POS自动售货机、屏幕手机等新一代智能设备。普适计算设备可以总是或间歇地连接到网络。连接互联网、内联网和外联网，使用户可以随时随地获取各种相关信息并做出响应。普适应用有三个要求：拥抱上下文变化；设备知道它们的环境总是在变化以促进自主合成；并且很容易将设备上的应用程序系列配置为默认共享。需要简单的方法来读取、存储、管理和共享信息。具体例子：家庭系统、电子医

12、疗保健系统、传感器网络、家庭系统和数字家庭可以通过家庭网关将宽带网络连接到家庭，家庭内部的网络可以是无线的也可以是有线的。在家中，手持设备、个人电脑或家用电器通过有线或无线方式连接到网络，从而提供无缝、交互式和普及的计算环境。人们可以在任何时间、任何地点访问社区服务网络，例如，在社区预定一场比赛的门票，通过远程监视器监视家庭情况，使生活更加安全。电子家庭解决方案通过先进的设备和电气诊断、自动计时、集中和远程控制等，使生活更加方便和舒适。智能时钟空调系统白色家电：电子维修，物品识别，远程访问和控制，需要解决的问题自我配置和自我管理：通用即插即用技术(UPnP):自动获取知识产权，相互承认个人空间管理设备：分布式存储引起的一致性问题，电子保健系统，(a)使用局域网集线器，(b)使用无线连接，配备各种传感器，构成人体局域网功能3360医疗监控，远程诊断和咨询， 电子医疗保健系统，以