分布式系统介绍

主题介绍

分布式系统--在这些系统中，一组独立的计算机在其用户看来是一个单一的统一系统。
分布式计算机系统是一组网络连接的独立计算机，它作为一个单一的计算机呈现给用户。
分布式软件系统是一组通过消息交换方式进行互动的组件。
分布式系统的主要任务是促进用户对远程资源的访问，并确保其共同使用。 

下面将讨论如何组织进程的交互以及它们对RAM和文件系统的访问。 
并描述分布式系统可靠运行的原则。

分布式系统的例子

• 工作站的网络
• 计算机集群
• 银行交易支持系统
• 机票预订系统
• 互联网
• 电子信箱
• 电子商务
• 社会网络
• 多人互动游戏，等等

分布式系统的特点

• 竞争力
• 没有全局时钟
• 独立失败

塑造当今多发性硬化症发展的趋势

• 联网技术的广泛使用
• 无处不在的计算，再加上支持分布式系统中用户移动性的愿望
• 对多媒体服务日益增长的需求
• 分布式系统的介绍，作为一种实用工具

强调资源共享

• 设备（打印机，磁盘，......）

• 数据（文件、数据库）

• 服务（互联网搜索、在线编辑、互动游戏）

分布式系统新手开发者的错误假设

• 网络安全
• 网络是安全的
• 网络是同质化的
• 拓扑结构不改变
• 零延时
• 带宽是无限的
• 运输成本为零
• 有一个管理员

问题

• 异质性
• 公开性
• 保密性
• 可扩展性
• 可靠性
• 竞争力
• 透明度
• 服务质量（可靠性、保密性、性能、响应性、适应性）

为什么要创建分布式系统？ 与集中式计算机相比，它们有什么优势？

• 通过组合微处理器可以实现高性能，这在集中式计算机中是无法实现的。
• 自然分布性（银行，支持用户群一起工作）。
• 可靠性（少数节点的故障会使性能降低得很不明显）。
• 递增的性能。
• 其主要原因是大量的计算机和需要一起工作，而没有人、数据和机器在地理和物理上的分布带来的不便。
   

为什么分布式系统要联网？

• 需要分离数据。
• 共享昂贵的外围设备、独特的信息和软件资源的优势。
• 实现人与人之间的高级交流。在许多情况下，电子邮件比信件、电话和传真更方便。
• 灵活地使用不同的计算机，分担负荷。
• 通过计算机的更换，简化了逐步现代化的过程。

分布式系统的原则

• 透明度
• 灵活性
• 可靠性
• 效率
• 可扩展性

透明度

• 位置透明：用户不需要知道资源的位置。
• 迁移的透明度：资源可以在不改变其名称的情况下被移动
• 复制透明：用户不需要知道有多少份拷贝存在
• 竞争透明：多个用户自动共享资源
• 透明的并发性 ：工作可以在没有用户参与的情况下并行运行

可靠性

• 可用性、容错性
• 保密性
   

性能

• 颗粒性。细粒度和粗粒度的并行性(fine-grained parallelism, coarse-grained parallelism)
• 容错需要额外的开销
   

可扩展性

糟糕的解决方案。

• 集中的组件（一个邮件服务器）。
• 集中的表格（一个电话簿）。
• 集中式算法（基于完整信息的路由器）。

只有具有以下特点的分散式算法。

• 没有机器拥有关于系统状态的全部信息。
• 机器只根据本地信息做出决定。
• 一台机器的故障不能导致算法的失败。
• 不应该有全球时钟存在的隐含假设。

例子：心律监测

 

 

主要专题

• 分布式系统的优势
  • 透明度。开放性。可扩展性。
•  流程
  • 进程和线程。 OpenMP。多线程的客户和服务器。相互排斥的关键区间。德克尔，彼得森的算法。Dijkstra的信号灯。事件机制。
  • 过程之间互动的经典问题--生产者-消费者和读者-作者。
• 通讯.
  • 相互作用模型。消息传递模型。MPI。信息传输的模式。集体行动。远程程序调用。
•  同步性
  • 时间的同步性。逻辑时钟。全球状态。表决算法。相互排斥。分布式交易。过程的协调。
• 分布式共享内存（DSM）
  • 共享内存的优势。分布式共享内存的实现原则。一致性模型。基于页面的DSM。基于共享变量的DSM。
•  分布式文件系统。
  •  对目录和文件的访问。多个进程同时访问同一文件的语义。文件缓存和溢出。例如 - 网络文件系统，HDFS。
•   容错性 .
  • 失败的类型。失败。数据跳过。同步错误。响应错误。拜占庭式的错误。可靠的集团调度。双相和三相的确认协议。检查点的修复和故障的恢复。信息记录。
•   分布式系统的例子
  • Hadoop项目。