分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)講稿

第12章分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述分布式操作系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)程通信分布式文件系統(tǒng)分布式文件系統(tǒng)中的互斥與死鎖進(jìn)程遷移概述什么是分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)：無主從區(qū)分；計(jì)算機(jī)之間交換信息；資源共享；相互協(xié)作完成一個(gè)共同任務(wù)分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能：通信結(jié)構(gòu)；網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)；分布式操作系統(tǒng)（透明性）分布式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：集中式系統(tǒng)的特點(diǎn)分布的需求分布式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：方便使用；強(qiáng)壯性和可靠性；資源共享；可擴(kuò)性；最終用戶的生產(chǎn)效率；維護(hù)方便分布式操作系統(tǒng)的特點(diǎn)與單機(jī)操作系統(tǒng)的區(qū)別在進(jìn)程通信、資源管理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)程通信與單機(jī)的不同處：不共享內(nèi)存；可靠性低；通信的實(shí)現(xiàn)方式取決于通信設(shè)施通信協(xié)議：語義、語法、定時(shí)資源管理與單機(jī)的不同處：多管理者管同一類資源管理方式：分布式集中式：一個(gè)類中可以有多個(gè)資源，但每個(gè)資源本身還是由單個(gè)管理者管理。完全分布式：每個(gè)資源都可以由多個(gè)管理者管理。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)每臺計(jì)算機(jī)有自己的內(nèi)核和功能模塊不同計(jì)算機(jī)上可有不同的，也可有相同功能模塊（副本）大多資源用分布集中式管理；多機(jī)共享資源用完全分布式管理進(jìn)程通信的概念分布式系統(tǒng)中進(jìn)程通信由通信元語（按照通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)）完成。對通信機(jī)制的要求：獨(dú)立性和兼容性、有效性、規(guī)范性和一致性、保護(hù)和出錯(cuò)處理能力目標(biāo)進(jìn)程的定位：每臺機(jī)器上的進(jìn)程標(biāo)識、每臺機(jī)器的標(biāo)識（相當(dāng)IP地址）；信道和端口（比使用進(jìn)程名更方便）交互方式同步發(fā)送或交互發(fā)送異步發(fā)送TCP/IP通信協(xié)議通信協(xié)議：通信的約定和規(guī)則的集合OSI七層模型：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層、應(yīng)用層TCP/IP的層次和各層的功能：物理層、網(wǎng)絡(luò)存取層、互聯(lián)網(wǎng)層、傳輸層、應(yīng)用層TCP/IP工作過程說明分布式環(huán)境的客戶/服務(wù)器模式C/S的優(yōu)點(diǎn)：微內(nèi)核；規(guī)范“進(jìn)程/進(jìn)程”和“進(jìn)程/內(nèi)核”間關(guān)系；OS模塊化；使OS具有開放性、靈活性、可擴(kuò)性對分布式系統(tǒng)的需求C/S的應(yīng)用類型：基于服務(wù)器；基于客戶；合作處理C/S的軟件層次C/S的軟件層次表示邏輯應(yīng)用邏輯分布式操作系統(tǒng)通信軟件客戶機(jī)操作系統(tǒng)應(yīng)用邏輯分布式操作系統(tǒng)通信軟件客戶機(jī)操作系統(tǒng)客戶工作站服務(wù)器服務(wù)請求應(yīng)答交互通信TCP/IP通信協(xié)議的概念進(jìn)程A6TCPIP網(wǎng)絡(luò)存取層物理層進(jìn)程B18TCPIP網(wǎng)絡(luò)存取層物理層主機(jī)M主機(jī)N子網(wǎng)子網(wǎng)路由管理程序通信協(xié)議數(shù)據(jù)單元傳輸頭互聯(lián)網(wǎng)頭網(wǎng)絡(luò)頭消息數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)應(yīng)用字節(jié)流傳輸段數(shù)據(jù)分子網(wǎng)絡(luò)成組報(bào)文目標(biāo)子網(wǎng)地址目標(biāo)主機(jī)地址目標(biāo)端口號分布式進(jìn)程通信通信機(jī)制的分類單向（面向信件）/交互（面向過程）分布式消息傳送/遠(yuǎn)程過程調(diào)用（RPC）分布式消息傳送：通信元語ASend(P,M);AReceive(P,B);SSend(P,M);SReceive(P,B)用異步通信元語實(shí)現(xiàn)同步通信(p.274)遠(yuǎn)程過程調(diào)用什么是RPC，以及它的產(chǎn)生背景使用RPC的形式：CALLP（X，Y）RPC的執(zhí)行過程RPC的設(shè)計(jì)問題：參數(shù)傳遞；參數(shù)表示；C/S連接（非持久/持久連接）遠(yuǎn)程過程調(diào)用機(jī)制本地存根遠(yuǎn)程過程調(diào)用機(jī)制本地存根遠(yuǎn)程過程調(diào)用機(jī)制客戶分布式操作系統(tǒng)服務(wù)器分布式操作系統(tǒng)遠(yuǎn)程過程調(diào)用遠(yuǎn)程過程調(diào)用應(yīng)答客戶應(yīng)用服務(wù)器應(yīng)用本地過程調(diào)用本地過程調(diào)用本地回答本地回答分布畏式文日件系鋪統(tǒng)分布瞎式文塌件系愚統(tǒng)概形述：歷史忘：9繡0年桌代初箏出現(xiàn)裂大規(guī)臟模的探系統(tǒng)特點(diǎn)臘：網(wǎng)閱絡(luò)透拆明性暢；位閑置透記明性避；位風(fēng)置獨(dú)沿立性蝦；C/姻S模式腹；文恒件名援字空旨間的覽兩種飯構(gòu)成泄方式韻；通盲過遠(yuǎn)咐程文咐件訪亮問實(shí)姓現(xiàn)；升有狀撲態(tài)和李無狀篩態(tài)兩爬種操矮作類歌型分布杯式文蠻件系做統(tǒng)的晶組成分布腳式文線件系街統(tǒng)的國體系翅結(jié)構(gòu)客戶兩端高膜速緩?fù)醮婧唾N一致聯(lián)性問摸題分布牛式文獻(xiàn)件系逢統(tǒng)的栽組成分為介分布追式文董件系蔬統(tǒng)客始戶機(jī)駁程序?qū)a覆和分姓布式錘文件音系統(tǒng)塊服務(wù)做器代貝碼兩它部分具體院組成緊：下熱列成頭分有郊些是C/區(qū)S都有佳的，湯有的拜僅客昂戶有若，有敬的僅聲服務(wù)灑器有顯。網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)文件野系統(tǒng)晨（NF振S）協(xié)議遠(yuǎn)程吹過程仇調(diào)用正（RP卻C）協(xié)議擴(kuò)展顧數(shù)據(jù)辜表達(dá)六（XD麗R）網(wǎng)絡(luò)康文件共系統(tǒng)租服務(wù)遵器程爸序代億碼網(wǎng)絡(luò)途文件灘系統(tǒng)滾客戶機(jī)機(jī)程價(jià)序代耐碼安裝尋協(xié)議網(wǎng)絡(luò)抖文件套系統(tǒng)司的幾殼個(gè)監(jiān)累管進(jìn)寒程：服務(wù)罩器方續(xù)面客戶鑰機(jī)方岡面網(wǎng)絡(luò)慨鎖定飽管理接器（NL袍M）和網(wǎng)褲絡(luò)狀駁態(tài)監(jiān)屠視器夾（NS累M）分布嶼式文級件系你統(tǒng)的長體系扭結(jié)構(gòu)這里貸介紹絞“網(wǎng)鐘絡(luò)文響件系熟統(tǒng)（NF贏S）奸”和“仇遠(yuǎn)程童文件襯共享悟文件扣系統(tǒng)聰（RF奇S）”兩扎種。網(wǎng)絡(luò)夾文件酷系統(tǒng)濤（NF抬S）NF銀S的體況系結(jié)臘構(gòu)和扛工作澆過程RP抹C的消北息格騰式遠(yuǎn)程噴文件陣共享庫文件筍系統(tǒng)挑（RF器S）用流冷(st擺re辱am考)機(jī)制依來實(shí)橋現(xiàn)遠(yuǎn)緒程文智件共工享RF神S的體斜系結(jié)黃構(gòu)和傷通信NF易S的體型系結(jié)顫構(gòu)和煩工作讓過程客戶系統(tǒng)歌調(diào)用理接口NF兵S客戶知機(jī)程憂序代科碼RP羽C客戶拖機(jī)端樣接口RP蓄C服務(wù)怠器端定接口虛擬文件系統(tǒng)VFSrnodeV_dataV_opV_node虛擬血文件它系統(tǒng)VF申SNF趨S服務(wù)辜器代丙碼本地癥磁盤特定衫文件暢系統(tǒng)服務(wù)撈器客戶虜應(yīng)用脾程序RP費(fèi)C調(diào)用RP痰C回答RP鬼C的消孟息格臣式RPC請求（調(diào)用）傳輸請求id傳輸類型（=調(diào)用）調(diào)用的過程名過程的版本號要調(diào)用服務(wù)程序的特定過程認(rèn)證信息RPC協(xié)議的版本號過程相關(guān)的參數(shù)RPC回答消息傳輸請求id傳輸類型（=回答）回答的狀態(tài)信息接受的狀態(tài)信息認(rèn)證信息過程相關(guān)結(jié)果RF涂S的體僑系結(jié)鬧構(gòu)和踩通信RF列S客戶歲程序漫代碼用戶冊應(yīng)用堂程序系統(tǒng)添調(diào)用悠接口本機(jī)聚文件應(yīng)系統(tǒng)本機(jī)乎文件染系統(tǒng)本地虹磁盤RF掩S服務(wù)沖器程掘序代搏碼流流虛電照路客戶洲端高員速緩岸存和瘋一致剖性為什票么要目用緩彩存：雕減少敵網(wǎng)絡(luò)矩傳輸還量特點(diǎn)費(fèi)：緩底存數(shù)遼據(jù)塊蜜和文蜜件屬攝性；嗽數(shù)據(jù)烤塊存延在磁盞盤緩誰沖區(qū)聚中；捧文件短屬性肚存于rn檔od皇e;大小聚文件牲讀法予不同頃；各敬種與森本地潔文件盾系統(tǒng)柔分享蓮緩沖圓區(qū)的脅方案如何臺維護(hù)谷緩沖你區(qū)數(shù)昏據(jù)的寬一致食性網(wǎng)絡(luò)懸文件迷系統(tǒng)桂（NF東S）攪：對文護(hù)件屬穴性，袍固定罵周期窯更新屬；對殊讀數(shù)繡據(jù)，朽比較綱服務(wù)撈器中暑數(shù)據(jù)團(tuán)的修燥改時(shí)泥間；粗對寫繼數(shù)據(jù)呆，周趟期寫怕服務(wù)恰器遠(yuǎn)程蒸文件堅(jiān)共享悠（RF提S）文件銹系統(tǒng)錫：對恐讀數(shù)緣瑞據(jù)，叮服務(wù)誓器記捷住讀廊者，俊數(shù)據(jù)旁修改枝后，休通知蘇它也宿該。螺對客壯戶寫濕數(shù)據(jù)時(shí)，及糟時(shí)修鈔改服游務(wù)器兄?jǐn)?shù)據(jù)破。分布盒式文宋件系顯統(tǒng)中樸的互兇斥與快死鎖概述世：分布柱式系擠統(tǒng)中駐管理惜資源觀的方錦法：分布小式集淹中管漲理：抱類似瓦于集摘中式秘系統(tǒng)完全只分布擔(dān)管理月：由泡不同蓄節(jié)點(diǎn)籃上管哄理者誼共同粘管理對資衰源管悉理算亡法的晶要求噸：互弊斥、火不長都等、小平等實(shí)現(xiàn)孫手段貫：通艇過網(wǎng)稿絡(luò)傳緣瑞消息遣；事筍件定游序。邏輯頸鐘和犯邏輯薪時(shí)時(shí)間導(dǎo)戳算辨法(La虜mp縮慧or獅t算法葵）令牌華傳送鋒算法邏輯遞鐘和潔邏輯罷時(shí)定義福1—播邏輯興鐘：挪事件通概過邏淡輯鐘斃函數(shù)C映射惹事件各

C的值霞的可膊排序改性值定義扇2—脾邏輯高鐘函亮數(shù)：柄初值東和本耳進(jìn)程仁事件居時(shí)序許累計(jì)拒首驢事件溝時(shí)序怨從發(fā)買信進(jìn)撲程的港時(shí)序苦累計(jì)撿非杠首事圖件的咱時(shí)序族累計(jì)定義州3—失事件勻次序底：先劉按邏鴉輯函剖數(shù)的提值排窮隊(duì)；形然后死按進(jìn)鐵程的霧編號搭排隊(duì)注：醋這里陽的時(shí)擾序與墳通?；词几缃K值合大小神排隊(duì)芳不同剩。實(shí)遙際上動(dòng)這里爭關(guān)心惰的僅竟僅是讓事件百發(fā)生為的先桂后次假序，吃并不出關(guān)心獲事件哀發(fā)生兼的時(shí)籃鐘時(shí)賤間。時(shí)間艇戳算尊法(La虛mp撈or姜t算法務(wù)）算法摧的思縮慧路：跳每個(gè)辰節(jié)點(diǎn)霉要使僑用互受斥資見源時(shí)寬先通換過通祝信詢仗問其奪他節(jié)澤點(diǎn)同俘意否聯(lián)，只雄有得御到一堅(jiān)致同喝意后惑才使樣用該腰資源算法坡的數(shù)憶據(jù)結(jié)竿構(gòu)：滲每個(gè)余進(jìn)程摘有一鑰個(gè)數(shù)咽組，什數(shù)組著的入刑口數(shù)堆與網(wǎng)癥絡(luò)上謎節(jié)點(diǎn)磁的個(gè)概數(shù)相器同，燃每個(gè)優(yōu)入口怪記錄耐著該豬入口讓所對闊應(yīng)的時(shí)節(jié)點(diǎn)描是否粉同意晴本節(jié)努點(diǎn)訪船問互餅斥資預(yù)源。算法糠執(zhí)行饒的簡倦要過誓程請求恐互斥驚資源繞的進(jìn)糟程廣源播該違請求調(diào)。每個(gè)痛收到飯?jiān)撜埮跚蟮膸浌?jié)點(diǎn)釘根據(jù)蝕自身鳳當(dāng)前典情況廈決定春是否營同意傍該請?zhí)萸螅很浫绻曀磧x使用妨該資飄源，治或想步用同卷一資雜源，俗但提踢出請?jiān)筝^鞠遲，廚則會(huì)呈同意品；否視則，暫就直丹到自掘己用響過該貓資源移后，坊才表在示同定意。廣播仁方如積果得布到所演有其修他節(jié)簡點(diǎn)的吸同意伴，則鎮(zhèn)使用隨資源使用叨資源摧之后修，釋楊放資酬源，瓜并對哭其他襖節(jié)點(diǎn)騎使用侄資源沈的請狐求表仰示同獅意。令牌信傳送姓算法粒（用隸于互律斥使勾用共狂享資由源）整個(gè)球系統(tǒng)星只有恭一塊散令牌斑，只俊有令衰牌持份有者崗才具微有訪尾問共啟享資改源的趕資格幕?？渗P能的刷情況圣是：有令氏牌、俗有請鎮(zhèn)求者武：使覺用共鹽享資陡源，基然后從釋放掉對該榨資源某的請續(xù)求，鉛將令滴牌發(fā)偵給另瘦一符謹(jǐn)合條變件（戶時(shí)間銷戳最棍小或餐輪轉(zhuǎn)混選中判的申咐請者刑）進(jìn)姑程有令及牌、敞無請倦求者卸：選秘?fù)裣吕w一個(gè)說令牌軍的接寫受者插，將下令牌拆發(fā)給若它無令松牌、綱有請戒求：匠向其鉆他進(jìn)院程廣富播請國求，神然后碎處于賽等待陽狀態(tài)貨。等跳待：被剛襖使用畜完共信享資蚊源者乎或有輩令牌炊無請慕求者啊選為荷令牌咽的下朝一個(gè)賠接受移者不管自有無嘗令牌請和請?jiān)銮螅阂浦灰獕膭e的課進(jìn)程崖廣播暖請求輕，都新得接廳受，弓以便扭在將敵來如熔果得仿到令疾牌時(shí)芽，可汪以依劃據(jù)接宜收到億的請搞求信巖息選得擇下改一個(gè)帆令牌隸接受吸者。令牌慚傳送假算法竹的部惹分程母序段Ty陽pe頸s育ta泳tu建s=碗ar如ra旨y[岸1.橋.N塵]靠ofre柜co刷rd霉c些lo玩ck麻;/縫*時(shí)間憐戳*真/as治ki偷ng四:b桃oo怎le唐anen渡dVa統(tǒng)r屬to挺ke恒n,答re揪qu嗽es慢t:板st數(shù)at爆us很;ho君ld飽er俱:b夜oo劑le刪an蠅;/*申請裳資源唱過程奔的代正碼*想/Be檔gi梯n鴉re科qu緊es詠t[雕I]盾.c圾lo螺ck顛:=煉1+怒re烘qu闖es河t[距I]鼠.c籃lo邀ck撲;re仁qu產(chǎn)es彈t[奶I]稿.a陣sk含in日g:搏=t源ru庸e;br蝕oa伏dc廟as垮t(紋re佩qu姥es葉t,緞cl宅oc關(guān)k,腰I)黑;wa檢it噴(a厲cc危es無s,杰to煉ke沃n)En累d/*伴收到唱令牌范過程碎的代嚴(yán)碼*驅(qū)/Ho炮ld趨er紐奉:=落tr浴ue餐;<C慈S>箱/*進(jìn)入恨臨界艙段*拍/To購ke榜n[丟I]束:=旗re關(guān)qu叔e(cuò)s基t[串I]焰.c膠lo鋪ck拉;Ho港ld騾er介:=稿fa獸ls軍e;/*嚇挑選腔下一饅個(gè)令鼻牌持菊有者短*/Fo冰r劫j:會(huì)=I玩+1錢t霧o御n,勺1檔to斧I(xiàn)竭-1劈燕d當(dāng)oif晃(r款eq筍ue生st漫[j逗]>妄to舞ke練n[矮j]本)Re孕qu詞es停t[疤j]轟.a房誠sk僵in趙gth慕en蝴b例eg諒inre鞭qu疲es蠟t[可j]誕.a石sk懇in烏g:蓮=f騙al道se團(tuán);se今nd端(j礙,a踩cc監(jiān)es修s,簡to盛ke倘n[甜j]掏)en燦dEn丟di膊f/*接收員其他擠進(jìn)程帝發(fā)來臣的信絨件*/Wh滲en雜r怨ec較ei筋ve犁d(宴re澆qu問es標(biāo)t,教cl亞oc佳k,藝j)例d目ore忍qu謀e