網(wǎng)絡與分布式計算復習提綱05710

1、實用標準1.2 什么是分布式計算系統(tǒng)？它的實質是什么？ 分布式計算系統(tǒng)是由多個相互連接的計算機組成的一個整體， 這些計算機在一組 系統(tǒng)軟件（分布式操作系統(tǒng)或中間件） 環(huán)境下， 合作執(zhí)行一個共同的或不同的任 務，最少依賴于集中的控制過程、數(shù)據(jù)和硬件。實質：分布計算系統(tǒng) = 分布式硬件 + 分布式控制 + 分布式數(shù)據(jù)。1.10 多處理機與多計算機的區(qū)別是什么？同構多計算機和異構多計算機各有什 么特點？區(qū)別：多計算機是將多個計算機聯(lián)合起來處理問題 , 多處理機是在一個系統(tǒng)內集成多個處理器 .廣義上說，使用多臺計算機協(xié)同工作來完成所要求的任務的計算機系統(tǒng)都是多處 理機系統(tǒng)。即多計算機系統(tǒng)。狹義上說：多

2、處理機系統(tǒng)的作用是利用系統(tǒng)內的多個 CPU 來并行執(zhí)行用戶的幾 個程序，以提高系統(tǒng)的吞吐量或用來進行冗余操作以提高系統(tǒng)的可靠性。同構計算機的特點：1. 每個節(jié)點是一臺計算機，包含 CPU 和存儲器。2. 節(jié)點間的通信量較少。3. 同構計算機系統(tǒng)的互連有兩種結構： 基于總線的多計算機系統(tǒng)和基于交換的多 計算機系統(tǒng)。異構計算機的特點：文案大全實用標準1. 節(jié)點可能是多處理機系統(tǒng)、集群或并行高性能計算機。2. 節(jié)點間通過互聯(lián)網(wǎng)絡如 Internet 連接起來的。3. 有兩種實現(xiàn)方法：采用分布式操作系統(tǒng)和中間件軟件層。1.16 什么是中間件，它的功能是什么？它在分布式系統(tǒng)中的地位是什么？ 中間件是一種

3、獨立的系統(tǒng)軟件或服務程序， 分布式應用軟件借助這種軟件在不同 的技術之間共享資源。 中間件位于客戶機 / 服務器的操作系統(tǒng)之上， 管理計算機 資源和網(wǎng)絡通訊，是連接兩個獨立應用程序或獨立系統(tǒng)的軟件功能：命名服務 作業(yè)調度 高級通信服務 資源管理 數(shù)據(jù)持久化 分布式事務 分布式文檔系統(tǒng) 安全服務地位：中間件的一個重要目標是對應用程序隱藏底層平臺的異構型， 因此中間件系統(tǒng)都提供一組完整度不同的服務集。 這些服務是通過中間件系統(tǒng)提供的接口來 調用的。一般禁止跳過中間件層直接調用底層操作系統(tǒng)的服務1.18 分布式系統(tǒng)有哪些計算模式？（必考）1. 面向對象模式文案大全實用標準2. 面向服務模式3. 公用

4、計算模式4. 志愿參與模式（詳見書 p21-p22 頁）2.5 有哪些名字服務形式？名字服務器的組成與功能是什么？ 名字服務形式：（ 1）名字服務：名字服務是根據(jù)實體的名字查找它的屬性（地址） 。（2）目錄服務：目錄服務既可以根據(jù)實體的名字查找實體的屬性，當不知道實 體名時也可以根據(jù)實體的一個或多個屬性及其值查找并得到一個匹配這些屬性 的實體列表。（3）合約服務：是一種增強的目錄服務，通過技術規(guī)范來定位一個命名實體。名字服務器組成：（ 1）名字服務器操作 ：管理、查詢操作和行政管理。增加、刪除和修改上下文 的目錄項。訪問優(yōu)先權。（ 2）名字解析 ：根據(jù)名字解析請求，得到被解析對象地址。（ 3）

5、緩存 ：緩存名字查詢和解析的結果。（ 4）多副本管理 ：副本修改和副本一致性維護。（ 5）通信 ：客戶端的名字代理通信和名字服務器之間（ 6）數(shù)據(jù)庫 ：存放名字解析上下文或其子域。文案大全實用標準名字服務器功能： 管理名字解析上下文、 實現(xiàn)名字查詢與解析和其它名字服務器 通信協(xié)調。2.7 什么是迭代名字解析，什么是遞歸名字解析，它們各有什么優(yōu)缺點？迭代名字解析：建議考試畫圖解釋：遞歸名字解析：也畫圖解釋各自優(yōu)缺點：遞歸名字解析缺點：要求每臺名字服務器具有較高的性能。遞歸名字解析優(yōu)點： 1.遞歸名字解析過程中，各名字服務器解析的緩存結果使用更為高效。 2.如果主機與服務器距離很遠，那么采用遞歸名

6、字解析將更為高效。文案大全實用標準迭代的優(yōu)缺點與上面相反2.14 什么是目錄服務？目錄項和屬性及屬性值的關系是什么？目錄服務： 目錄服務既可以根據(jù)實體的名字查找實體的屬性， 當不知道實體名時 也可以根據(jù)實體的一個或多個屬性及其值查找并得到一個匹配這些屬性的實體 列表。關系：目錄項是一個命名對象的信息集合。 每個命名對象包括若干個屬性， 每個 屬性有一個屬性類型和相應的一個或多個屬性值。2.18 輕量數(shù)據(jù)訪問協(xié)議 LDAP 和目錄訪問協(xié)議 DAP 的關系和區(qū)別是什么？1. LDAP 的最初目標是向用戶提供目錄服務時避免 DAP 的大量開銷。2. LDAP 的操作集對 DAP 做了簡化，刪除了 r

7、ead 和 list 操作，用 search 代替3. DAP 是目錄用戶代理（ DUA ）與目錄系統(tǒng)代理（ DSA ）之間的請求 /響應協(xié)議。LDAP 是用戶用來訪問目錄服務的一個協(xié)議。4.建議再回答下 LDAP 的模型：3.7 什么是遠程執(zhí)行邏輯機模型？對邏輯機模型的要求是什么？文案大全實用標準概念：建議畫圖要求：（1）遠程進程必須能訪問駐留在源計算機上的文件系統(tǒng)。（2）遠程進程能接收邏輯機內任何進程發(fā)來的信號，也能將信號提供給邏輯機 內任何進程。（3）進程組保持在邏輯機內。（4）基于樹型的進程父子關系在邏輯機內必須得以保持。3.13 何為異步進程遷移算法？何為同步進程遷移算法？它們的優(yōu)缺

8、點是什么？ 異步進程遷移算法： 這類算法允許非遷移進程在遷移過程中繼續(xù)運算， 只有遷移 進程被中斷進行相關的操作。優(yōu)點：可以得到較好的執(zhí)行效率。 缺點：和原有環(huán)境的兼容性不好，不能方便的移植。同步遷移算法： 這類算法在遷移過程中所有進程 （包括非遷移的協(xié)同進程） 都被掛起，進程之間需要同步來清空通信信道中的中途消息， 所有進程均要阻塞等待遷移事件完成后，才能從中斷處繼續(xù)運行。文案大全實用標準優(yōu)點：算法簡單，具有較好的可移植性和易于實現(xiàn)。 缺點：需要中央控制管理進程參與， 所有進程都被迫中斷， 等待遷移過程的結束。3.15 比較進程遠程執(zhí)行與進程遷移兩種機制。 進程遠程執(zhí)行的要求：（1）尋找管理

9、機制。（2）進程遠程執(zhí)行是透明的，應與位置無關。（3）主人優(yōu)先原則 進程的遷移可以支持：（1）動態(tài)系統(tǒng)管理與維護（ 2）動態(tài)負載平衡 （load balancing ），系統(tǒng)中重負載處理機轉移一部分負載到 輕負載的處理機上運行， 使得整個集群系統(tǒng)中的所有處理機的負載趨向均衡， 從 而提高系統(tǒng)的整體運行效率。（3）系統(tǒng)容錯（4）主人優(yōu)先使用原則 注：此題我未找到較好的答案。4.1 在水平時間軸上表示阻塞發(fā)送 / 接收和非阻塞發(fā)送 /接收進程與操作系統(tǒng)內核 之間操作的時間關系。沒有具體答案，先方便理解一下阻塞和非阻塞： 阻塞和非阻塞關注的是程序在等待調用結果（消息，返回值）時的狀態(tài) . 阻塞調用是

10、指調用結果返回之前， 當前線程會被掛起。 調用線程只有在得到結果 之后才會返回。文案大全實用標準非阻塞調用指在不能立刻得到結果之前，該調用不會阻塞當前線程。例子：你打電話問書店老板有沒有分布式系統(tǒng)這本書，你如果是阻塞式調用，你會 一直把自己“掛起”，直到得到這本書有沒有的結果，如果是非阻塞式調用，你 不管老板有沒有告訴你， 你自己先一邊去玩了， 當然你也要偶爾過幾分鐘 check 一下老板有沒有返回結果。這個圖不知道對不對：4.2 試敘述如何實現(xiàn)阻塞發(fā)送 / 接收和非阻塞發(fā)送 / 接收，對操作系統(tǒng)有什么要 求？通過發(fā)送原語 send 和接收原語 receive 實現(xiàn)要求操作系統(tǒng)能實現(xiàn) 4 種不

11、同的可 靠性語義。至少一次：保證正確完成消息傳送至少一次至多一次：保證正確完成消息傳送至多一次。 在沒有節(jié)點崩潰和網(wǎng)絡斷開情況下， 它只正確地執(zhí)行一次消息傳送。事務語義： 它保證消息的原子性。 不管節(jié)點崩潰或網(wǎng)絡端口與否， 它或者完成一文案大全實用標準次消息傳送，或者什么也不做。精確一次： 無論在什么情況下， 保證正確完成一次消息傳送， 不管是否有節(jié)點崩 潰或網(wǎng)絡斷開，它接近某種程度的容錯機制。4.4 對以下每個應用程序，你認為“至多一次”和“至少一次”語義哪個最好？ （1）在文件服務器上讀寫文件：至少一次。（2）銀行服務：至多一次（3）編譯一個程序：至少一次4.9 什么是因果定律？它和 FI

12、FO 全定序相比，哪個更嚴格？ 因果定律： 不管含有因果關系的消息是由同一個發(fā)送進程多播， 還是不同發(fā)送進 程多播，所有接收進程要保證先接收“因”消息，后接收“果”消息。FIFO：對同一個發(fā)送進程發(fā)出的多播消息，要求所有接收進程按發(fā)送的順序接 收，而對不同發(fā)送進程的多播消息可按不同順序接收。相比之下，因果排序更嚴格。4.12RPC 被認為是分布式最初的中間件，它能實現(xiàn)分布式系統(tǒng)的透明性嗎？p92 在 RPC 過程中，客戶可以簡單的忽略不關心的內容，客戶并不直接執(zhí)行 send 和 receive 原語，也不關心消息的傳遞，所有這些都隱藏在樁中，從而實 現(xiàn) RPC 的透明性。建議；本題雖然已完，但

13、最好將 RPC 的基本操作看一遍。文案大全實用標準5.7Richart_Agrawala 算法如何改進了 Lamport 算法，它的優(yōu)點是什么？ （必 考）Lamport 算法的開銷是 3（N-1 ）個消息， Richart 算法只要 2（N-1 ）個消息， N 是競爭資源的進程數(shù)。Lamport 算法前 2 步：1. Pi 資源請求消息 Request （Ti ：P i）發(fā)送2. Pj 收到 Request （T i：P i），按 T順序置于其消息隊列，如果沒有資源請求或 請求時間晚于收到消息的時間戳，回應 Reply （T j：P j）Richart 算法前 2 步：1.Pi 資源請求消息

14、 Request （ Ti ： Pi）發(fā)送2.Pj 收到 Request （Ti：Pi），按 T 順序置于其消息隊列 如果沒有資源請求或請求時間晚于收到消息的時間戳，回應 Reply （Tj：Pj ）；否 則推遲返回應答消息 進程從臨界區(qū)退出，向需要請請求資源的進程補發(fā)應答消息標紅處即為改進優(yōu)點：1.它具有對稱性2.具有完全的分布式控制3. 對通信鏈路相對速度的不敏感性5.8 比較集中式算法、 Ricart_Agrawala 算法和令牌算法的開銷和問題文案大全實用標準集中式算法的問題：容易出現(xiàn)單點故障Ricart 算法的問題：由于不應答被認為是資源被占用， 所以如果有某個節(jié)點故障， 會導致該算

15、法的異常終止。同時各進程對資源的使用情況缺乏了解。令牌算法的問題：檢測令牌丟失困難開銷：集中式算法開銷最大， Richar 算法需要 2（N-1 ）個消息，令牌算法最多 需要 N-1 個消息。5.11 共享 K 個相同資源的互斥算法和 Ricart_Agrawala 算法的共同點和區(qū)別 是什么？ 相同點：基于相同的概念，每個競爭進程都維持一個推遲應答數(shù)組RD ，數(shù)組元素是表示相應進程是否推遲發(fā)出應答消息。區(qū)別：1.應答消息到達的環(huán)境。在 Ricart 算法中，正在等待進入臨界區(qū)的進程要得到N-1 個應答消息。在共享 K 個相同資源的互斥算法中， N-K 個應答消息是在進 程等待時到達， K-1

16、 個消息是進程已在臨界區(qū)或等待進入臨界區(qū)或離開臨界區(qū)后 到達。2.在 Ricart 算法中，其他競爭進程推遲應答數(shù)組的每一項 RDi 是布爾型，因為 應答只能是一個， 或是推遲，或是不推遲。在共享 K 個相同資源的互斥算法中， 可能有多個應答消息被推遲，這樣 RDi 應聲明為整數(shù)型。5.13 在基于事件優(yōu)先權算法中，如何保證低優(yōu)先權的進程有機會進入臨界區(qū)， 而不挨餓。文案大全實用標準沒找到答案，不敢亂寫。8.2 圖 8.1 （b）為什么違背嚴格一致性？因為 B 讀到的不是 a，而是數(shù)據(jù)項 x 的初值 null ，客戶 A 的寫操作沒有立即傳 播到 B，未能及時完成對副本的修改8.3 圖 8.2

17、 （b）為什么違背順序一致性？因為進程 C看到數(shù)據(jù)項 x是先寫 a后寫 b，而進程 D 看到數(shù)據(jù)項 x是先寫 b 后 寫 a 。8.4 圖 8.3 （c）為什么符合因果一致性定律？文案大全實用標準因為 W（x）a和W（x）b 是并發(fā)寫，因此也符合因果一致性要求。8.5 圖8.4（b）為什么遵循因果一致性，但對 FIFO 一致性是無效的？ 看了半天暫時還不會，但是書 p200-p205 的幾種一致性必須弄懂，是必考的8.7 比較“傳播更新通知” 、“傳播更新數(shù)據(jù)”和“傳播更新操作”和它們的應用 場合傳播更新通知： 只傳播一個簡短的數(shù)據(jù)通知， 不包含其他信息。 寫操作對讀操作 的比率很高時，傳播效

18、果好。傳播更新數(shù)據(jù)：在副本間傳送被修改過的數(shù)據(jù)。讀操作對寫操作的比率很高時， 傳播效果好。文案大全實用標準傳播更新操作： 不傳播被修改過的數(shù)據(jù)， 而是告訴各副本應該執(zhí)行的操作。 要求每個副本有一個進程來執(zhí)行更新操作，主動的保持各副本關聯(lián)數(shù)據(jù)的一致性。應用場合：傳播更新通知：無效化協(xié)議傳播更新數(shù)據(jù)：讀操作對寫操作的比率很高時傳播更新操作：主動復制8.9 一個文件被復制在 10 個服務器上，列出表決算法的 “讀集團”和“寫集團” 這是 12 個服務器是的例子：此算法要求 N （R）+N （W ）NN（W）N/2此題的 N=10;那么寫集團可以為 6 7 8 9 10相應的讀集團為 5 6 7 8

19、9 10 （ NW=6 ）文案大全實用標準4 5 6 7 8 9 10（NW=7）以此類推。8.14 在基于頁面的 DSM 中如何維護副本擁有者和副本集這類控制信息？ 擁有 4 種算法：集中管理算法固定分布管理算法廣播分布管理算法動態(tài)分布管理算法在書 p223-225 ，此處不詳述。9.2 分布式文件系統(tǒng)的共享語義指的是什么，有哪幾種共享語義？ 文件共享語義是為了理解文件的行為。不同共享語義將導致不同編程實現(xiàn)方法。 種類：（ 1） UNIX 語義（順序一致性語義）（2）會話語義（3）不修改共享文件語義（4）事務語義見書 p2929.4NFS 如何訪問遠程文件，它的虛擬文件系統(tǒng)的作用是什么？ 如

20、何訪問：遠程共享文件或它的子目錄是通過虛 inode （即 vnode ）形式掛接文案大全實用標準在本地文件目錄中。 NFS 客戶端與遠程文件系統(tǒng)服務器之間通信采用安全的遠 程過程調用（ RPC）方式，實現(xiàn)身份驗證和消息驗證，采用了 RPC 重傳技術， 對文件共享進行訪問控制。作用： 1.允許和操作系統(tǒng)使用不同的文件系統(tǒng)實現(xiàn)的接口。2. 是物理文件系統(tǒng)與服務之間的一個接口層， 對每個文件系統(tǒng)的所有細節(jié) 進行抽象，使得不同的文件系統(tǒng)在系統(tǒng)中運行的其他進程看來，都是相同的。9.9NFS 的 RPC 實現(xiàn)了何種可靠性語義？通過復合調用可靠性語義有：文案大全實用標準至少一次：保證正確完成消息傳送至少一

21、次至多一次：保證正確完成消息傳送至多一次。 在沒有節(jié)點崩潰和網(wǎng)絡斷開情況下， 它只正確地執(zhí)行一次消息傳送。事務語義： 它保證消息的原子性。 不管節(jié)點崩潰或網(wǎng)絡端口與否， 它或者完成一 次消息傳送，或者什么也不做。精確一次： 無論在什么情況下， 保證正確完成一次消息傳送， 不管是否有節(jié)點崩 潰或網(wǎng)絡斷開，它接近某種程度的容錯機制。我們可以看出：符合“至少一次”的可靠性語義。11.5CORBA 的主要特點是什么？功能是什么？簡述 CORBA 系統(tǒng)中 ORB 的作 用。特點：（ 1） CORBA 定義了一種面向對象的軟件構件構造方法，使不同的應用可以共 享由此構造出來的軟件構件；（2）每個對象都將其

22、內部操作細節(jié)封裝起來，同時又向外界提供了精確定義的 接口，從而降低了應用系統(tǒng)的復雜性，也降低了軟件開發(fā)費用；（ 3） CORBA 的平臺無關性實現(xiàn)了對象的跨平臺引用，開發(fā)人員可以在更大的 范圍內選擇最實用的對象加入到自己的應用系統(tǒng)之中；（ 4） CORBA 的語言無關性使開發(fā)人員可以在更大的范圍內相互利用別人的編 程技能和成果， 是實現(xiàn)軟件復用的實用化工具文案大全實用標準功能：（1）存取來自現(xiàn)行桌面應用程序的分布信息和資源；（2）使現(xiàn)有業(yè)務數(shù)據(jù)和系統(tǒng)成為可供利用的網(wǎng)絡資源；（3）為某一特定業(yè)務用的定制的功能和能力來增強現(xiàn)行桌面工具和應用程序；（4）改變和發(fā)展基于網(wǎng)絡的系統(tǒng)以反映新的拓撲結構或新

23、資源；ORB 的作用：ORB初始化 ORB 接口操作 獲取初始對象引用 與線程有關的操作 策略設置與 管理 對象引用操作11.6 什么是接口定義語言？它在分布式計算環(huán)境中起到什么作用？ 概念：是一個描述軟件組件接口的語言規(guī)范。 IDL 用中立語言的方式進行描述， 能使軟件組件（不同語言編寫的）間相互通信。 IDL 通常用于 RPC（ Remote Procedure Call ，遠程過程調用）軟件。 IDL 提供了一個“橋”來連接不同的 系統(tǒng)。作用： （ 1）用 IDL 定義對象接口文件（ 2）用 ORB 攜帶的編譯器對 IDL 定義的對象接口文件進行編譯 然后將此圖畫上：文案大全實用標準11

24、.7 在 CORBA 的體系結構中，根據(jù)接口的可移植性和定義方式，接口分為哪 幾類，各起什么作用？1.ORB 核心實現(xiàn)對所有 ORB 都相同的接口2. 對象適配器接口連接對象實現(xiàn)和 ORB 。3. 接口定義語言 IDL 和靜態(tài)接口客戶用 ORB 攜帶的 IDL 編譯器，編譯對象接口 IDL 文件，生成特定編程語言 （如C+ ）的 Stub 和 Sleketon 代碼。4. 動態(tài)接口在預先不知道服務對象接口的情況下， 客戶通過查詢或采用其他手段獲得服務對 象的接口描述信息，然后使用動態(tài)調用接口來構造客戶請求， 并發(fā)送給對象實現(xiàn)。 在對象實現(xiàn)方， 可用動態(tài)骨架接口分發(fā)用戶請求的機制， 以便動態(tài)處理

25、客戶方的 請求。文案大全實用標準11.17 簡述 JAVA RMI 體系結構遠程方法調用 RMI （Remote Method Invocation ）是 Java 特有的分布式計算 技術。它實質上是通過 Java 編程語言擴展了常規(guī)的過程調用，在網(wǎng)上不僅可以 傳送對象的數(shù)據(jù)，而且可以傳送對象的代碼。回答下面這張圖即可：12.6 什么是 web 契約，它要說明什么問題？ 概念：契約是供求雙方間進行交換的一種約定， 在面向服務的分布式計算系統(tǒng)中， 契約是系統(tǒng)之間交換數(shù)據(jù)時應遵守的約定（技術契約） 。 說明的問題：服務功能描述（ What ） 服務訪問描述（ How ） 服務位置描述（ Where

26、 ）12.7 什么是服務的抽象描述？什么是服務的具體描述？它們描述的內容是什 么?抽象描述：即服務功能描述，表達了契約公開的接口 具體內容： 端口類型（接口）定義（ portType ） 操作定義（ Operation Definition ） 消息定義（ Message Definition ）文案大全實用標準類型定義( Type Definition )策略定義( Policy Definition )具體描述：即服務訪問描述和服務位置描述，為抽象描述補充相關的實現(xiàn)細節(jié)， 即如何訪問服務，同時關注從何處得到所需要的服務。具體內容： 端口類型(接口)綁定( Port Binding ) 操作

27、綁定( Operaion Binding ) 消息綁定( Message Binding ) 服務定義( Service Definition ) 端口定義( Port Definition ) 地址定義( Address Definition ) 策略定義12.8 什么是 WSDL ？它與 XML 有什么關系？ WSDL 用來描述什么實體？ WSDL:即 web 服務描述語言。關系：1. wsdl 是一個基于 XML 的語言，它描述 了和特定 Web 服務之間的交互機制， 并且使用該語言可以約束服務提供者以及使用服務的所有請求者2. wsdl 是一個基于 XML 的規(guī)范模式， 提供了一個標準的服務表示語言，可用 于描述 Web 服務所暴露的公共接口細節(jié)WSDL 用于描述網(wǎng)絡服務。文案大全實用標準12.9 什么是 SOAP ？它與 HTTP 和 WSDL 有什么關系？ SOAP:簡易對象訪問協(xié)議。關系： SOAP 是個通信協(xié)議， SOAP 在 HTTP 協(xié)議的基礎上，把編寫成 XML 的 REQUEST 參數(shù) , 放在 HTTP BODY 上提交給 WEB SERVICE 服務器。 WEB SERVICE服務器處理完成后， 把結果也寫成 XML 作為 RESPONSE送回用戶端， 為了使用戶端和 WEB SERVICE 可以相互對