操作系統(tǒng)：09第九章 網(wǎng)絡與分布式操作系統(tǒng)（1）

1、第九章 網(wǎng)絡操作系統(tǒng) 與分布式操作系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡為基礎, 相互通信遵循網(wǎng)絡協(xié)議;操作系統(tǒng) 網(wǎng)絡操作系統(tǒng)中各機器可運行不同操作系統(tǒng), 分布式操作系統(tǒng)各機器運行相同操作系統(tǒng);通信方式 網(wǎng)絡操作系統(tǒng)文件共享方式, 分布式操作系統(tǒng)消息方式;追求目標 網(wǎng)絡操作系統(tǒng)提供通信與信息資源共享服務, 分布式操作系統(tǒng)計算加速、提高系統(tǒng)可靠性。資源共享 遠程共享和打印文件 在分布式據(jù)庫中處理信息 使用遠程指定硬件設備計算加速 for one task, multiple processes of threadsscattered on multiple nodes負載平衡: 多任務, 進程遷移;提高可靠性 dete

2、ct and recover from site failure, function transfer, reintegrate failed site.通信: 消息傳遞。第九章 網(wǎng)絡操作系統(tǒng) 與分布式操作系統(tǒng)(Cont.)9.1 計算機網(wǎng)絡 網(wǎng)絡的概念 網(wǎng)絡的組成 網(wǎng)絡的分類 網(wǎng)絡的拓撲9.1.1 計算機網(wǎng)絡的概念 計算機網(wǎng)絡 利用通信設備和通信線路 將地理上分散 而且具有相對獨立功能的 多個計算機系統(tǒng) 按照某種原則相互連接在一起 構成的計算機體系。9.1.2 計算機網(wǎng)絡的組成組 成 站點計算機 : 計算機、終端及其附屬外設; 通信處理器 : 計算機間的通信 ; 通信用線路 : 高速、低速;

3、 有線、無線。服務器NetworkCP+線路資源 客 戶計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)示圖H(site A)H(site C)H(site B)站點H:數(shù)據(jù)庫服務E-mail服務;FTP服務;資源共享;遠程登錄。結點類型主 機應用實例: 航班預定, 銀行系統(tǒng);大容量附屬磁盤。工作站 (Sun, Apollo, Microvax, RISC6000等)應用實例: 計算機輔助設計; 辦公信息系統(tǒng); 私人數(shù)據(jù)庫。0, 1, 2個中等容量磁盤個人計算機應用實例:辦公信息系統(tǒng); 小型私人數(shù)據(jù)庫0個或者1個小型磁盤9.1.2 計算機網(wǎng)絡的組成(Cont.)9.1.3 計算機網(wǎng)絡的分類局域網(wǎng) (LAN) : 通常覆蓋較小的

4、地理區(qū)域?？偩€型, 環(huán)形, 或者星形網(wǎng)絡.速度 100 兆/秒, 或者更高.傳輸速度快, 成本低。結點: 通常的工作站 和/或 個人電腦 少量 (通常一到兩個) 小型機.局域網(wǎng)是構造(松散耦合)分布式操作系統(tǒng)的基礎按覆蓋地理范圍: 局域網(wǎng)、廣域網(wǎng);按入網(wǎng)機器型號: 同構網(wǎng)絡、異構網(wǎng)絡。典型局域網(wǎng)描述:9.1.3 計算機網(wǎng)絡的分類廣域網(wǎng)絡 (WAN) : 連接地理區(qū)域分散的結點. 通信手段: 租賃電話公司線路, 微波電路, 衛(wèi)星線路. 速度較慢 100 千比特/秒. 可靠性較低. 目的: 信息資源與外設資源的共享。9.1.3 計算機網(wǎng)絡的分類 同構網(wǎng)絡站點由相同類型(系列)計算機構成, 分布計算

5、機系統(tǒng)。進程動態(tài)遷移要求站點具有相同或兼容的硬件環(huán)境。異構網(wǎng)絡站點計算機類型不同, 網(wǎng)絡操作系統(tǒng)。9.1.3 計算機網(wǎng)絡的分類兩類網(wǎng)絡操作系統(tǒng)網(wǎng)絡操作系統(tǒng) 遠程登陸: telnet 遠程文件傳輸: ftp 分布式操作系統(tǒng) 數(shù)據(jù)遷移 計算遷移 作業(yè)遷移 (負載平衡) 進程遷移9.1.3 計算機網(wǎng)絡的分類9.1.4 計算機網(wǎng)絡的拓撲結構 拓撲結構: 網(wǎng)絡系統(tǒng)中的各個站點在物理上 采用的不同連接方式。評估和比較標準：基本成本: 系統(tǒng)中各站點連接起來所花費的代價;通信成本: 一個信息由站點A傳送到站點B 所經(jīng)過的距離;可靠性: 如果一個通信鏈或一個站點失效, 對其余站點之間通信的影響程度。1.全連通結

6、構 2. 部分互連結構AE D C BAE D C B基本成本高通信速度快可靠性高基本成本: 中通信速度: 與連接情況有關可靠性: 中 9.1.4 計算機網(wǎng)絡的拓撲結構 4. 星狀結構3. 層次結構 BC F E ADAE D C BF基本成本較低通信經(jīng)過父結點(祖先結點)可靠性一般(非葉結點失效分割網(wǎng)絡)基本成本低中心結點是通信瓶頸可靠性低:中心結點失效網(wǎng)絡癱瘓9.1.4 計算機網(wǎng)絡的拓撲結構 5. 環(huán)形結構： (a)單向 . (b)雙向 (a) (b) 基本成本低通信速度中(最多n-1步)可靠性一般(任一結點失效網(wǎng)絡失效)基本成本較低通信速度較快(最多n/2步)可靠性: 中9.1.4 計算

7、機網(wǎng)絡的拓撲結構 基本成本: 與結點數(shù)成線性關系通信成本: 小(除非總線成為瓶頸)站點失效不影響系統(tǒng), 但總線故障網(wǎng)絡失效(b) (a)6. 總線型結構 : (a)直總線 . (b)環(huán)總線9.1.4 計算機網(wǎng)絡的拓撲結構 9.2 通訊與協(xié)議ISO的OSI參考模型 32415673241567物理層應用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡層鏈路層物理層應用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡層鏈路層321321網(wǎng)絡層協(xié)議網(wǎng)絡層協(xié)議網(wǎng)絡層協(xié)議鏈路層協(xié)議鏈路層協(xié)議鏈路層協(xié)議物理層協(xié)議物理層協(xié)議物理層協(xié)議傳輸層協(xié)議會話層協(xié)議表示層協(xié)議應用層協(xié)議通信子網(wǎng)(局域網(wǎng)不需要)通信處理機A通信處理機B傳輸介質(zhì)主機A主機B9.3 網(wǎng)絡服

8、務 站點服務: 電子郵件; FTP服務; 數(shù)據(jù)庫服務; DNS(Domain Name System)服務; 遠程登錄。遠程登錄: telnet 遠程文件傳輸: ftp remote_host_name9.4 計算模型 9.4.1 數(shù)據(jù)遷移結點A需要結點B的文件, 兩種數(shù)據(jù)傳送方式 整個文件都傳送, 本地訪問, 之后回送; 將文件的一部分傳送, 修改部分回送。網(wǎng)絡環(huán)境中軟/硬件資源共享的方法:9.4 計算模型(Cont.) 9.4.2 計算遷移結點A需要結點B的文件, 兩種數(shù)據(jù)傳送方式 RPC方式 執(zhí)行一個遠程過程調(diào)用, 調(diào)用一個對所需文件進行適當計算的過程, 然后將結果發(fā)送給進程。 消息方式

9、 發(fā)一個消息到站點B, 由B的操作系統(tǒng)創(chuàng)建一個執(zhí)行所指定任務的代理進程, 然后通過消息系統(tǒng)將結果返回。作業(yè)遷移 要 求: 源站點和目標站點操作系統(tǒng)相同。負載平衡 作業(yè)或作業(yè)步可以在網(wǎng)絡上分布以均衡工作負載。 計算加速 作業(yè)劃分為若干個在不同站點處并行執(zhí)行的步驟。硬件優(yōu)選 有些作業(yè)只適合于在專用處理機上運行。 軟件優(yōu)選 有的作業(yè)需要某些站點處的特別軟件。 9.4 計算模型(Cont.) 計算遷移的方法進程遷移 將正運行于某一站點上的進程遷移到另一站點。 要 求: 源站點和目標站點操作系統(tǒng)相同; 機器型號兼容, 保證具有相同的指令系統(tǒng)。 進程遷移的目的 動態(tài)負載均衡; 減少通信開銷 利用特定資源; 改善通信性能 進程遷移涉及的內(nèi)容 進程地址空間: 全部或部分傳輸;進程控制結構: PCB 環(huán)境信息: 打開的文件、使用的資源、 處理的消息及信號。9.4 計算模型(Cont.) 線程遷移: 動態(tài)維護源站點與目標站點存儲空間數(shù)據(jù)一致性。 核心 PCBTCB P1P3 P2 P4核心 PCBTCB P1P2 站點S 站點D (b) 遷移前 9.4 計算模型(Cont.) 核心 PCBTCB P1P3 P2 P4核心 PCBTCB P1P2 P3站點S 站點D (b) 遷移后 9.4 計算模型(Cont.) 9.4 計算模型(