網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與分布式系統(tǒng)

...v.網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與分布式系統(tǒng)概述網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)與分布式操作系統(tǒng)在概念上的主要區(qū)別是，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)可以構(gòu)架于不同的操作系統(tǒng)之上，也就是說它可以在不同的本機(jī)操作系統(tǒng)上，通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)一配置，在大范圍內(nèi)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)中并不要求對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)展透明的，即需要指明資源位置與類型，對本地資源和異地資源區(qū)別對待。分布式比擬強(qiáng)調(diào)單一性，它是由一種操作系統(tǒng)構(gòu)架的。在這種操作系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)的概念在應(yīng)用層被淡化了。所有資源〔本地的資源和異地的資源〕都用同一方式管理與，用戶不必關(guān)心資源在哪里，或者資源是怎樣存儲(chǔ)的。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個(gè)事理系統(tǒng)。有人參與和受人的影響的系統(tǒng)稱為事理系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)方案屬于系統(tǒng)工程范疇，是人類改造客體系統(tǒng)有用的工程技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)直承受人〔應(yīng)用者〕的影響，因而是一個(gè)事理系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個(gè)信息系統(tǒng)。系統(tǒng)的輸入端〔開場節(jié)點(diǎn)〕可視為信源、系統(tǒng)的內(nèi)態(tài)可視為信道，系統(tǒng)的輸出端〔完畢節(jié)點(diǎn)〕可視為信宿。應(yīng)當(dāng)特別指出的是，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個(gè)事理系統(tǒng)，因此，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的信宿本質(zhì)上就是系統(tǒng)的操作者〔人類〕網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜自適應(yīng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是是一個(gè)開放系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是復(fù)雜自適應(yīng)系統(tǒng)，自然就是一個(gè)開放系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個(gè)有序強(qiáng)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)沿著時(shí)間的方向演化，元素和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)環(huán)境要素的相互作用、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)要素和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境要素的相互作用、網(wǎng)絡(luò)相容性貫穿于系統(tǒng)運(yùn)行的全過程，在這個(gè)過程的各個(gè)開展階段上，系統(tǒng)自組織、自優(yōu)化，這些充分說明網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個(gè)有序強(qiáng)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個(gè)符號(hào)化系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)能指和網(wǎng)絡(luò)所指兩局部構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)能指是一個(gè)構(gòu)造符號(hào)化系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)所指是一個(gè)數(shù)學(xué)符號(hào)化系統(tǒng)；構(gòu)造符號(hào)化系統(tǒng)和數(shù)學(xué)符號(hào)化系統(tǒng)之間具有相容性，統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)符號(hào)化系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個(gè)形式系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件中的重要一環(huán)是網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，有人也將它稱為網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，它與傳統(tǒng)的單機(jī)操作系統(tǒng)有所不同，它是建立在單機(jī)操作系統(tǒng)之上的一個(gè)開放式的軟件系統(tǒng)，它面對的是各種不同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的互連操作，面對不同的單機(jī)操作系統(tǒng)之間的資源共享、用戶操作協(xié)調(diào)和與單機(jī)操作系統(tǒng)的交互，從而解決多個(gè)網(wǎng)絡(luò)用戶〔甚至是全球遠(yuǎn)程的網(wǎng)絡(luò)用二分布式操作系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件組成的。從硬件上看主要由以下組成局部：終端：用戶進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)所用的設(shè)備，如電傳打字機(jī)、鍵盤顯示器、計(jì)算機(jī)等。在局域網(wǎng)中，終端一般由微機(jī)擔(dān)任，叫工作站，用戶通過工作站共享網(wǎng)上資源。主機(jī)：有于進(jìn)展數(shù)據(jù)分析處理和網(wǎng)絡(luò)控制的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中包括外部設(shè)備、操作系統(tǒng)及其它軟件。在局域網(wǎng)中，主機(jī)一般由較高檔的計(jì)算機(jī)擔(dān)任，叫效勞器，它應(yīng)具有豐富的資源，如大容量硬盤、足夠的內(nèi)存和各種軟件等。通信處理機(jī)：在接有終端的通信線路和主機(jī)之間設(shè)置的通信控制處理機(jī)器，分擔(dān)數(shù)據(jù)交換和各種通信的控制和管理。在局域網(wǎng)中，一般不設(shè)通訊處理機(jī)，直接由主機(jī)承當(dāng)通信的控制和管理任務(wù)。本地線路：指把終端與節(jié)點(diǎn)與主機(jī)連接起來的線路，其中包括集中器或多路器等。它是一種低速線路，費(fèi)用和效率均較低。分布式系統(tǒng)大量的計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)被連接在一起，可以獲得極高的運(yùn)算能力及廣泛的數(shù)據(jù)共享。這種系統(tǒng)被稱作分布式系統(tǒng)。而分布式操作系統(tǒng)擁有四大特征：統(tǒng)一性 即它是一個(gè)統(tǒng)一的操作系統(tǒng)；共享性即所有的分布式系統(tǒng)中的資源是共享的；透明性其含義是用戶并不知道分布式系統(tǒng)是運(yùn)行在多臺(tái)計(jì)算機(jī)上，在用戶眼里整個(gè)分布式系統(tǒng)中的許多計(jì)算機(jī)就像是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，對用戶來講是透明的；獨(dú)立性即處于分布式系統(tǒng)的多個(gè)主機(jī)都處于平等地位，在物理上獨(dú)立。分布式系統(tǒng)〔distributedsystem〕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。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，就好似是一個(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〔middleware〕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)〔WorldWideWeb〕，在萬維網(wǎng)中，所有的一切看起來就好似是一個(gè)文檔〔Web頁面〕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)在物理構(gòu)造上是根本一樣的。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，這決定了他們在構(gòu)造、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)文件構(gòu)造等情況，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)中選擇最適宜的處理器，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。分布式軟件系統(tǒng)(DistributedSoftwareSystems)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)體系構(gòu)造上執(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)構(gòu)造等方面。分布式程序設(shè)計(jì)語言用于編寫運(yùn)行于分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的分布式程序。一個(gè)分布式程序由假設(shè)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)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,并以透明方式對分布在網(wǎng)絡(luò)上的文件進(jìn)展管理和存取。分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由分布于多個(gè)計(jì)算機(jī)結(jié)點(diǎn)上的假設(shè)干個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(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。分布式數(shù)據(jù)庫在使用上可視為一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫,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)庫在邏輯上是相關(guān)的。分布式集群效勞器對于分布式集群效勞器我們以O(shè)RACLE公司的RAC〔RealApplicationCluster真正應(yīng)用集群〕。RAC介紹在Cluster(集群)多機(jī)系統(tǒng)平臺(tái)上，常用的高可用性技術(shù)有兩種：雙機(jī)熱備份和并行效勞器。這兩種方式采用的機(jī)制不同，實(shí)現(xiàn)的效果也不同。RealApplicationCluster實(shí)現(xiàn)的是并行效勞器方式。在雙機(jī)熱備份方式下，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)平時(shí)只能在一臺(tái)效勞器(例如效勞器A)上運(yùn)行，另一臺(tái)效勞器無法直接數(shù)據(jù)庫，自然也無法進(jìn)展負(fù)載分擔(dān)。當(dāng)效勞器A由于故障失效時(shí)，由相應(yīng)的操作系統(tǒng)軟件控制，將效勞器A管理的存儲(chǔ)設(shè)備(如硬盤)轉(zhuǎn)交給效勞器B控制，同時(shí)在效勞器B上啟動(dòng)另一個(gè)數(shù)據(jù)庫進(jìn)程，管理數(shù)據(jù)庫。這種切換并啟動(dòng)新的數(shù)據(jù)庫核心的過程一般需要幾十秒到幾分鐘。這種方式的主要缺點(diǎn)在于：由于需要重新啟動(dòng)數(shù)據(jù)庫核心進(jìn)程，無法保證數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)連續(xù)不連續(xù)地運(yùn)行在系統(tǒng)切換的過程中，客戶端與效勞器之間的數(shù)據(jù)庫連接會(huì)中斷，需要重新進(jìn)展數(shù)據(jù)庫的連接和登錄工作由于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)只能在一臺(tái)效勞器上運(yùn)行，另一臺(tái)效勞器無法分擔(dān)系統(tǒng)的負(fù)載，實(shí)際上造成了客戶投資的浪費(fèi)。在有些系統(tǒng)中，為了解決雙機(jī)負(fù)載分擔(dān)的問題，將應(yīng)用系統(tǒng)人為分割為兩個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，分別在兩臺(tái)效勞器上運(yùn)行。這種方式在一定程度上解決了負(fù)載分擔(dān)的問題，但給系統(tǒng)管理、統(tǒng)計(jì)分析等業(yè)務(wù)處理帶來了很多額外的復(fù)雜性在并行效勞器方式下，兩臺(tái)(或多臺(tái))效勞器上各自運(yùn)行一個(gè)數(shù)據(jù)庫核心進(jìn)程，但共同管理、操作一個(gè)數(shù)據(jù)庫?？蛻舳藷o論連接到哪個(gè)效勞器都可以在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)展操作。當(dāng)效勞器A由于故障失效時(shí)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)本身并未停頓工作，連接在效勞器B上的客戶端還可以繼續(xù)進(jìn)展正常工作。同時(shí)，效勞器B上也不需要再啟動(dòng)新的數(shù)據(jù)庫效勞器進(jìn)程，因此也沒有“切換時(shí)間〞。對于一些特殊應(yīng)用中嚴(yán)格要求前端應(yīng)用不能中斷的情況，Oracle并行效勞器還提供了一種“預(yù)連接(pre-connect)〞方式，以這種方式連接的客戶端當(dāng)效勞器端發(fā)生故障時(shí)，客戶端與數(shù)據(jù)庫效勞器的連接不會(huì)中斷，會(huì)被Oracle并行效勞器軟件自動(dòng)轉(zhuǎn)接到還在正常工作的其它效勞器上，不需要重新輸入用戶名及口令。與雙機(jī)熱備份方式相比，Oracle9iRealApplicationCluster并行效勞器方式有以下優(yōu)點(diǎn)：各效勞器共享一個(gè)數(shù)據(jù)庫，在正常運(yùn)行時(shí)可以進(jìn)展負(fù)載分擔(dān)，無需考慮應(yīng)用數(shù)據(jù)的人為分割并行效勞器方式對應(yīng)用完全透明，在應(yīng)用程序設(shè)計(jì)和開發(fā)的過程中也不需要進(jìn)展特殊編程，簡化了開發(fā)的復(fù)雜程度，同時(shí)今后系統(tǒng)擴(kuò)展也無需修改應(yīng)用程序不需要重新啟動(dòng)數(shù)據(jù)庫核心進(jìn)程，縮短了故障造成的停機(jī)時(shí)間RAC優(yōu)點(diǎn)具有CacheFusion體系構(gòu)造的OracleRealApplicationClusters為企業(yè)電子商務(wù)應(yīng)用開發(fā)提供了以下好處：電子商務(wù)應(yīng)用的靈活和毫不費(fèi)力的伸縮性；應(yīng)用用戶可以登錄到單獨(dú)的虛擬高性能集群效勞器。向數(shù)據(jù)庫添加節(jié)點(diǎn)非常容易，并且當(dāng)需要添加處理器節(jié)點(diǎn)或者業(yè)務(wù)需求變化時(shí)，不用手工對數(shù)據(jù)進(jìn)展分區(qū)。對于所有的應(yīng)用即時(shí)提供集群的可伸縮性－－不用修改應(yīng)用程序。較之傳統(tǒng)集群數(shù)據(jù)庫體系構(gòu)造的高可用性解決方案；該體系構(gòu)造為客戶提供了幾乎連續(xù)的數(shù)據(jù)，使硬件和軟件故障導(dǎo)致的業(yè)務(wù)中斷最小化。系統(tǒng)具備對多個(gè)節(jié)點(diǎn)失敗的容錯(cuò)能力，使部件失敗屏蔽開最終用戶。單獨(dú)的管理實(shí)體；為了進(jìn)展所有管理操作，在集群中保持一個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)映像。DBA一次性地進(jìn)展安裝、配置、備份、升級(jí)以及監(jiān)控等功能，然后Oracle將管理功能自動(dòng)分配到適宜的節(jié)點(diǎn)。這意味著DBA只管理著一個(gè)虛擬效勞器。CacheFusion保存了所有Oracle客戶在他們電子商務(wù)應(yīng)用中學(xué)習(xí)和開發(fā)Oracle的投資。所有單節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫功能都保存下來，并且應(yīng)用程序使用一樣標(biāo)準(zhǔn)的Oracle接口連接到數(shù)據(jù)庫上?？缮炜s性基于RAC的電子商務(wù)應(yīng)用的用戶或者中間層應(yīng)用效勞器客戶，可以通過虛擬數(shù)據(jù)庫效勞名連接到數(shù)據(jù)庫上。Oracle在集群中多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間自動(dòng)平衡用戶負(fù)載。不同節(jié)點(diǎn)上的RealApplicationClusters數(shù)據(jù)庫實(shí)例預(yù)訂所有數(shù)據(jù)庫效勞或者局部子集數(shù)據(jù)庫效勞。這使得DBA高度靈活地選定，連接到特定數(shù)據(jù)庫效勞的特定應(yīng)用程序客戶是否可以連接到某些或者全部的數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn)。雖然每一個(gè)節(jié)點(diǎn)有一個(gè)不同的物理IP地址時(shí)，應(yīng)用客戶仍可以在一個(gè)邏輯數(shù)據(jù)庫效勞名的水平上進(jìn)展連接。因此客戶端對于不相關(guān)的事情如多效勞器的多個(gè)地址可以毫不關(guān)心。隨著業(yè)務(wù)的增長，電子商務(wù)可以沉著地增加處理能力。CacheFusion體系構(gòu)造直接地利用新節(jié)點(diǎn)的CPU和內(nèi)存資源。DBA無需用手工對數(shù)據(jù)重新分區(qū)。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)是這種體系構(gòu)造的副產(chǎn)品，因?yàn)橛型该鞫鹊臄?shù)據(jù)存取是CacheFusion的一項(xiàng)根本功能。CacheFusion體系機(jī)構(gòu)自動(dòng)適應(yīng)快速變化的電子商務(wù)需求及隨之而來的工作負(fù)荷的改變。DBA也不必因?yàn)楣ぷ髫?fù)荷變化而對數(shù)據(jù)進(jìn)展手工的重新分區(qū)。RealApplicationClusters通過動(dòng)態(tài)地重新分配數(shù)據(jù)庫資源，從而在節(jié)點(diǎn)之間用最小化的磁盤I/O和低的延遲通信來優(yōu)化利用集群系統(tǒng)資源。這使得RealApplicationClusters可以沉著實(shí)現(xiàn)增加的應(yīng)用吞吐量和優(yōu)化的響應(yīng)時(shí)間。高可用性RealApplicationClusters提供了真正的高可用性解決方案，關(guān)鍵的突破是在大多數(shù)數(shù)據(jù)庫恢復(fù)期間能提供完整的數(shù)據(jù)庫。這使得RealApplicationClusters成為電子商務(wù)應(yīng)用所要求的24x7可用性的最正確平臺(tái)。RealApplicationClusters在高可用性上在三個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域勝出：提供了數(shù)據(jù)庫恢復(fù)期間的數(shù)據(jù)塊透明的失效轉(zhuǎn)移對最終用戶屏蔽了系統(tǒng)失N-1節(jié)點(diǎn)失效的容錯(cuò)能力只要有一個(gè)數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn)幸存，RealApplicationClusters就能夠提供完全的數(shù)據(jù)庫和相對不連續(xù)的操作?？晒芾硇訰ealApplicationClusters實(shí)現(xiàn)了真正意義上的一個(gè)單系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，它提供了從任何節(jié)點(diǎn)到所有磁盤設(shè)備和遠(yuǎn)程高速緩存進(jìn)展無縫數(shù)據(jù)的能力。此單系統(tǒng)映像延伸到所有數(shù)據(jù)庫管理操作。安裝、配置、備份