分布計(jì)算系統(tǒng)緒論

分布計(jì)算系統(tǒng)緒論

1?1為什么需要分布計(jì)算系統(tǒng)？促進(jìn)分布計(jì)算系統(tǒng)發(fā)展的兩大技術(shù)：計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)和軟件技術(shù)的發(fā)展；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。兩大技術(shù)改變了人們使用計(jì)算機(jī)的方式：50年代，預(yù)約上機(jī)，占用全部資源；60年代，批處理技術(shù)；70年代，分時(shí)系統(tǒng)，多用戶同時(shí)使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)；80年代，個(gè)人計(jì)算機(jī)，每個(gè)用戶有專用計(jì)算機(jī)；90年代至今，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使用多臺(tái)計(jì)算機(jī)。緒論1?1為什么需要分布計(jì)算系統(tǒng)？多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)環(huán)境帶來的新問題：在使用上，用戶必須知道本地對(duì)象和遠(yuǎn)程對(duì)象的區(qū)別；在管理上，管理人員不能四處奔走進(jìn)行文件備份等操作。解決上述新問題的方法是實(shí)現(xiàn)分布式操作系統(tǒng)在分布計(jì)算系統(tǒng)中，多臺(tái)計(jì)算機(jī)構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，其行為類似一個(gè)單機(jī)系統(tǒng)。分布式操作系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)分布計(jì)算系統(tǒng)的核心。緒論1.2分布計(jì)算系統(tǒng)的相關(guān)概念什么是分布計(jì)算系統(tǒng)AndrewS.Tanenbaum教授給出的定義：分布計(jì)算系統(tǒng)是由多個(gè)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相互連接而成的計(jì)算系統(tǒng)，從用戶的角度來看它好像是一個(gè)集中的單機(jī)系統(tǒng)。本文總結(jié)的定義：分布計(jì)算系統(tǒng)是由多個(gè)相互連接的處理資源組成的計(jì)算系統(tǒng)，它們?cè)谡麄€(gè)系統(tǒng)的控制下可合作執(zhí)行一個(gè)共同的任務(wù)，最少依賴于集中的程序、數(shù)據(jù)和硬件。這些處理資源可以是物理上相鄰的，也可以是在地理上分散的。緒論1.2分布計(jì)算系統(tǒng)的相關(guān)概念分布計(jì)算系統(tǒng)定義的說明：系統(tǒng)是由多個(gè)處理器或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成。兩類結(jié)構(gòu)：這些計(jì)算資源可以是物理上相鄰的、由機(jī)器內(nèi)部總線或開關(guān)連接的處理器，通過共享主存進(jìn)行通信；這些計(jì)算資源也可以是在地理上分開的、由計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)(遠(yuǎn)程網(wǎng)或局域網(wǎng))連接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使用報(bào)文(message)進(jìn)行通信。這些資源組成一個(gè)整體，對(duì)用戶是透明的，即用戶使用任何資源時(shí)不必知道這些資源在哪里。一個(gè)程序可分散到各個(gè)計(jì)算資源上運(yùn)行；各個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)地位平等，除了受全系統(tǒng)的操作系統(tǒng)控制外，不存在主從控制和集中控制環(huán)節(jié)。

緒論1.2分布計(jì)算系統(tǒng)的相關(guān)概念緊密耦合與松散耦合分布計(jì)算系統(tǒng)

緊密耦合分布計(jì)算系統(tǒng)連接方式：內(nèi)部總線或機(jī)器內(nèi)互連網(wǎng)絡(luò)；處理資源間距離：物理上分散，相距很近；處理資源：處理機(jī)；通信方式：共享存儲(chǔ)器。松散耦合分布計(jì)算系統(tǒng)連接方式：通信網(wǎng)絡(luò)；處理資源間距離：地理上分散，相距很遠(yuǎn)；處理資源：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；通信方式：報(bào)文交換。緒論1.2分布計(jì)算系統(tǒng)的相關(guān)概念緊密耦合分布計(jì)算系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：PP

開

關(guān)

MMM(c)開關(guān)互連,既有共享存儲(chǔ)器，又有專用存儲(chǔ)器P：處理機(jī)，M：主存儲(chǔ)器PP開

關(guān)

M（a）開關(guān)互連,既有共享存儲(chǔ)器PPMM總線（b）總線互連,既有共享存儲(chǔ)器緒論1.2分布計(jì)算系統(tǒng)的相關(guān)概念松散耦合分布計(jì)算系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：通信網(wǎng)絡(luò)PPPPPMMMMMP：處理機(jī)，M：主存儲(chǔ)器

緒論1.2分布計(jì)算系統(tǒng)的相關(guān)概念同構(gòu)型與異構(gòu)型分布計(jì)算系統(tǒng)

對(duì)于同構(gòu)型分布式系統(tǒng)而言，組成該系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)的硬件和軟件是相同的或非常相似的，同時(shí)組成該系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的硬件和軟件也是相同的或非常相似的。

對(duì)于異構(gòu)型分布式系統(tǒng)而言，組成該系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)的硬件或軟件是不同的，或者組成該系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的硬件或軟件也是不同的。緒論1.2分布計(jì)算系統(tǒng)的相關(guān)概念分布計(jì)算系統(tǒng)的異構(gòu)性的表現(xiàn)：分布計(jì)算系統(tǒng)的異構(gòu)性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的異構(gòu)性通信網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性指令系統(tǒng)不同數(shù)據(jù)表示方法不同機(jī)器的配置不同操作系統(tǒng)功能不同系統(tǒng)調(diào)用不同文件系統(tǒng)不同硬件異構(gòu)性操作系統(tǒng)異構(gòu)性程序設(shè)計(jì)語言的異構(gòu)性硬件異構(gòu)性：接口硬件不同、連接方法不同、通信方法不同。軟件異構(gòu)性：通信協(xié)議不同。緒論1.2分布計(jì)算系統(tǒng)的相關(guān)概念為什么分布計(jì)算系統(tǒng)的異構(gòu)性是不可避免的？分布計(jì)算系統(tǒng)已成為資源共享的重要形式。隨著分布計(jì)算系統(tǒng)資源的增多，其他用戶也希望加入系統(tǒng)，共享其資源。這些新的系統(tǒng)往往同原有系統(tǒng)中現(xiàn)有的硬件和軟件不同。

由于硬件性能的提高和其價(jià)格的下降，當(dāng)擴(kuò)充一個(gè)分布計(jì)算系統(tǒng)時(shí)，人們往往會(huì)選擇新型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，而不是選擇已有的設(shè)備類型。把不同的硬件和軟件系統(tǒng)結(jié)合在一起，整個(gè)系統(tǒng)可以得到較高的性能價(jià)格比。在這樣的系統(tǒng)中，如果配置一些專門為某種目的設(shè)計(jì)的具有特殊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的處理器，則普通的計(jì)算機(jī)也可以共享這些功能。緒論1.3分布計(jì)算系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和新問題分布計(jì)算系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

可擴(kuò)充性。不必像單機(jī)系統(tǒng)那樣替換整個(gè)系統(tǒng)，分布計(jì)算系統(tǒng)容易通過擴(kuò)大規(guī)模以包括更多的資源。

高的性能/價(jià)格比。在分布計(jì)算系統(tǒng)中，可以通過增加計(jì)算機(jī)的數(shù)目，提高并行程度而得到所需要的性能，從而可以獲得很高的性能/價(jià)格比。資源共享。系統(tǒng)中的硬件和軟件資源如外部設(shè)備、文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫等可以被更多的用戶所共享，甚至連CPU和內(nèi)存等資源也可被共享?？煽啃浴７植加?jì)算系統(tǒng)具有在系統(tǒng)中當(dāng)某個(gè)部分出現(xiàn)了故障的情況下繼續(xù)運(yùn)行的潛力。支持固有的分布式應(yīng)用。分布計(jì)算系統(tǒng)與許多應(yīng)用場(chǎng)合相適應(yīng)，如銀行、鐵路等本來就分散而又必須相互協(xié)調(diào)的行業(yè)。緒論1.3分布計(jì)算系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和新問題分布計(jì)算系統(tǒng)的新問題

資源的多重性帶來的問題。由于處理資源的多重性，分布計(jì)算系統(tǒng)可能產(chǎn)生的差錯(cuò)類型和次數(shù)都比集中式單機(jī)系統(tǒng)多。資源多重性還給系統(tǒng)資源管理帶來新的困難。

資源的分散性帶來的問題。分布式的狀態(tài)信息和不可預(yù)知的報(bào)文延遲使得系統(tǒng)的控制和同步問題變得很復(fù)雜，要想及時(shí)地、完整地搜集到系統(tǒng)各方面的信息是很困難的，從而使處理機(jī)進(jìn)行最佳調(diào)度相當(dāng)困難。系統(tǒng)的異構(gòu)性帶來的問題。在異構(gòu)性分布計(jì)算系統(tǒng)中，由于各種不同資源(特別是計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò))的數(shù)據(jù)表示和編碼、控制方式等均不相同，這樣一來就產(chǎn)生了翻譯、命名、保護(hù)和共享等新問題。緒論1.4分布計(jì)算系統(tǒng)的透明性

透明性的概念透明性：事物本來存在某種屬性，但是這種屬性從某種角度上來看是不可見的，稱這種特性為透明性。

分布計(jì)算系統(tǒng)的透明性：用戶或程序員看不見網(wǎng)絡(luò)的存在。這樣從用戶或程序員的角度看來，網(wǎng)絡(luò)中的全部機(jī)器表現(xiàn)為一個(gè)，用戶或程序員看不到機(jī)器的邊界和網(wǎng)絡(luò)本身。用戶不必知道數(shù)據(jù)放在什么地方以及進(jìn)程在何處執(zhí)行。分布計(jì)算系統(tǒng)的透明性表現(xiàn)：名字透明。名字透明指的是對(duì)象的命名在全局是唯一的，不管在什么地方訪問該對(duì)象使用的名字都是一樣的。這樣一來，在系統(tǒng)中移動(dòng)一個(gè)程序不影響它的正確性。位置透明。位置透明指的是資源的名字中不包含該資源的位置信息。這樣一來，當(dāng)該資源在系統(tǒng)中移動(dòng)時(shí)，在資源名字保持不變的情況下，原有的程序都可正常運(yùn)行。

訪問透明。用戶不用區(qū)分本地資源還是遠(yuǎn)程資源，訪問本地資源和訪問遠(yuǎn)程資源的方法是一樣的。遷移透明。遷移透明指的是用戶不知道一個(gè)資源或者他的作業(yè)是否遷移到另外一個(gè)位置。遷移透明需要名字透明的支持。復(fù)制透明。復(fù)制透明允許文件或其他對(duì)象的多個(gè)副本同時(shí)在系統(tǒng)中存在，但是這種情況對(duì)用戶是透明的，對(duì)對(duì)象的修改應(yīng)同時(shí)作用在對(duì)象的所有副本上。

并發(fā)和并行透明。多個(gè)進(jìn)程可能并發(fā)或并行訪問同一個(gè)資源，或一個(gè)進(jìn)程同時(shí)使用多個(gè)資源，在此情況下不會(huì)產(chǎn)生相互干擾和破壞。

失效透明。系統(tǒng)中的某一部分失效時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)不會(huì)失效，仍可正常運(yùn)行。

緒論1.4分布計(jì)算系統(tǒng)的透明性分布計(jì)算系統(tǒng)具有透明性時(shí)有以下一些優(yōu)點(diǎn)：使軟件的研制變得容易，因?yàn)樵L問資源的方法只有一種，軟件的功能與其位置無關(guān)。系統(tǒng)的某些資源變動(dòng)時(shí)不影響或較少影響應(yīng)用軟件。

系統(tǒng)的資源冗余(硬件冗余和軟件冗余)使操作更可靠，可用性更好。透明性使得在實(shí)現(xiàn)這種冗余的時(shí)候，各種冗余資源的互相替換變得容易。在資源操作方面，當(dāng)把一個(gè)操作從一個(gè)地方移到若干其他地方時(shí)沒有什么影響。

緒論1.4分布計(jì)算系統(tǒng)的透明性影響透明性的因素

系統(tǒng)的異構(gòu)性對(duì)透明性的影響：不同方法實(shí)現(xiàn)的異構(gòu)性系統(tǒng)具有不同的透明性。通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)松散集成。對(duì)于包含有很多機(jī)種，而每個(gè)機(jī)種又只有很少幾臺(tái)機(jī)器的系統(tǒng)，早期常使用這種方式實(shí)現(xiàn)。這種方法是讓系統(tǒng)不透明地使用一些基本設(shè)施(如遠(yuǎn)程過程調(diào)用、命名、訪問權(quán)限檢查)和服務(wù)設(shè)施(如文件系統(tǒng)、郵件系統(tǒng)、打印機(jī)和遠(yuǎn)程計(jì)算等)，用簡(jiǎn)單的用戶程序和復(fù)雜的服務(wù)程序構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)不具有透明性。共享不同語言的程序。如果一個(gè)系統(tǒng)中的每個(gè)機(jī)種有很多機(jī)器，則常采用這種方法。這種方法提供一些設(shè)施，使得用根本不同的語言編寫的程序能夠共享。特別是一種語言程序可以用透明的方式調(diào)用另一種語言的程序。在已有的多個(gè)系統(tǒng)上加入前端軟件。例如當(dāng)使用若干個(gè)人計(jì)算機(jī)訪問一個(gè)現(xiàn)存的公用數(shù)據(jù)庫時(shí)，可以在這些個(gè)人計(jì)算機(jī)上加入一個(gè)數(shù)據(jù)庫協(xié)議軟件，從而可以在此系統(tǒng)中的個(gè)人計(jì)算機(jī)上使用該數(shù)據(jù)庫。

使用透明的操作系統(tǒng)橋。這種方法就是在本地系統(tǒng)上攔截操作系統(tǒng)的調(diào)用，并將相應(yīng)的調(diào)用傳遞給遠(yuǎn)程系統(tǒng)的服務(wù)進(jìn)程付諸實(shí)現(xiàn)。本地程序直接調(diào)用遠(yuǎn)程進(jìn)程，在本地和遠(yuǎn)程進(jìn)程間進(jìn)行通信，由遠(yuǎn)程進(jìn)程直接訪問所需文件。采用這種方法必須為每對(duì)操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)橋軟件，因此這種方法適用于操作系統(tǒng)種類不多的環(huán)境。聚合(Coherence)法。這種方法是定義一個(gè)軟件層，使其保持一致，并在各種不同硬件上實(shí)現(xiàn)。這個(gè)軟件層可以在邏輯上集中的文件服務(wù)層上實(shí)現(xiàn)，也可以在應(yīng)用程序接口上實(shí)現(xiàn)。這種方法適用于機(jī)種不多，但是每種機(jī)器的數(shù)目很大的系統(tǒng)。緒論1.4分布計(jì)算系統(tǒng)的透明性局部自治性對(duì)透明性的影響：分布計(jì)算系統(tǒng)由分散在各地點(diǎn)的一批計(jì)算機(jī)組成，這些地點(diǎn)可能希望保持對(duì)處在該地點(diǎn)的機(jī)器的控制權(quán)，這種局部自治性限制了全局透明性。資源控制方面。由分布計(jì)算系統(tǒng)連接的各機(jī)器是由不同的用戶所操作，或由一個(gè)機(jī)關(guān)的不同部門控制，希望在資源的使用上有較大的控制權(quán)。因此，必須有一種手段解決這個(gè)問題，在透明性和局部自治性之間進(jìn)行折衷。

命名方面。即使同型號(hào)的機(jī)器，不同的用戶也可能以不同的方式形成他們的目錄，例如FORTRAN程序庫在某個(gè)機(jī)器上使用某個(gè)名字，而在另一臺(tái)機(jī)器上可能使用另一個(gè)名字，造成不透明。

緒論1.4分布計(jì)算系統(tǒng)的透明性網(wǎng)絡(luò)互連對(duì)透明性的影響：很多網(wǎng)絡(luò)連接了不同廠商提供的不同系列的計(jì)算機(jī)，要實(shí)現(xiàn)透明性必須修改這些機(jī)器的軟件，這是很不實(shí)際的。

現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)一般是直接從早期網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)展來的，其最重要的功能是通信，并未考慮到分布計(jì)算。

遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)一般是很昂貴的資源，其特征是低帶寬或高延遲，或者二者兼有，因此，很多人認(rèn)為應(yīng)當(dāng)使這種資源的應(yīng)用成為可見的(不透明的)。

緒論1.5分布計(jì)算系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分布計(jì)算系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有什么區(qū)別呢？如果用戶能說明他在使用哪一個(gè)計(jì)算機(jī)，則他是在使用一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)而不是分布式系統(tǒng)。一個(gè)真正的分布計(jì)算系統(tǒng)的用戶不必知道他的程序在哪個(gè)機(jī)器上運(yùn)行，他的文件在哪里存放，等等。使分布計(jì)算系統(tǒng)具有這種性質(zhì)的是它的軟件：分布式操作系統(tǒng)。

從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上所運(yùn)行的操作系統(tǒng)軟件來分，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展可分為三個(gè)階段：無操作系統(tǒng)階段、運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)階段和運(yùn)行分布式操作系統(tǒng)階段。

緒論1.5分布計(jì)算系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)一般具有以下特點(diǎn)：

每個(gè)計(jì)算機(jī)都運(yùn)行自己的操作系統(tǒng)，而不是運(yùn)行共同的、全系統(tǒng)范圍的操作系統(tǒng)或其一部分。

每個(gè)用戶通常在自己的計(jì)算機(jī)上以“遠(yuǎn)程登錄”的方式或其他明確指出的方式使用不同的機(jī)器，而不是由系統(tǒng)給用戶進(jìn)程分配計(jì)算機(jī)，因而不能并行執(zhí)行某個(gè)程序。

用戶知道他們的文件存放在哪里，在機(jī)器之間移動(dòng)文件時(shí)必須明確地使用“文件傳送”命令。

系統(tǒng)沒有容錯(cuò)能力，或者僅具有很少的容錯(cuò)能力。

緒論1.5分布計(jì)算系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分布計(jì)算系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)：程序(進(jìn)程)、終端用戶或程序員對(duì)全部分布資源應(yīng)該有一個(gè)唯一的連貫的觀點(diǎn)，不必明確地知道所需資源是在本地、遠(yuǎn)程或是分散的，主機(jī)之間的邊界應(yīng)盡可能隱匿。

在性能方面，NOS結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)是有效的、可用的。本地用戶進(jìn)程訪問本地服務(wù)時(shí)應(yīng)象單機(jī)操作系統(tǒng)一樣有效，不增加額外數(shù)目和類型的報(bào)文或系統(tǒng)調(diào)用。

可擴(kuò)充性。用戶很容易在現(xiàn)存服務(wù)上增加新的服務(wù)而不必要求系統(tǒng)程序員增加新的駐存程序，正如在單機(jī)系統(tǒng)上增加新的服務(wù)不必要求修改現(xiàn)有的操作系統(tǒng)。

緒論1.5分布計(jì)算系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)區(qū)分計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與分布計(jì)算系統(tǒng)

從文件系統(tǒng)的訪問方法上區(qū)分：沒有操作系統(tǒng)的訪問方法。計(jì)算機(jī)A上的程序?qū)上的文件復(fù)制到A上來，然后再在A上訪問此文件。

有網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的訪問方法。這種方法是把不同的文件系統(tǒng)連接起來，一個(gè)機(jī)器上的程序可以使用路徑名打開另一個(gè)機(jī)器上的文件，只是這個(gè)路徑名中包含了另一個(gè)機(jī)器的信息。

如：open(“/machine_name/pathname”,READ)；

或：open(“machian_name:pathname”,READ)；

或：open(“/../machian_name:pathname”,READ)；

分布計(jì)算系統(tǒng)使用的方法。在這種方法中，所有各子系統(tǒng)的文件系統(tǒng)組成一個(gè)整體文件系統(tǒng)。

緒論1.5分布計(jì)算系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)從訪問控制方面區(qū)分UNIX和其他許多操作系統(tǒng)給每個(gè)用戶賦予一個(gè)唯一的內(nèi)部標(biāo)識(shí)符（UID），以利于訪問控制。

沒有網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)下的情況。這種辦法要求所有要訪問機(jī)器X上的文件的用戶先使用屬于機(jī)器X的用戶名在機(jī)器X上登錄。

有網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)下的情況。在這種辦法中，由網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)對(duì)不同機(jī)器上的UID進(jìn)行變換。

在分布式操作系統(tǒng)下的情況。在分布計(jì)算系統(tǒng)中，對(duì)每個(gè)用戶只設(shè)一個(gè)UID，使用它可以訪問任何機(jī)器，不必經(jīng)過變換。

緒論1.5分布計(jì)算系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是否區(qū)分本地執(zhí)行和遠(yuǎn)程執(zhí)行方面判斷：在沒有網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，用戶要遠(yuǎn)程執(zhí)行一個(gè)程序時(shí)，該用戶先遠(yuǎn)程登錄到一個(gè)遠(yuǎn)程機(jī)器上，然后在那里運(yùn)行作業(yè)。

在有網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，用戶在自己的終端上輸入一個(gè)特殊的命令，指定一個(gè)機(jī)器運(yùn)行一個(gè)程序。如：remotevax4who，這個(gè)命令是讓遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)vax4運(yùn)行程序who。

在分布計(jì)算系統(tǒng)中，用戶執(zhí)行一個(gè)程序時(shí)，只需簡(jiǎn)單的給出要執(zhí)行的程序的程序名和相關(guān)的參數(shù)，并不指出在何處執(zhí)行這個(gè)程序，何處執(zhí)行由操作系統(tǒng)決定。

緒論1.6分布計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)分布計(jì)算系統(tǒng)的分層體系結(jié)構(gòu)

分布計(jì)算系統(tǒng)可以分成若干邏輯層，層與層之間稱為接口，每層有兩個(gè)接口。層所提供的功能還可進(jìn)一步分割成若干模塊，模塊之間也有接口。接口由以下三部分組成：

一套可以見到的抽象對(duì)象(資源)以及對(duì)這些對(duì)象所要求的操作和參數(shù)。一套控制這些操作的合法順序的規(guī)則。操作和參數(shù)所需要的編碼和格式化約定。緒論1.6分布計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)面向進(jìn)程和報(bào)文傳遞的分布計(jì)算系統(tǒng)模型

分布式進(jìn)程通信子層分布式操作系統(tǒng)內(nèi)核C1CmS1S2Sn顧客服務(wù)員C2請(qǐng)求回答請(qǐng)求回答緒論1.6分布計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)分布計(jì)算系統(tǒng)的組成

分布計(jì)算系統(tǒng)由四層組成：第一層是由硬件或固件組成的硬核，第二層是分布式操作系統(tǒng)的內(nèi)核，第三層是分布式操作系統(tǒng)的服務(wù)層，第四層是和用戶有關(guān)的應(yīng)用層。

機(jī)器A機(jī)器B機(jī)器C網(wǎng)絡(luò)緒論1.6分布計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)分布計(jì)算系統(tǒng)的組成

DOS內(nèi)核DOS內(nèi)核DOS內(nèi)核DOS服務(wù)層分布式應(yīng)用

硬核硬核硬核硬件/固件層(硬核)。該層包括處理器、主存、I/O設(shè)備、鍵盤、終端以及用于數(shù)據(jù)采集和物理過程控制的各種硬件設(shè)備。

內(nèi)核的最基本最重要的功能是進(jìn)程通信(IPC)，除此之外，還包括進(jìn)程的同步機(jī)制、進(jìn)程管理、存儲(chǔ)管理和I/O管理等功能。

分布式操作系統(tǒng)的服務(wù)層。這一層的作用是為各種廣泛的應(yīng)用提供一些基本的、共同的服務(wù)，包括實(shí)現(xiàn)基本的資源分配和復(fù)用。

這一層包括和各種應(yīng)用有關(guān)的顧客服務(wù)進(jìn)程。要考慮的主要問題有兩方面：應(yīng)用結(jié)構(gòu)問題和語言問題。

緒論1.6分布計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)基于中間件的分布計(jì)算系統(tǒng)

機(jī)器A機(jī)器B機(jī)器C硬核硬核硬核本地OS本地OS本地OS分布式應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)NOS服務(wù)NOS服務(wù)NOS服務(wù)中間件服務(wù)直接利用網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)提供的服務(wù)編制的應(yīng)用程序很難具有很高的透明度。

中間件的一個(gè)重要目標(biāo)是為應(yīng)用程序隱匿底層平臺(tái)的異構(gòu)性。許多中間件系統(tǒng)提供某種程度的全局服務(wù)集成，并且只為用戶或應(yīng)用程序提供使用這些服務(wù)的接口。

緒論1.6分布計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)中間件模型一般包括如下一些類型：

將任何資源作為文件來對(duì)待。如在Plan9中，所有的資源，包括鍵盤、鼠標(biāo)、硬盤、網(wǎng)絡(luò)接口等等這些I/O設(shè)備都被當(dāng)作文件看待。無論一個(gè)文件是遠(yuǎn)程的還是本地的，在本質(zhì)上是沒有區(qū)別的。因?yàn)橐粋€(gè)文件能夠被幾個(gè)進(jìn)程共享，進(jìn)程通信可以簡(jiǎn)化到對(duì)同一個(gè)文件訪問的問題。

以分布式文件系統(tǒng)(DFS—DistributedFileSystems)為中心的中間件模型。這種模型類似于第一種模型，但并不像Plan9那樣嚴(yán)格。在許多情況下，這種中間件實(shí)際上只在支持傳統(tǒng)文件的分布透明性方面比網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)前進(jìn)了一步。緒論1.6分布計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)基于遠(yuǎn)程過程調(diào)用(RPC—RemoteProcedureCall)的中間件模型。這種模型主要集中在隱匿網(wǎng)絡(luò)通信，隱匿網(wǎng)絡(luò)通信的方式是允許一個(gè)進(jìn)程調(diào)用在一個(gè)遠(yuǎn)程機(jī)器上實(shí)現(xiàn)的過程。這個(gè)過程調(diào)用似乎就發(fā)生在本地，調(diào)用進(jìn)程不必關(guān)心發(fā)生網(wǎng)絡(luò)通信。

基于分布式對(duì)象(DistributedObjects)的中間件模型。一個(gè)分布式對(duì)象往往是在擁有該對(duì)象的一個(gè)機(jī)器上實(shí)現(xiàn)，而它的接口在許多其他的機(jī)器上可用。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程引用一個(gè)方法時(shí)，進(jìn)程所在機(jī)器上的接口將此引用轉(zhuǎn)換成一個(gè)報(bào)文傳送給對(duì)應(yīng)的對(duì)象，該對(duì)象執(zhí)行所請(qǐng)求的方法并回送結(jié)果。同RPC的情況一樣，進(jìn)程完全可以不關(guān)心網(wǎng)絡(luò)通信的細(xì)節(jié)。

中間件模型一般包括如下一些類型：

緒論1.6分布計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)基于分布式文檔(DistributedDocuments)的中間件模型。如在Web模型中，信息被組織成文檔，每個(gè)文檔透明地存放在某個(gè)機(jī)器上，文檔里包含有一些指向其他文檔的鏈接(link)。通過一個(gè)鏈接，這個(gè)鏈接所指定的文檔會(huì)被從它存放的位置取到用戶的機(jī)器上并顯示到用戶的顯示器上。中間件模型一般包括如下一些類型：

緒論1.6分布計(jì)算系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)分布計(jì)算系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題

各層或很多層所共有的設(shè)計(jì)問題：命名問題。標(biāo)識(shí)符代表一個(gè)對(duì)象，在保護(hù)、差錯(cuò)控制、資源管理、資源定位、資源共享、用簡(jiǎn)單對(duì)象創(chuàng)建較復(fù)雜對(duì)象時(shí)，都要用到標(biāo)識(shí)符。整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)層次上也都使用標(biāo)識(shí)符，最低層的標(biāo)識(shí)符就是機(jī)器地址。名字常在局部意義上使用，也有的名字在整個(gè)系統(tǒng)中是唯一的，這叫全局命名。命名直接影響透明性。

差錯(cuò)控制。在系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)層次上都要檢測(cè)差錯(cuò)，并使系統(tǒng)從差錯(cuò)狀態(tài)恢復(fù)到正確狀態(tài)。不可能只使用一種差錯(cuò)控制機(jī)構(gòu)來解決所有層的問題。分布計(jì)算系統(tǒng)還產(chǎn)生一些特殊問題，如：名字可能重復(fù)使用；報(bào)文延遲、報(bào)文差錯(cuò)和系統(tǒng)故障