20140912第1章分布式系统解答.ppt

1.5 设计中的问题 1.5.2 灵活性 两种学术观点 ? 单内核 每台机器都运行一个传统的内核，内核自身提供了大多数的服务。单内核：集中式操作系统+网络服务和远程服务。单内核系统唯一潜在的优点是性能。 用户 单内核 包括文件、目录和过程管理 1.5 设计中的问题 1.5.2 灵活性 两种学术观点 ? 微内核 内核尽可能少的提供服务，大量的操作系统服务可从用户级服务器上获得。 微内核具有更好的灵活性。 只提供四种最小的服务：1.进程间通信机制 2.某些内存管理功能 3.少量的低层进程管理和调度 4. 低层输入/输出服务。 用户 微内核 文件服务 微内核 目录服务 微内核 进程服务 微内核 网络 1.5 设计中的问题 1.5.3 可靠性 可靠性的三个方面 高可用性:系统可用时间的比例。 安全性: 必须保护文件和其他资源不被非法用户使用。 容错 1.5 设计中的问题 1.5.4 性能 不同的性能衡量标准： 响应时间 吞吐量（每小时完成的工作量） 系统利用率 网络容量消耗程度 1.5 设计中的问题 1.5.5 可伸缩性 可伸缩性的三个方面： 规模伸缩 地理伸缩 管理域伸缩 1.6 小结 分布式系统特点 优点：好的性能/价格比、同分布式应用的匹配能力强、潜在的高可靠性和负载增加时的可扩展性。 缺点：软件较复杂、潜在的通信瓶颈和脆弱的安全性。 现代计算机系统 计算机系统可被组织成多处理机或多计算机。这两种类型都可以是基于总线或基于交换的。前者趋于紧耦合，后者趋于松耦合。 多CPU系统的软件分为三类：网络操作系统 、分布式操作系统和共享存储器的多处理机。 分布式系统的设计 透明性、灵活性、可靠性、性能和可伸缩性。 第1章 分布式系统概述 分布式系统定义 分布式系统目标 分布式系统硬件概念 分布式系统软件概念 设计中的问题 1.1 分布式系统定义 分布式系统的产生 功能更强的微处理器的开发 PC机主频可达GHZ 高速计算机网络(LAN、WAN)的出现 将由大量计算机组成的系统通过高速网络（百兆、千兆、最快可达100多GB）连接起来，数据传输可以在短时间内完成。 分布式系统的定义 “一个分布式系统是一些独立的计算机的集合，但是对这个系统的用户来说，系统就像一台计算机一样。” 两个方面： 每台计算机都是自治的。 对用户来说就像与单个系统打交道。 1.1分布式系统定义 应用举例 银行系统 移动通信系统 超市管理信息系统 传感器网络（Sensor Network）系统 ERP系统 基于Web的信息系统 1.1分布式系统定义 How to organize a distributed system? Distributed system layer(middleware) Appl. A Application B Appl. C Computer 1 Local OS 1 Local OS 2 Local OS 3 Local OS 4 Computer 2 Computer 3 Computer 4 Network 1、经济性：高的性能/价格比 系统倾向于分布式发展的真正驱动力是经济。最节约成本的办法是在一个系统中使用集中在一起的大量的廉价的CPU。 1.2 分布式系统的特点 1.2.1 分布式系统相对于集中式系统的优点 分布式系统通过较低廉的价格获得单个大型集中式系统相似的性能！ 2、性能： 10,000台PC 、50MIPS ? 500,000MIPS（5千亿次/秒） ?0.002ns/指令，这在理论上和工程上考虑都是不可能的。 （光速:360000km/s ? 0.002ns传播0.6 mm） 1.2.1 分布式系统相对于集中式系统的优点 2014年6月23日公布的全球超级计算机500强榜单中，中国“天河二号”以比第二名美国“泰坦”快近一倍的速度连续第三次获得冠军。 峰值计算速度每秒5.49亿亿次 1.2 分布式系统的特点 in the broadest sense to denote any system in which multiple interconnected CPUs work together 3、应用的固有的分布性, 例如： 一些应用本身是分布的（超级市场连锁店） CSCW 、CSCG 4、可靠性高 通过把负载分散到众多的机器上，单个芯片故障最多只会使一台机器停机，其他机