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2023/10/171分布式系統(tǒng)主講:牛新征xinzhengniu@主樓B1-106左134388916582023/10/172個人簡歷2001年7月,獲貴州大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè),獲理學(xué)學(xué)士學(xué)位;
2004年4月,獲電子科技大學(xué)計算機(jī)軟件與理論專業(yè),獲工學(xué)碩士學(xué)位;
2008年12月,進(jìn)入電子科技大學(xué)計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè),獲工學(xué)博士學(xué)位;
2007年至2009年作為訪問學(xué)者,赴美國伊利偌伊州立大學(xué)學(xué)習(xí)兩年。
2013年院教學(xué)杰出人才資助計劃入選者。承擔(dān)本科“空間信息數(shù)據(jù)庫”課堂教學(xué)及實(shí)驗(yàn)課,學(xué)科基礎(chǔ)課“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課堂教學(xué),“數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用”的課堂教學(xué)及實(shí)驗(yàn)課,“計算機(jī)操作系統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)課以及素質(zhì)教育公選課“移動對象數(shù)據(jù)庫”,和“網(wǎng)上支付與電子銀行”等課程;承擔(dān)研究生“分布式系統(tǒng)”,曾承擔(dān)研究生“軟件體系結(jié)構(gòu)”,“數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用”,“信息系統(tǒng)分析與設(shè)計”,“數(shù)據(jù)庫新技術(shù)”等課程;
指導(dǎo)和聯(lián)合指導(dǎo)博士生1名,碩士生8名,本科生30多名,已畢業(yè)答辯工程碩士研究生3名和本科生10名。
2023/10/173個人簡歷2007年10月作為項目主研負(fù)責(zé)美國伊利偌伊州立大學(xué)數(shù)據(jù)庫與移動計算實(shí)驗(yàn)室NSF項目-“IGERT(IntegrativeGraduateEducationandResearchTraineeship)”的研究和設(shè)計。
2009年10月作為項目參與者參與國家863RFID重大專項“RFID技術(shù)在旅游景區(qū)、展覽館、博物館的應(yīng)用”,作為項目主研負(fù)責(zé)廣東省粵港招標(biāo)項目“一體化安全平臺”。2009年至今,主持國家自然科學(xué)基金1項,中央高?;究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)電子科技大學(xué)項目1項,華為公司創(chuàng)新研究計劃1項,四川省科技計劃項目1項,中國電力科學(xué)研究院項目1項。參與國家重大專項、國家科技支撐計劃、863、四川科技支撐等項目多項。同時,作為項目負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新基金項目1項,實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究支持計劃3項,教改項目1項,參與教改項目3項。
已在國內(nèi)外重要學(xué)術(shù)期刊和國際會議上發(fā)表學(xué)術(shù)論文20多篇,教研論文3篇。其中,SCI檢索2篇,EI源刊6篇,EI檢索4篇,合著研究生教材一本。申報專利、軟件著作權(quán)各兩項。
2023/10/174個人簡歷現(xiàn)或曾擔(dān)任《計算機(jī)應(yīng)用研究》,《計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)報》(JCST),ACMGIS,IEEEICDE等學(xué)術(shù)期刊和會議的審稿人,TheWorkshopofThe9thInternationalConferenceonWeb-basedLearning(ICWL2010)的ProgramChair,TheSecondInternationalWorkshoponInformationManagementforMobileApplications(inconjunctionwithVLDB2012)的TechnicalProgramCommittee,ACM會員,中國計算機(jī)學(xué)會會員,“科大樹蛙”工作室指導(dǎo)老師,2008級軟件3班,2012級計算機(jī)10班黨員教師,指導(dǎo)學(xué)生獲得2012年“銀杏黃”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基金,創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃、“長虹杯”軟件創(chuàng)意大賽、省科技創(chuàng)新苗子工程等多項;指導(dǎo)學(xué)生參加2012年全國大學(xué)生信息安全競賽,獲得校內(nèi)賽一等獎,全國賽二等獎。2013年全國大學(xué)生信息安全競賽,獲得校內(nèi)賽二等獎及三等獎,全國賽二等獎。請訪問工作室網(wǎng)站:/2023/10/175目標(biāo)對分布式系統(tǒng)的:設(shè)計分析實(shí)現(xiàn)所涉及的關(guān)鍵問題進(jìn)行探討和研究!2023/10/176教材DistributedSystems–ConceptsandDesign
分布式系統(tǒng)概念與設(shè)計中文版,原書第4版機(jī)械工業(yè)出版社金蓓弘曹冬磊等譯Distributedsystemsprinciplesandparadigms分布式系統(tǒng):原理和范例
中文版,原書第2版清華大學(xué)出版社辛春生陳宗斌等譯2023/10/177成績構(gòu)成
10%平時成績20%大作業(yè)70%期末測試
先行課:計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)面向?qū)ο缶幊?023/10/178第1章分布式系統(tǒng)的基本特征引言分布式系統(tǒng)的目標(biāo)、定義、特點(diǎn)分布式系統(tǒng)舉例挑戰(zhàn)總結(jié)2023/10/179引言分布式系統(tǒng)的目標(biāo)資源共享(resourcesharing)一些計算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接起來,并在這個范圍內(nèi)有效地共享資源硬件的共享,軟件的共享,數(shù)據(jù)的共享,服務(wù)的共享媒體流的共享(動態(tài)的資源形式)協(xié)同計算(collaborativecomputing)并行計算,分布式計算GoalsofDistributedSystems:MakingresourcesavailableDistributiontransparencyOpennessScalability2023/10/1710引言什么是分布式系統(tǒng)?分布式應(yīng)用計算機(jī)計算機(jī)……….網(wǎng)絡(luò)消息傳遞計算機(jī)應(yīng)用軟件(中間件)Adistributedsystemisdefinedasoneinwhichcomponentsatnetworkedcomputers
communicateandcoordinatetheiractionsonlybypassingmessages.分布式系統(tǒng)是指把多個處理機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)互連而構(gòu)成的系統(tǒng),系統(tǒng)的處理和控制功能分布在各個處理機(jī)上。兩種:同構(gòu)分布式系統(tǒng)
異構(gòu)分布式系統(tǒng)2023/10/1711引言-DistributedSystem:Definition
Adistributedsystemisapieceofsoftwarethatensuresthat:acollectionofindependentcomputersappearstoitsusersasasinglecoherentsystem.
Twoaspects:(1)independentcomputersand(2)singlesystem--
middleware.2023/10/1712引言分布式系統(tǒng)的問題源于下面三個特點(diǎn):并發(fā)性(concurrence)多個程序(進(jìn)程,線程)并發(fā)執(zhí)行,共享資源沒有全局時鐘(globalclock)每個機(jī)器都有各自的時間,沒有辦法做到統(tǒng)一,程序間的協(xié)調(diào)靠交換消息故障獨(dú)立性(independentfailure)一些進(jìn)程出現(xiàn)故障,并不能保證其它進(jìn)程都能知道2023/10/1713TypesofDistributedSystemsDistributedComputingSystemsDistributedInformationSystemsDistributedPervasiveSystemsManydistributedsystemsareconfiguredforHigh-PerformanceComputing2023/10/1714第1章分布式系統(tǒng)的基本特征引言分布式系統(tǒng)舉例Internet/Intranet/MobileComputingMaze/RealCourse/UpStore挑戰(zhàn)總結(jié)2023/10/1715分布式系統(tǒng)舉例典型的分布式系統(tǒng)TheInternetIntranet(企業(yè)內(nèi)部網(wǎng))移動計算和普適計算分布式系統(tǒng)的新應(yīng)用P2PcomputingCloudcomputingCPS(Cyber-physicalsystem)2023/10/1716分布式系統(tǒng)舉例-TheInternetIntranetISPDesktop
computer:backbonesatellitelinkserver:%networklink:%%%2023/10/1717分布式系統(tǒng)舉例-Intranet2023/10/1718分布式系統(tǒng)舉例-Internet&IntranetInternet&Intranet難點(diǎn):可擴(kuò)展性(DNS,IP)資源的定位異構(gòu)成就:TCP/IP協(xié)議是因特網(wǎng)最重要的技術(shù)成果。2023/10/1719分布式系統(tǒng)舉例-移動計算移動計算(mobilecomputing)移動設(shè)備筆記本電腦手持設(shè)備PDA,手機(jī),攝像機(jī),數(shù)碼照相機(jī)可穿戴設(shè)備計算機(jī)手表,數(shù)字眼鏡家電設(shè)備2023/10/1720分布式系統(tǒng)舉例-移動計算移動計算在移動中執(zhí)行計算任務(wù)的能力,訪問因特網(wǎng)的資源,位置清楚的計算(location–awarecomputing):在移動環(huán)境中,能夠發(fā)現(xiàn)并附近的資源。自組網(wǎng)絡(luò)(AdHoc)要解決的問題避免由于移動而需要重新配置的問題(DHCP)無線帶寬有限,需要考慮QoS私密和安全問題的解決AdHoc網(wǎng)絡(luò)的路由問題2023/10/1721普適計算(Ubiquitouscomputing,pervasivecomputing)無處不在是指各種小型計算設(shè)備最終將普及到現(xiàn)在的日常物品中,不被注意。移動計算和普適計算的區(qū)別有些技術(shù)可能通用,例如,無處不在的計算環(huán)境可能是無線的。但是,兩種計算的應(yīng)用目標(biāo)是完全不同的。分布式系統(tǒng)舉例-普適計算2023/10/1722分布式系統(tǒng)舉例-P2P計算P2P計算 P2P最根本的思想,同時也是它與C/S最顯著的區(qū)別在于網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)(peer)既可以獲取其它節(jié)點(diǎn)的資源或服務(wù)同時又是資源或服務(wù)的提供者,即兼具Client和Server的雙重身份。2023/10/1723分布式系統(tǒng)舉例-P2P計算P2P計算可簡單地定義為:計算機(jī)借助直接交換實(shí)現(xiàn)資源的共享。SharedResourceCPUStorageBandwidthApplicationDistributedComputingFileSharingMulticast/StreamingExamplesSETI@HomeKazaaOvercast2023/10/1724分布式系統(tǒng)舉例-云計算云計算 是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計算方式,通過這種方式,共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計算機(jī)和其他設(shè)備。整個運(yùn)行方式很像電網(wǎng)。2023/10/1725分布式系統(tǒng)舉例-云計算云計算服務(wù)多租賃化平臺可伸縮化資源虛擬化2023/10/1726分布式系統(tǒng)舉例-云計算網(wǎng)格計算:分布式計算的一種,由一群松散耦合的計算機(jī)集組成的一個超級虛擬計算機(jī),常用來執(zhí)行大型任務(wù)。效用計算:IT資源的一種打包和計費(fèi)方式,比如按照計算、存儲分別計量費(fèi)用,像傳統(tǒng)的電力等公共設(shè)施一樣。自主計算:具有自我管理功能的計算機(jī)系統(tǒng)。2023/10/1727分布式系統(tǒng)舉例-物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng) 物聯(lián)網(wǎng)就是把傳感器裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道以及家用電器等各種真實(shí)物體上,通過互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接起來,進(jìn)而運(yùn)行特定的程序,達(dá)到遠(yuǎn)程控制或者實(shí)現(xiàn)物與物的直接通信。注:P2P計算、云計算和物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容均取之網(wǎng)絡(luò),對貢獻(xiàn)者表示感謝!2023/10/1728第1章分布式系統(tǒng)的基本特征引言分布式系統(tǒng)舉例挑戰(zhàn)總結(jié)2023/10/1729假設(shè)如果網(wǎng)絡(luò)能保證信息不丟失如果所有發(fā)出去的消息都能在預(yù)期的時間內(nèi)到達(dá)如果每個機(jī)器上的時鐘都是精準(zhǔn)的如果機(jī)器不會宕機(jī),進(jìn)程不會出故障一個沒有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的開發(fā)者,通常會在上述假設(shè),很理想化一個系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。只注重應(yīng)用需求,而忽略實(shí)際中會出現(xiàn)什么問題。這樣的系統(tǒng),在實(shí)際中根本不能用。2023/10/1730下列問題你想到了嗎?什么樣的結(jié)構(gòu)合適?模型兩個機(jī)器要進(jìn)行消息傳遞,我怎么知道對方是否收到了我的信息?我在等待一個回復(fù),可是它遲遲不到,怎么辦?進(jìn)程間的通信網(wǎng)絡(luò)上異構(gòu)的機(jī)器怎樣進(jìn)行互操作?分布對象(中間件)我的文件能不能被別人訪問了分布式系統(tǒng)中的安全2023/10/1731下列問題你想到了嗎?能像用資源管理器一樣管理遠(yuǎn)程文件嗎?文件服務(wù)器如何分布資源,如何找到它們?在海量資源的情況下,服務(wù)器不堪重負(fù)怎么辦?名字服務(wù)通知其它機(jī)器我上傳新的資源了,我怎么知道其它節(jié)點(diǎn)是不是收到了?我收到了一個信息,我怎么知道是真是假?協(xié)調(diào)和商定上傳或下載文件操作執(zhí)行到中途,不想做了,能刪除影響嗎?分布式事務(wù)與一致性維護(hù)2023/10/1732DevelopingDistributedSystems:PitfallsObservationManydistributedsystemsareneedlesslycomplexcausedbymistakesthatrequiredpatchinglateron.Therearemanyfalseassumptions:ThenetworkisreliableThenetworkissecureThenetworkishomogeneousThetopologydoesnotchangeLatencyiszeroBandwidthisinfiniteTransportcostiszeroThereisoneadministrator2023/10/1733挑戰(zhàn)---異構(gòu)性(Heterogeneity)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議Ethernet,tokenring,etc硬件bigendian/littleendian操作系統(tǒng)differentAPIofUnixandWindows編程語言differentrepresentationsfordatastructures開發(fā)者實(shí)現(xiàn)方式的不同noapplicationstandards2023/10/1734中間件(Middleware)應(yīng)用到軟件層,用來屏蔽底層的異構(gòu)性。例如Java的RMI,提供遠(yuǎn)程調(diào)用的接口,可以在任何操作系統(tǒng)上運(yùn)行。移動代碼(Mobilecode)移動代碼需要在不同的機(jī)器間移動并執(zhí)行,必須解決異構(gòu)的問題。虛擬機(jī)運(yùn)行在不同的機(jī)器或系統(tǒng)上,代碼在虛擬機(jī)上運(yùn)行。挑戰(zhàn)---異構(gòu)性(Heterogeneity)2023/10/1735挑戰(zhàn)—開放性(openness)計算機(jī)系統(tǒng)的開放性一個系統(tǒng)是否可以擴(kuò)充以不同的方式重新實(shí)現(xiàn)。例如:UNIX分布式系統(tǒng)的開放性在多大程度上新的資源共享服務(wù)可以加到系統(tǒng)中來。例如:WEB,plug-in。RequestForComments(RFC),是一系列以編號排定的文件。文件收集了有關(guān)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)信息,以及UNIX和互聯(lián)網(wǎng)社區(qū)的軟件文件。基本的互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議都有在RFC文件內(nèi)詳細(xì)說明。RFC文件還額外加入許多的論題在標(biāo)準(zhǔn)內(nèi),例如對于互聯(lián)網(wǎng)新開發(fā)的協(xié)議及發(fā)展中所有的記錄。因此幾乎所有的互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)都有收錄在RFC文件之中。2023/10/1736挑戰(zhàn)—開放性(openness)關(guān)鍵的接口是公開的(API)2023/10/1737挑戰(zhàn)—開放性(openness)統(tǒng)一的通信機(jī)制(例如XML-RPC)2023/10/1738OpennessofDistributedSystemsOpendistributedsystemBeabletointeractwithservicesfromotheropensystems,irrespectiveoftheunderlyingenvironment:Systemsshouldconformtowell-definedinterfacesSystemsshouldsupportportabilityofapplicationsSystemsshouldeasilyinteroperateAchievingopennessAtleastmakethedistributedsystemindependentfromheterogeneityoftheunderlyingenvironment:HardwarePlatformsLanguages2023/10/1739ImplementingopennessRequiressupportfordifferentpolicies:Whatlevelofconsistencydowerequireforclient-cacheddata?Whichoperationsdoweallowdownloadedcodetoperform?WhichQoSrequirementsdoweadjustinthefaceofvaryingb
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