網(wǎng)絡(luò)的分布式系統(tǒng)

1、分布式系統(tǒng)（distributed system）是建立在網(wǎng)絡(luò)之上的軟件系統(tǒng)。正是因?yàn)檐浖奶匦?，所以分布式系統(tǒng)具有高度的內(nèi)聚性和透明性。因此，網(wǎng)絡(luò)和分布式系統(tǒng)之間的區(qū)別更多的在于高層軟件（特別是操作系統(tǒng)），而不是硬件。內(nèi)聚性是指每一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)分布節(jié)點(diǎn)高度自治，有本地的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。透明性是指每一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)分布節(jié)點(diǎn)對(duì)用戶的應(yīng)用來說都是透明的，看不出是本地還是遠(yuǎn)程。在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，用戶感覺不到數(shù)據(jù)是分布的，即用戶不須知道關(guān)系是否分割、有無副本、數(shù)據(jù)存于哪個(gè)站點(diǎn)以及事務(wù)在哪個(gè)站點(diǎn)上執(zhí)行等。目錄1詳細(xì)信息2專業(yè)測(cè)評(píng)分布式操作系統(tǒng)分布式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言分布式文件系統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)分布式郵件系統(tǒng)3應(yīng)用

2、和標(biāo)準(zhǔn)4分布式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)分布式系統(tǒng)與集中式系統(tǒng)相比較而言的優(yōu)點(diǎn)分布式系統(tǒng)與獨(dú)立PC機(jī)相比較的優(yōu)點(diǎn)5分布式系統(tǒng)的缺點(diǎn)6分布式系統(tǒng)的應(yīng)用并行和高性能應(yīng)用容錯(cuò)應(yīng)用固有的分布式應(yīng)用7分布式系統(tǒng)的測(cè)試分布式系統(tǒng)壓力測(cè)試與性能測(cè)試分布式系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試8分布式系統(tǒng)目標(biāo)1詳細(xì)信息編輯在一個(gè)分布式系統(tǒng)中，一組獨(dú)立的計(jì)算機(jī)展現(xiàn)給用戶的是一個(gè)統(tǒng)一的整體，就好像是一個(gè)系統(tǒng)似的。系統(tǒng)擁有多種通用的物理和邏輯資源，可以動(dòng)態(tài)的分配任務(wù)，分散的物理和邏輯資源通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交換。系統(tǒng)中存在一個(gè)以全局的方式管理計(jì)算機(jī)資源的分布式操作系統(tǒng)。通常，對(duì)用戶來說，分布式系統(tǒng)只有一個(gè)模型或范型。在操作系統(tǒng)之上有一層軟件中間件（mi

3、ddleware）負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)這個(gè)模型。一個(gè)著名的分布式系統(tǒng)的例子是萬維網(wǎng)（World Wide Web），在萬維網(wǎng)中，所有的一切看起來就好像是一個(gè)文檔（Web頁(yè)面）一樣。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，這種統(tǒng)一性、模型以及其中的軟件都不存在。用戶看到的是實(shí)際的機(jī)器，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)并沒有使這些機(jī)器看起來是統(tǒng)一的。如果這些機(jī)器有不同的硬件或者不同的操作系統(tǒng)，那么，這些差異對(duì)于用戶來說都是完全可見的。如果一個(gè)用戶希望在一臺(tái)遠(yuǎn)程機(jī)器上運(yùn)行一個(gè)程序，那么，他必須登陸到遠(yuǎn)程機(jī)器上，然后在那臺(tái)機(jī)器上運(yùn)行該程序。分布式系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的共同點(diǎn)是：多數(shù)分布式系統(tǒng)是建立在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之上的，所以分布式系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在物理結(jié)構(gòu)上是基

4、本相同的。他們的區(qū)別在于：分布式操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是不同的，這決定了他們?cè)诮Y(jié)構(gòu)、工作方式和功能上也不同。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)要求網(wǎng)絡(luò)用戶在使用網(wǎng)絡(luò)資源時(shí)首先必須了解網(wǎng)絡(luò)資源，網(wǎng)絡(luò)用戶必須知道網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)計(jì)算機(jī)的功能與配置、軟件資源、網(wǎng)絡(luò)文件結(jié)構(gòu)等情況，在網(wǎng)絡(luò)中如果用戶要讀一個(gè)共享文件時(shí)，用戶必須知道這個(gè)文件放在哪一臺(tái)計(jì)算機(jī)的哪一個(gè)目錄下；分布式操作系統(tǒng)是以全局方式管理系統(tǒng)資源的，它可以為用戶任意調(diào)度網(wǎng)絡(luò)資源，并且調(diào)度過程是“透明”的。當(dāng)用戶提交一個(gè)作業(yè)時(shí)，分布式操作系統(tǒng)能夠根據(jù)需要在系統(tǒng)中選擇最合適的處理器，將用戶的作業(yè)提交到該處理程序，在處理器完成作業(yè)后，將結(jié)果傳給用戶。在這個(gè)過程中，用

5、戶并不會(huì)意識(shí)到有多個(gè)處理器的存在，這個(gè)系統(tǒng)就像是一個(gè)處理器一樣。2專業(yè)測(cè)評(píng)編輯分布式軟件系統(tǒng)(Distributed Software Systems)是支持分布式處理的軟件系統(tǒng),是在由通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的多處理機(jī)體系結(jié)構(gòu)上執(zhí)行任務(wù)的系統(tǒng)。它包括分布式操作系統(tǒng)、分布式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言及其編譯(解釋)系統(tǒng)、分布式文件系統(tǒng)和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等。分布式操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理分布式處理系統(tǒng)資源和控制分布式程序運(yùn)行。它和集中式操作系統(tǒng)的區(qū)別在于資源管理、進(jìn)程通信和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等方面。分布式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言用于編寫運(yùn)行于分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的分布式程序。一個(gè)分布式程序由若干個(gè)可以獨(dú)立執(zhí)行的程序模塊組成，它們分布于一個(gè)分布式處理系統(tǒng)

6、的多臺(tái)計(jì)算機(jī)上被同時(shí)執(zhí)行。它與集中式的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言相比有三個(gè)特點(diǎn)：分布性、通信性和穩(wěn)健性。分布式文件系統(tǒng)具有執(zhí)行遠(yuǎn)程文件存取的能力,并以透明方式對(duì)分布在網(wǎng)絡(luò)上的文件進(jìn)行管理和存取。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)由分布于多個(gè)計(jì)算機(jī)結(jié)點(diǎn)上的若干個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成,它提供有效的存取手段來操縱這些結(jié)點(diǎn)上的子數(shù)據(jù)庫(kù)。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)在使用上可視為一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫(kù),而實(shí)際上它是分布在地理分散的各個(gè)結(jié)點(diǎn)上。當(dāng)然,分布在各個(gè)結(jié)點(diǎn)上的子數(shù)據(jù)庫(kù)在邏輯上是相關(guān)的。分布式郵件系統(tǒng)分布式郵件系統(tǒng)的部署設(shè)計(jì)，即同一域名下，跨地域部署的郵件系統(tǒng)。適用 于在各地設(shè)有分部的政府機(jī)構(gòu)或者大型集團(tuán)，有效管理各地的人員結(jié)構(gòu)，同時(shí)提高了郵件服務(wù)器應(yīng)用效率

7、。1 分布式郵件系統(tǒng)由多個(gè)數(shù)據(jù)中心組成，大量分支機(jī)構(gòu)或較小的分散站點(diǎn)與數(shù)據(jù)中心的連接。分支機(jī)構(gòu)需要建立自己的郵件服務(wù)器，來加快處理當(dāng)?shù)胤种C(jī)構(gòu)的郵件。承載相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理量。以提高郵件處理能力，郵件收發(fā)速度，郵件功能模塊化。分布式部署方案適合以下情況1、公司有不同分支機(jī)構(gòu)或較小的分散站點(diǎn)與公司總部的網(wǎng)絡(luò)連接通常是低帶寬、高滯后或不可靠的。2、公司總部網(wǎng)絡(luò)無法處理中心位置的服務(wù)流量。3、分支機(jī)構(gòu)有自己的服務(wù)器、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、域控制器和系統(tǒng)管理員，包含數(shù)目不定的用戶。4、用戶要求有更快的郵箱訪問速度、更佳的用戶體驗(yàn)和可用性。5、郵箱用戶數(shù)量大，并發(fā)線程多6、對(duì)于安全要求高，需要把郵件服務(wù)器不同的功能分開

8、部署。分布式郵件系統(tǒng)方案情況1、異地同域名分布式此方案適用于集團(tuán)郵件系統(tǒng)，各個(gè)下屬子公司為了提高郵件收發(fā)速度，降低郵件負(fù)載而提出的方案。分為同域名不同用戶數(shù)分布式和同域名同用戶數(shù)分布式2、功能分布式郵件負(fù)載比較重，對(duì)于某一些功能要求比較高，需要郵件服務(wù)器功能分開部署的客戶。3、用戶分布式郵箱用戶數(shù)巨大，單機(jī)郵件服務(wù)器無法承載，服務(wù)器做集群。-分布式系統(tǒng)，最簡(jiǎn)單的例子是Browser-Server結(jié)構(gòu)，這兩者結(jié)合起來就成了最簡(jiǎn)單的分布式系統(tǒng)，或者可以這樣理解：基于網(wǎng)絡(luò)的軟件系統(tǒng)大多都是分布式系統(tǒng)，只不過在系統(tǒng)的復(fù)雜程度上有所區(qū)別而已。3應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn)編輯分布式系統(tǒng)被用在許多不同類型的應(yīng)用中。以下我們

9、列出了一些應(yīng)用。對(duì)這些應(yīng)用而言，使用分布式系統(tǒng)要比其他體系結(jié)構(gòu)如處理機(jī)和共享存儲(chǔ)器多處理機(jī)更優(yōu)越：并行和高性能應(yīng)用原則上，并行應(yīng)用也可以在共享存儲(chǔ)器多處理機(jī)上運(yùn)行，但共享存儲(chǔ)器系統(tǒng)不能很好地?cái)U(kuò)大規(guī)模以包括大量的處理機(jī)。HPCC（高性能計(jì)算和通信）應(yīng)用一般需要一個(gè)可伸縮的設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)取決于分布式處理。容錯(cuò)應(yīng)用因?yàn)槊總€(gè)P E是自治的，所以分布式系統(tǒng)更加可靠。一個(gè)單元或資源（軟件或硬件）的故障不影響其他資源的正常功能。固有的分布式應(yīng)用許多應(yīng)用是固有分布式的。這些應(yīng)用是突發(fā)模式（burstmode）而非批量模式（bulk mode）。這方面的實(shí)例有事務(wù)處理和Internet Javad,程序。這些應(yīng)

10、用的性能取決于吞吐量（事務(wù)響應(yīng)時(shí)間或每秒完成的事務(wù)數(shù)）而不是一般多處理機(jī)所用的執(zhí)行時(shí)間。對(duì)于一組用戶而言， 分布式系統(tǒng)有一個(gè)特別的應(yīng)用稱為計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作（Computer Supported Cooperative Working，CSCW）或群件（groupware）， 支持用戶協(xié)同工作。另一個(gè)應(yīng)用是分布式會(huì)議， 即通過物理的分布式網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電子會(huì)議。同樣，多媒體遠(yuǎn)程教學(xué)也是一個(gè)類似的應(yīng)用。由于在不同的平臺(tái)上如：Pc、工作站、局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)上可獲得非常多樣的應(yīng)用，用戶希望能超出他fliP c的限制以獲得更廣泛的特實(shí)用、功能和性能。不同網(wǎng)絡(luò)和環(huán)境（包括分布式系統(tǒng)環(huán)境）下的q 操作性變得越來

11、越重要。為了達(dá)到互操作性，用戶需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的分布式計(jì)算環(huán)境，在這個(gè)環(huán)境里，所有系統(tǒng)和資源都可用。DCE（分布式計(jì)算環(huán)境）是OSF（開放系統(tǒng)基金會(huì)）開發(fā)的分布式計(jì)算技術(shù)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)集。它提供保護(hù)和控制對(duì)數(shù)據(jù)訪問的安全服務(wù)、容易尋找分布式資源的名字服務(wù)、以及高度可伸縮的模型用于組織極為分散的用戶、服務(wù)和數(shù)據(jù)。D C E可在所有主要的計(jì)算平臺(tái)上運(yùn)行， 并設(shè)計(jì)成支持異型硬件和軟件環(huán)境下的分布式應(yīng)用。DCE已經(jīng)被包括TRANSVARL在內(nèi)的一些r一商實(shí)現(xiàn)。TRANSVARL是最早的多廠商組（multi vendor team）的成員之一，它提出的建議已成為DCE體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。在中可以找到利用DCE開發(fā)分

12、布式應(yīng)用的指南。具有標(biāo)準(zhǔn)接口和協(xié)議的系統(tǒng)也叫做開放系統(tǒng)。一些其它標(biāo)準(zhǔn)基于一個(gè)特別的模型，比如CORBA（公用對(duì)象請(qǐng)求代理程序體系結(jié)構(gòu)），它是由OMG （對(duì)象管理組）和多計(jì)算機(jī)廠商聯(lián)盟開發(fā)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。CORBA使用面向?qū)ο竽Ｐ蛯?shí)現(xiàn)分布式系統(tǒng)中的透明服務(wù)請(qǐng)求。工業(yè)界有自己的標(biāo)準(zhǔn)，比如微軟的分布式構(gòu)件對(duì)象模型（DCOM）和Sun Microsystem公司的Java Beans。4分布式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)編輯分布式系統(tǒng)與集中式系統(tǒng)相比較而言的優(yōu)點(diǎn)系 統(tǒng)傾向于分布式發(fā)展潮流的真正驅(qū)動(dòng)力是經(jīng)濟(jì)。25年前，計(jì)算機(jī)權(quán)威和評(píng)論家Herb Grosch指出CPU的計(jì)算能力與它的價(jià)格的平方成正比，后來成為Grosch定理

13、。也就是說如果你付出兩倍的價(jià)錢，就能獲得四倍的性能。這一論斷與當(dāng) 時(shí)的大型機(jī)技術(shù)非常吻合，因而使得許多機(jī)構(gòu)都盡其所能購(gòu)買最大的單個(gè)大型機(jī)。隨著微處理機(jī)技術(shù)的發(fā)展，Grosch定理不再適用了?，F(xiàn)在人們只需花幾百美元就能買到一個(gè)CPU芯片，這個(gè)芯片每 秒鐘執(zhí)行的指令比80年代最大的大型機(jī)的處理機(jī)每秒鐘所執(zhí)行的指令還多。如果你愿意付出兩倍的價(jià)錢，將得到同樣的CPU，但它卻以更高的時(shí)鐘速率運(yùn)行。因 此，最節(jié)約成本的辦法通常是在一個(gè)系統(tǒng)中使用集中在一起的大量的廉價(jià)CPU。所以，傾向于分布式系統(tǒng)的主要原因是它可以潛在地得到比單個(gè)的大型集中式系統(tǒng) 好得多的性價(jià)比。實(shí)際上，分布式系統(tǒng)是通過較低廉的價(jià)格來實(shí)現(xiàn)相

14、似的性能的。與這一觀點(diǎn)稍有不同的是，我們發(fā)現(xiàn)微處理機(jī)的集合不僅能產(chǎn)生比單個(gè)大型主機(jī)更好的性能價(jià)格比，而且還能產(chǎn)生單個(gè)大型 主機(jī)無論如何都不能達(dá)到的絕對(duì)性能。例如，按目前的技術(shù)，我們能夠用10,000個(gè)現(xiàn)代CPU芯片組成一個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)CPU芯片以50 MIPS（每秒百萬指令）的速率運(yùn)行，那么整個(gè)系統(tǒng)的性能就是500,000 MIPS。而如果單個(gè)處理機(jī)（即CPU）要達(dá)到這一性能，就必需在210-12 秒（2 微微秒，0.002納秒）的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行一條指令，然而沒有一個(gè)現(xiàn)存的計(jì)算機(jī)能接近這個(gè)速度，從理論上和工程上考慮都認(rèn)為能達(dá)到這一要求的計(jì)算機(jī)都是不可能 存在的。理論上，愛因斯坦的相對(duì)論指出光的傳播速

15、度最快，它能在2 微微秒內(nèi)傳播0.6毫米。實(shí)際上，一個(gè)包含于邊長(zhǎng)為0.6 毫米大小的立方體內(nèi)的具有上面所說的計(jì)算速度的計(jì)算機(jī)產(chǎn)生大量的熱量就能將它自己立即熔掉。所以，無論是要以低價(jià)格獲得普通的性能還是要以較高的價(jià)格獲得 極高的性能，分布式系統(tǒng)都能夠滿足。另一方面，一些作者對(duì)分布式系統(tǒng)和并行系統(tǒng)進(jìn)行了區(qū)分。他們認(rèn)為分布式系統(tǒng)是設(shè)計(jì)用來允許眾多用戶一起工作的，而并 行系統(tǒng)的唯一目標(biāo)就是以最快的速度完成一個(gè)任務(wù)，就像我們的速度為500,000 MIPS的計(jì)算機(jī)那樣。我們認(rèn)為，上述的區(qū)別是難以成立的，因?yàn)閷?shí)際上這兩個(gè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域是統(tǒng)一的。我們更愿意在最廣泛的意義上使用“分布式系統(tǒng)”一詞來表示 任何一個(gè)有多

16、個(gè)互連的CPU協(xié)同工作的系統(tǒng)。建立分布式系統(tǒng)的另一原因在于一些應(yīng)用本身是分布式的。一個(gè)超級(jí)市場(chǎng)連鎖店可能有許多分店，每個(gè)商店都需要采購(gòu)當(dāng)?shù)?生產(chǎn)的商品（可能來自本地的農(nóng)場(chǎng)）、進(jìn)行本地銷售，或者要對(duì)本地的哪些蔬菜因時(shí)間太長(zhǎng)或已經(jīng)腐爛而必須扔掉作出決定。因此，每個(gè)商店的本地計(jì)算機(jī)能明了存 貨清單是有意義的，而不是集中于公司總部。畢竟，大多數(shù)查詢和更新都是在本地進(jìn)行的。然而，連鎖超級(jí)市場(chǎng)的高層管理者也會(huì)不時(shí)地想要了解他們目前還有多少 甘藍(lán)。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的一種途徑就是將整個(gè)系統(tǒng)建設(shè)成對(duì)于應(yīng)用程序來說就像一臺(tái)計(jì)算機(jī)一樣，但是在實(shí)現(xiàn)上它是分布的，像我們前面所描述的一個(gè)商店有一臺(tái)機(jī) 器。這就是一個(gè)商業(yè)分布式

17、系統(tǒng)。另一種固有的分布式系統(tǒng)是通常被稱為計(jì)算機(jī)支持下的協(xié)同工作系統(tǒng)（CSCW，Computer Supported Cooperative Work）。在這個(gè)系統(tǒng)中，一組相互之間在物理上距離較遠(yuǎn)的人員可以一起進(jìn)行工作，例如，寫出同一份報(bào)告。就計(jì)算機(jī)工業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì)來說，人們可以很容 易的想像出一個(gè)全新領(lǐng)域-計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同游戲（CSCG：Computer Supported Cooperative Games）。在這個(gè)游戲中，不在同一地方的游戲者可以實(shí)時(shí)的玩游戲。你可以想像，在一個(gè)多維迷宮中玩電子捉迷藏，甚至是一起玩一場(chǎng)電子空戰(zhàn)，每個(gè)人操縱 自己的本地飛行模擬器去試著擊落別的游戲者，每個(gè)游戲

18、者的屏幕上都顯示出其飛機(jī)外的情況，包括其它飛入它的視野的飛機(jī)。同集中式系統(tǒng)相比較，分布式系統(tǒng)的另一個(gè)潛在的優(yōu)勢(shì)在于它的高可靠性。通過把工作負(fù)載分散到眾多的機(jī)器上，單個(gè)芯片 故障最多只會(huì)使一臺(tái)機(jī)器停機(jī)，而其它機(jī)器不會(huì)受任何影響。理想條件下，某一時(shí)刻如果有5%的計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)將仍能繼續(xù)工作，只不過損失5%的性能。 對(duì)于關(guān)鍵性的應(yīng)用，如核反應(yīng)堆或飛機(jī)的控制系統(tǒng)，采用分布式系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)主要是考慮到它可以獲得高可靠性。最后，漸增式的增長(zhǎng)方式也是分布式系統(tǒng)優(yōu)于集中式系統(tǒng)的一個(gè)潛在的重要的原因。通常，一個(gè)公司會(huì)買一臺(tái)大型主機(jī)來完 成所有的工作。而當(dāng)公司繁榮擴(kuò)充、工作量就會(huì)增大，當(dāng)其增大到某一程度時(shí)，這個(gè)

19、主機(jī)就不能再勝任了。僅有的解決辦法是要么用更大型的機(jī)器（如果有的話）代 替現(xiàn)有的大型主機(jī)，要么再增加一臺(tái)大型主機(jī)。這兩種作法都會(huì)引起公司運(yùn)轉(zhuǎn)混亂。相比較之下，如果采用分布式系統(tǒng)，僅給系統(tǒng)增加一些處理機(jī)就可能解決這個(gè)問 題，而且這也允許系統(tǒng)在需求增長(zhǎng)的時(shí)候逐漸進(jìn)行擴(kuò)充。表1-1中總結(jié)了以上這些優(yōu)點(diǎn)。項(xiàng)目描述經(jīng)濟(jì)微處理機(jī)提供了比大型主機(jī)更好的性能價(jià)格比速度分布式系統(tǒng)總的計(jì)算能力比單個(gè)大型主機(jī)更強(qiáng)固有的分布性一些應(yīng)用涉及到空間上分散的機(jī)器可靠性如果一個(gè)機(jī)器崩潰,整個(gè)系統(tǒng)還可以運(yùn)轉(zhuǎn)漸增計(jì)算能力可以逐漸有所增加從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來看，主要的驅(qū)動(dòng)力將是大量個(gè)人計(jì)算機(jī)的存在和人們共同工作與信息共享的需要，這種信息

20、共享必需是以一種方便的形式進(jìn)行的，而不受地理或人員、數(shù)據(jù)，機(jī)器的物理分布的影響。分布式系統(tǒng)與獨(dú)立PC機(jī)相比較的優(yōu)點(diǎn)既 然使用微處理機(jī)是一種節(jié)省開支的辦法，那么為什么不給每個(gè)人一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)，讓他們各自獨(dú)立地工作呢？一則，許多用戶需要共享數(shù)據(jù)。例如，機(jī)票預(yù)訂處的工 作人員需要訪問存儲(chǔ)航班以及現(xiàn)有座位信息的主數(shù)據(jù)庫(kù)。假如給每個(gè)工作人員都備份整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，那么在實(shí)際中這是無法工作的，因?yàn)闆]有人知道其他工作人員已經(jīng) 賣出了哪些座位。共享的數(shù)據(jù)是上例和許多其它應(yīng)用的基礎(chǔ)，所以計(jì)算機(jī)間必須互連。而計(jì)算機(jī)互連就產(chǎn)生了分布式系統(tǒng)。共享并不只是僅僅涉及數(shù)據(jù)。昂貴的外設(shè)，例如彩色激光打印機(jī)，照相排版機(jī)以及大型存儲(chǔ)設(shè)

21、備（如自動(dòng)光盤點(diǎn)唱機(jī)）都是共享資源。把一組孤立的計(jì)算機(jī)連成一個(gè)分布式系統(tǒng)的第三個(gè)原因是它可以增強(qiáng)人與人之間的溝通，電子郵件比信件、電話和傳真有更多的誘人之處。它比信件快的多，不像電話需要兩人同時(shí)都在，也不像傳真，它所產(chǎn)生的文件可在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行編輯、重排和存儲(chǔ)，也可以由文本處理程序來處理。最后，分布式系統(tǒng)可能比給每個(gè)用戶一個(gè)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)更靈活。盡管一種可能的模式是給每個(gè)人一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)并把它們通 過LAN聯(lián)在一起，但這種方式并不是唯一的。另外還存在一種模式是將個(gè)人計(jì)算機(jī)和共享計(jì)算機(jī)混合連接在一起（這些機(jī)器的型號(hào)可能并不完全相同），使工作能 夠在最合適的計(jì)算機(jī)上完成，而并不總是在自己的計(jì)算機(jī)上完成

22、。這種方式可以使工作負(fù)荷能更有效地在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行分配。系統(tǒng)中某些計(jì)算機(jī)的失效也可以通 過使其工作在其它計(jì)算機(jī)上進(jìn)行而得到補(bǔ)償。表1-2總結(jié)了以上所介紹的各點(diǎn)。項(xiàng)目描述數(shù)據(jù)共享允許多個(gè)用戶訪問一個(gè)公共的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)備共享允許多個(gè)用戶共享昂貴的外圍設(shè)備(如彩色打印機(jī))通信使得人們之間的通信更加容易,如通過電子郵件靈活性用最有效的方式將工作負(fù)荷分配到可用的機(jī)器上5分布式系統(tǒng)的缺點(diǎn)編輯盡管分布式系統(tǒng)有許多優(yōu)點(diǎn)，但也有缺點(diǎn)。本節(jié)就將指出其中的一些缺點(diǎn)。我們前面已經(jīng)提到了最棘手的問題：軟件。就目 前的最新技術(shù)發(fā)展水平，我們?cè)谠O(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)及使用分布式系統(tǒng)上都沒有太多的經(jīng)驗(yàn)。什么樣的操作系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和應(yīng)用

23、適合這一系統(tǒng)呢？用戶對(duì)分布式系統(tǒng)中 分布式處理又應(yīng)該了解多少呢？系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)做多少而用戶又應(yīng)當(dāng)做多少呢？專家們的觀點(diǎn)不一（這并不是因?yàn)閷＜覀兣c眾不同，而是因?yàn)閷?duì)于分布式系統(tǒng)他們也很少涉 及）。隨著更多的研究的進(jìn)行，這些問題將會(huì)逐漸減少。但是目前我們不應(yīng)該低估這個(gè)問題。第二個(gè)潛在的問題是通信網(wǎng)絡(luò)。由于它會(huì)損失信息，所以就需要專門的軟件進(jìn)行恢復(fù)。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)還會(huì)產(chǎn)生過載。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù) 載趨于飽和時(shí)，必須對(duì)它進(jìn)行改造替換或加入另外一個(gè)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容。在這兩種情況下，一個(gè)或多個(gè)建筑中的某些部分必須花費(fèi)很高的費(fèi)用進(jìn)行重新布線，或者更換網(wǎng)絡(luò) 接口板（例如用光纖）。一旦系統(tǒng)依賴于網(wǎng)絡(luò)，那么網(wǎng)絡(luò)的信息丟失或飽和將會(huì)抵消我們通

24、過建立分布式系統(tǒng)所獲得的大部分優(yōu)勢(shì)。最后，上面我們作為優(yōu)點(diǎn)來描述的數(shù)據(jù)易于共享性也是具有兩面性的。如果人們能夠很方便地存取整個(gè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，那么 他們同樣也能很方便地存取與他們無關(guān)的數(shù)據(jù)。換句話說，我們經(jīng)常要考慮系統(tǒng)的安全性問題。通常，對(duì)必須絕對(duì)保密的數(shù)據(jù)，使用一個(gè)專用的、不與其它任何機(jī)器 相連的孤立的個(gè)人計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)的方法更可取。而且這個(gè)計(jì)算機(jī)被保存在一個(gè)上鎖的十分安全的房間中，與這臺(tái)計(jì)算相配套的所有軟盤都存放在這個(gè)房間中的一個(gè) 保險(xiǎn)箱中。分布式系統(tǒng)的缺點(diǎn)如表1-3所示。項(xiàng)目描述軟件目前為分布式系統(tǒng)開發(fā)的軟件還很少網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)可能飽和和引起其它的問題安全容易造成對(duì)保密數(shù)據(jù)的訪問表 1-3. 分

25、布式系統(tǒng)的缺點(diǎn)盡管存在這些潛在的問題，許多人還是認(rèn)為分布式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)多于缺點(diǎn)，并且普遍認(rèn)為分布式系統(tǒng)在未來幾年中會(huì)越來越重 要。實(shí)際上，在幾年之內(nèi)許多機(jī)構(gòu)會(huì)將他們的大多數(shù)計(jì)算機(jī)連接到大型分布式系統(tǒng)中，為用戶提供更好、更廉價(jià)和更方便的服務(wù)。而在十年之后，中型或大型商業(yè)或 其它機(jī)構(gòu)中可能將不再存在一臺(tái)孤立的計(jì)算機(jī)了。6分布式系統(tǒng)的應(yīng)用編輯 分布式系統(tǒng)被用在許多不同類型的應(yīng)用中。以下我們列出了一些應(yīng)用。對(duì)這些應(yīng)用而言，使用分布式系統(tǒng)要比其他體系結(jié)構(gòu)如處理機(jī)和共享存儲(chǔ)器多處理機(jī)更優(yōu)越：并行和高性能應(yīng)用原則上，并行應(yīng)用也可以在共享存儲(chǔ)器多處理機(jī)上運(yùn)行，但共享存儲(chǔ)器系統(tǒng)不能很好地?cái)U(kuò)大規(guī)模以包括大量的處理機(jī)

26、。HPCC(高性能計(jì)算和通信)應(yīng)用一般需要一個(gè)可伸縮的設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)取決于分布式處理。容錯(cuò)應(yīng)用因?yàn)槊總€(gè)P E是自治的，所以分布式系統(tǒng)更加可靠。一個(gè)單元或資源(軟件或硬件)的故障不影響其他資源的正常功能。固有的分布式應(yīng)用許多應(yīng)用是固有分布式的。這些應(yīng)用是突發(fā)模式(burstmode)而非批量模式(bulk mode)。這方面的實(shí)例有事務(wù)處理和Internet Javad,程序。這些應(yīng)用的性能取決于吞吐量(事務(wù)響應(yīng)時(shí)陽(yáng)J或每秒完成的事務(wù)數(shù))而不是一般多處理機(jī)所用的執(zhí)行時(shí)間。對(duì)于一組用戶而言， 分布式系統(tǒng)有一個(gè)特別的應(yīng)用稱為計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作(computer supported Cooperat

27、i veworking，CSCW)或群件(groupware)， 支持用戶協(xié)同工作。另一個(gè)應(yīng)用是分布式會(huì)議， 即通過物理的分布式網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電子會(huì)議。同樣，多媒體遠(yuǎn)程教學(xué)也是一個(gè)類似的應(yīng)用。由于在不同的平臺(tái)上如：Pc、工作站、局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)上可獲得非常多樣的 應(yīng)用，用戶希望能超出他fliP c的限制以獲得更廣泛的特十牛、功能和性能。不同網(wǎng)絡(luò)和環(huán)境(包括分布式系統(tǒng)環(huán)境)下的q 操作性變得越來越重要。為了達(dá)到互操作性，用戶需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的分布式計(jì)算環(huán)境，在這個(gè)環(huán)境里，所有系統(tǒng)和資源都可用。DCE (分布式計(jì)算環(huán)境)是OSF (開放系統(tǒng)基金會(huì))開發(fā)的分布式計(jì)算技術(shù)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)集。它提供保護(hù)和控制對(duì)數(shù)據(jù)訪問的

28、安全服務(wù)、容易尋找分布式資源的名字服務(wù)、以及高度可伸縮的模型用于 組織極為分散的用戶、服務(wù)和數(shù)據(jù)。D C E可在所有主要的計(jì)算平臺(tái)上運(yùn)行， 并設(shè)計(jì)成支持異型硬件和軟件環(huán)境下的分布式應(yīng)用。DCE已經(jīng)被包括TRANSVARL在內(nèi)的一些r一商實(shí)現(xiàn)。TRANSVARL是最早的多廠商組(multi vendor team)的成員之一，它提出的建議已成為DC E體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。在中可以找到利用DCE開發(fā)分布式應(yīng)用的指南。具有標(biāo)準(zhǔn)接口和協(xié)議的系統(tǒng)也叫做開放系統(tǒng)。一些其它標(biāo)準(zhǔn)基于一個(gè)特別的模型，比如 CORBA (公用對(duì)象請(qǐng)求代理程序體系結(jié)構(gòu))，它是由OMG (對(duì)象管理組)和多計(jì)算機(jī)廠商聯(lián)盟開發(fā)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。C

29、ORBA使用面向?qū)ο竽Ｐ蛯?shí)現(xiàn)分布式系統(tǒng)中的透明服務(wù)請(qǐng)求。工業(yè)界有自己的標(biāo)準(zhǔn)，比如微軟的分布式構(gòu) 件對(duì)象模型(DCOM)和Sun Microsystem公司的Java Beans。7分布式系統(tǒng)的測(cè)試編輯 在測(cè)試執(zhí)行過程中，對(duì)測(cè)試結(jié)果的分析是一個(gè)需要進(jìn)行深入思考的重點(diǎn)問題。分布式系統(tǒng)測(cè)試的重點(diǎn)在于對(duì)后端服務(wù)器集群的測(cè)試，而判定系統(tǒng)中是否存在Bug則是我們需要解決的重要問題。那么應(yīng)該如何確定是否存在Bug呢？對(duì)于測(cè)試結(jié)果的分析，我們通常觀察下面幾種情況。觀察前端應(yīng)用的返回結(jié)果。這里需要分兩種情況來考慮：第一，按照前端應(yīng)用業(yè)務(wù)功能點(diǎn)及流程進(jìn)行操作，觀察返回結(jié)果是否符合業(yè)務(wù)方的需求預(yù)期；第二，操作后端的

30、服務(wù)器（通常是重啟、宕機(jī)、斷網(wǎng)等操作），觀察前端應(yīng)用的返回結(jié)果是否符合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求。分析服務(wù)器日志。在功能測(cè)試過程中，當(dāng)我們?cè)趩?dòng)服務(wù)器的時(shí)候，需要將日志級(jí)別定義為Debug級(jí)別（最低級(jí)別）。 這樣做的主要目的是為了能便于測(cè)試工程師來分析日志和定位問題。為了能更好地定位問題，常常需要在服務(wù)器程序代碼中進(jìn)行日志打樁，把程序中的一些重要數(shù)據(jù) 通過日志的方式展現(xiàn)出來。通常情況下，我們需要對(duì)日志的格式進(jìn)行約定，在日志行中增加一些關(guān)鍵字來進(jìn)行分類，這將便于測(cè)試工程師進(jìn)行日志分析，也有利于開 展分布式系統(tǒng)的自動(dòng)化測(cè)試。另外，值得注意的是，我們盡可能地將打樁代碼放在Debug代碼中，避免影響系統(tǒng)代碼，引入

31、新問題。分析操作系統(tǒng)的一些重要信息。我們測(cè)試的分布式系統(tǒng)絕大多數(shù)是基于Linux操作系統(tǒng)開發(fā)的，在測(cè)試的過程中，除了 詳細(xì)分析程序日志以外，還需要對(duì)操作系統(tǒng)的一些重要數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，從而來診斷服務(wù)器程序是否存在異常。以Linux操作系統(tǒng)為例，我們常常會(huì)使用 top命令、netstat命令及sar命令來查看操作系統(tǒng)的一些數(shù)據(jù)信息。例如，可以通過netstat命令檢查服務(wù)器程序是否正確地監(jiān)聽了指定的端口 等。借助其他分析工具。例如，如何判斷服務(wù)器程序是否產(chǎn)生了內(nèi)存泄漏？通常需要借助于內(nèi)存檢測(cè)工具來進(jìn)行分析。在 Linux環(huán)境下，我們常用Valgrind來進(jìn)行內(nèi)存檢測(cè)。這是一款非常好用、功能強(qiáng)大的分析工具，可以幫助測(cè)試或者開發(fā)工程師快速發(fā)現(xiàn)很多隱藏的程序 Bug，尤其是在內(nèi)存檢測(cè)方面（同時(shí)它還具有很多其他優(yōu)秀的功能，讀者可以自己查看官網(wǎng)中的使用手冊(cè)）。分布式系統(tǒng)壓力測(cè)試與性能測(cè)試對(duì)于分布式系統(tǒng)而言，壓力測(cè)試和性能測(cè)試非常重要。在進(jìn)行壓力測(cè)試和性能測(cè)試的時(shí)候，可能會(huì)碰到下面一些難點(diǎn)。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。如何準(zhǔn)備海量的測(cè)試數(shù)據(jù)并保證模擬數(shù)據(jù)的真實(shí)性？以一個(gè)分布式的文件系統(tǒng)為例，預(yù)先存入100GB的數(shù)據(jù) 還是存入100TB的數(shù)據(jù)、存入的文件是大小基本一致差別不大還是各不相同甚至差異很大（例如，從幾十字節(jié)至幾十兆字節(jié)不等），這些因素對(duì)于分布式系統(tǒng)的 性能影響是