散布式系统概述[资料].ppt

高级操作系统授课教师：大连理工大学计算机系杨志豪 Email : yangzh@dlut.edu.cn 宜千捕涝坤虱穆骆爹蹬钎斜罩沛己噪抱哟眨心尼砧奏戍说玫昏胳汕滴肃汞分布式系统概述分布式系统概述教材和参考书目教材和参考书目 • 教材：《分布式系统：原理与范型（第 2版）》 Andrew S.Tanenbaum等清华大学出版社 2008年 • 参考书： – 分布式操作系统原理与实践徐良贤等译机械工业出版社 2003 – 高级操作系统徐甲同西安电子科技大学出版社 2001 • 课件下载地址： http://course.dlut.edu.cn 刁成赂歇撮吁偿傅载暴厢煤药且永孙岭瑟确滤琅匆泳套各仟僧舅款泼屎戈分布式系统概述分布式系统概述课程成绩评定课程成绩评定 • 平时成绩： 20% （课堂测试 +大作业） • 期末考试： 80% 誓崔罚低闸别丰阅喀潘奴疆事禽乌峪队泉回害汇服烩雪岗身娶旁秉邦廖炭分布式系统概述分布式系统概述课程主要内容课程主要内容 • 分布式系统概述 • 体系结构 • 进程管理 • 通信 • 命名系统 • 同步 • 一致性和复制 • 容错性 • 分布式安全 • 分布式文件系统长两扩冗簇伺屈空傀键沃附辣碗霜萎肪琉移东荐抓慢仪痢纵斩币旬痈卷注分布式系统概述分布式系统概述第一章第一章分布式系统概述分布式系统概述 • 什么是操作系统 ? • 什么是分布式系统 ? • 分布式系统的目标 • 分布式系统的类型审烫蓝膊期挥些痈牵爪俐稻无蜕粗屑匙汰龋诫间锡纪幻墨狞鲍垒团绥幂昌分布式系统概述分布式系统概述什么是操作系统什么是操作系统 ? • 操作系统概念操作系统概念：：操作系统是一种管理计算机系统资源，控制系统工作流程，方便用户使用计算机的系统软件。掐存舞郝帛剐槽逻答贷战振预君公者症斡踪棋笺昼掀琼贞恶抬魏焙唁兰碟分布式系统概述分布式系统概述操作系统的作用操作系统的作用 (1) • 作为用户与计算机硬件系统之间的接口作为用户与计算机硬件系统之间的接口 OS作为接口的层状示意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怪纽吟送荒傻匠惭猎笔乍蒸何勉叙剑恰拇乙闸粹屏劣择肪厚灌鞍奢心咙仕分布式系统概述分布式系统概述操作系统的作用操作系统的作用 (2) • 作为计算机系统资源的管理者 • 处理机管理：分配和控制处理机 • 存储器管理：分配及回收内存 • I/O(Input/Output)设备管理： I/O设备分配与操作 • 文件管理：文件存取、共享和保护槽闪黍慎娶椒馁落栖南翘霄琢堑椭黔爆混灾房柿憾疥剩珐须卤邑彦窘簧筏分布式系统概述分布式系统概述操作系统的发展历史操作系统的发展历史 • 手工操作 • 批处理系统 (batch processing) • 分时系统 (time-sharing system) • 实时系统 (real-time system) • 两大发展方向 -宏观应用和微观应用 – 微型系统：嵌入式操作系统 – 大型系统：分布式操作系统枚业银唉倪没蛮狠攒套淑羹潮烛醋时唾耐材势助誓俗杖反裙棘缅绑掂之狰分布式系统概述分布式系统概述手工操作的计算机手工操作的计算机世界上第一台数字式电子计算机 ENIAC，运算速度： 5000次 /每秒 , 18000个真空管 , 占地 182平方米，重量 130吨，功耗 140kW 宇汤迈虏苹霍仇绰到芹啤近祥斋嚼渤瘟脆步酸捣冶通内信模厌矿面柒置叶分布式系统概述分布式系统概述减祸堕佰而容喊吏识蕾械刘僻稀量绘贞纬型薯脊缆熬苗澳越勤蔼缕惊注凤分布式系统概述分布式系统概述卡片批处理系统 IBM1 401 IBM7 094 IBM1401 输入磁带磁带机卡片阅读机输出磁带打印机釜存淌活弱每栋光嚎基啸鲸指肪汀剃扣州株幽翅励甫叹尿凛谗辣停贤裹迟分布式系统概述分布式系统概述主机终端分时系统封找肛屯流熏热吁捏畜僻烫鸽峪叭惮阮涡闯戴蝶腐臣凭厄致兜鲍姿记穗垄分布式系统概述分布式系统概述嵌入式操作系统美国加州伯克利大学研制：微型智能传感器，安装 TinyOS 箱碾誓侠昔挖以况棺檄麻峙陷能毅孤贸韭翔砷驰呛萌故橙帆袄拧苇祝爷娄分布式系统概述分布式系统概述常见的操作系统常见的操作系统 • MS OS: MS DOS, Windows 95, Windows NT, Windows 2000,Windows XP, Windows 2003 • UNIX: BSD, SRV4, OSF1, SCO UNIX, AIX, Solaris, Linux • 嵌入式 OS: Linux、 VxWorks、 Windows CE.net 、 Smart Phone、 Pocket PC、 Symbian • 分布式操作系统： Amoeba、 Mach、 Chorus和 DCE 敖篷岭窃志射仇谎涸琐制亿搓卤哈领版颗抱啄权肌瞄砂芹寥陇仲馒娃饺见分布式系统概述分布式系统概述分布式系统的定义分布式系统的定义 (1) • 技术领域的两项进步 – 高性能微处理器的开发 – 高速计算机网络的发明 • 定义：分布式系统是若干独立计算机的集合，它们对于用户来说就像一个系统。小碌捐烧顺吴拱敖灸浴诧狐定看截监书方皑租蔓伙句乐颗开苔整挝布旧供分布式系统概述分布式系统概述分布式系统的定义分布式系统的定义 (2) 作为中间件存在的分布式系统分布式系统屏蔽系统中种类各异的计算机和网络，常常通过一个软件层（中间件）组织起来。莹蓖走换坎农迫人暑轩傅仲训埔般郡筒旨束轻唱逃娘揽淤扔然舆此社甸亨分布式系统概述分布式系统概述分布式系统实例分布式系统实例 • 大学或公司的工作站网络 – 处理器池 – 单一的文件系统 – 命令的分布式处理 • 支持订单自动处理的工作流系统 – 订单处理流程对用户透明 • 万维网：分布式文档模型炉在挣抒律井禾开至扩肘壁逞茄确览啮呵壕腿味扦真卖芋时桥珠稻徘籍车分布式系统概述分布式系统概述分布式系统的分布式系统的优缺点优缺点 • 优点： – 与高性能的大型主机 (Main Frame)系统相比 • 经济 —— 较高的性能价格比 • 对固有分布性问题求解的适应性 • 可扩充性 —— 比较松散的构成，使得节点的增减很容易 • 可靠性 —— 自动降级运行保障，故障时不停机 • 宽适应性 —— 增加了对分散用户要求协同的支持 – 与分散系统（每人一台微机或者工作站）相比 • 共享资源、加强通信、通过负载平衡提高系统的效率 • 扩充了系统能力 • 缺点： – 控制比较复杂，尤其是在资源管理上 – 要附加许多协调操作 —— 资源属于局部工作站 – 性能、可靠性对网络的依赖性强杏负乓塔训署钳咽伎洁氮氟祸颁啮托渣锅腺吟箭彦撇锗际榨戮愉焦踪狞馒分布式系统概述分布式系统概述分布式系统的关键目标分布式系统的关键目标 • 让用户连接到资源 – 共享资源：降低经济成本 – 方便协作和信息交换：互联网、群件、电子商务 • 透明性 • 开放性 • 可扩展性恋概歼玄虏卸冈拼淘陛坞蜀光植阁狈兜汐坪萄豁焦据拷动擎吭惠帕第疼献分布式系统概述分布式系统概述分布式系统的分布式系统的透明性透明性分布式系统的重要目标之一是透明性，即将它的进程和资源实际上分布在多台计算机上这一事实隐藏起来。透明性描述访问隐藏数据表示形式以及访问方式的不同位置隐藏数据所在位置迁移隐藏资源是否已移动到另一个位置重定位隐藏资源是否在使用中已移动到另一个位置复制隐藏资源是否已被复制并发隐藏资源是否由若干相互竞争的用户共享故障隐藏资源的故障和恢复持久性隐藏资源（软件）位于内存里或在磁盘上行久戮湘弓血娜场卸扇仇浪技抖硷趴绚汀盲抑恤晃岭垛聚征达躯初膊嫡疗分布式系统概述分布式系统概述透明度透明度 • 透明性受到限制 – 位置透明性 • 必须将透明性与其他因素（如性能）结合起来考虑。 – 复制透明性堡陕符艳驱兼逮柿层涉嵌苇治机侠窜赌镑椽索薄琴驳谁刹矩牧呻幌裤梭夜分布式系统概述分布式系统概述分布式系统的分布式系统的开放性开放性 • 开放性定义：根据一系列准则来提供服务，这些准则描述了所提供服务的语法和语义 • 分布式系统中，服务通常通过接口指定，接口定义了可用函数的名称、参数类型、返回值以及可能出现的异常，良好的接口规范说明应具有： – 完整性 – 中立性 • 互操作性：不同厂商组件的共存和协同工作程度 • 可移植性 • 灵活性：方便的组合不同组件，添加、替换组件 – 灵活性的关键：策略与机制分离底昌嗡墒岩均燎馁嫁饱唤亿寨贫氮修伴撮瞧赔暖择防翻延讥擎火退辟悠煎分布式系统概述分布式系统概述分布式系统的分布式系统的可扩展性可扩展性 • 规模上的扩展：更多的用户和资源 • 地域上的扩展：用户和资源相隔更远 • 管理上的扩展：跨越多个管理机构啼蔗诲蚌蠢默傀临稚控祥埠鹿爆菌鞋巡短姥勋呐展副洛笆伤板狰兽福缩漂分布式系统概述分布式系统概述规模上扩展的限制规模上扩展的限制可扩展性限制的实例概念实例集中式服务供所有用户访问的单服务器集中式数据单个在线电话簿集中式算法根据完整信息安排路由茄禾帅拈鲸谴霹把低裔咱浮麻载诌篮迈喻赔凹窗匹鼓喇釉侧随名几傍而锈分布式系统概述分布式系统概述地域上扩展的限制地域上扩展的限制难以扩充为局域网设计的分布式系统的原因： • 局域网的分布式系统是基于同步通信的，难以适用于广域系统 • 局域网提供高度可靠的基于广播的通信方式，而广域网的通信本质上是不可靠的，而且是点对点的；服务定位问题 • 存在集中式组件产生的性能和可靠性问题糜量肋瘩啄芍致夺惨伐充球逼佯着下兑猾阮碎扭虐蠕砍然俗莱珠兆唬押易分布式系统概述分布式系统概述管理上扩展的限制管理上扩展的限制 • 在资源使用（以及付费）、管理和安全问题上各域存在相互冲突的策略 – 如单域中的分布式组件得到同域用户的信任，而无法自动拓展到域外 – 分布式系统必须保护自己免受新域的恶意攻击 – 新域必须保护自己免受分布式系统的恶意攻击燃廊拨卜讶膜啡嚎拜光痰整蒲钉培蘸耳瓶见嫡甘牺索且见安北遗臼以婴摊分布式系统概述分布式系统概述扩展技术扩展技术 • 隐藏通信等待时间 – 异步通信 – 减少通信量 • 分布技术：分割组件，分散到系统中，如 DNS和 WWW • 复制技术 : 多拷贝裔卿宙国板俗莎叉携假忠奠偷邵厅拱悼团鳃鄂智崎搔惮赁右乒焕脐昼促工分布式系统概述分布式系统概述扩展技术扩展技术 --减少通信量减少通信量 1.4 由服务器检查表单由客户端检查表单世洼暴浊轮奇帛围娟巳孺卿励然栓挡抉况砷挫欺脯惰盈鸣悄鼓出危公勉纹分布式系统概述分布式系统概述扩展技术扩展技术 --分布技术分布技术 1.5 将 DNS名字空间划分为区的例子僚康务磷缩引潘呸彼湘瞄铸挝顿毗简异岁酷寇宁死弄窘米并寓舆疗禄田贬分布式系统概述分布式系统概述扩展技术扩展技术 --复制技术复制技术 • 复制：增加可用性，有助于负载均衡 • 缓存：在访问资源的客户周围制作资源备份 • 一致性问题钠淮邀匪呛睬央步芯出悸船旱戌豁累验皖庸应共溢恃瞅撒鼓休寻化舟端蛾分布式系统概述分布式系统概述

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