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第2章 系统模型 第2章 系统模型 引言 系统模型 基础模型 总结 引言 不同类型的分布式系统表现出共同的基本特性及设计问题。 模型试图对分布式系统的相关方面给出抽象、简化但一致的描述。 引言 结构模型 构成系统各部分（components, computers, procedures )的位置、角色和它们之间的关系 客户/服务器结构 对等结构 客户/服务器模型的变种 数据和计算任务在系统的物理节点间的分布。 评估分布式系统的性能、可靠性、可扩展性以及其它的特性，估计可能存在的问题。 引言 基础模型：为分布式系统设计者揭示若干关键问题 交互模型：处理消息发送的性能问题，解决在分布式系统中设置时间限制的难题。 故障模型：试图给出进程和信道故障的一个精确的约定。它定义了什么是可靠通信和正确的进程。 安全模型：讨论对进程的和信道的各种可能的威胁。引入了安全通道的概念，它可以保证在存在各种威胁的情况下通信的安全。 引言 困难和挑战 使用模式的多样性 系统环境的多样性 内部问题：非同步的时钟，数据修改的 不一致性、系统中单个部件的软件硬件 故障。 外部问题：数据在传输过程中存在着对 私密性、完整性的攻击。 第2章 系统模型 引言 结构模型 基础模型 总结 结构模型 分布式系统最明显的结构设计就是简化和抽象系统每个独立的构成模块的作用和功能。主要考虑的因素： 在网络中如何部署各个组件，为了对数据分布和负载寻找有用的模式定义 各个模块之间的关系 例如：分布式存储系统的角色：用户、数据、数据的索引。由此确定了目录服务器和数据服务器，以及它们之间的关系和通信交互模式。 例如：门户网站：client/serve模型，因为门户网站和用户不可能对等（应用模式）。为了减少服务器的负载，服务器之间可以P2P连接（效率、扩展性）。 结构模型 分布式系统中软件硬件的层次划分 结构模型 平台Platform 最底层的软硬件，为上层提供服务。如： Intel x86/Windows Intel x86/Linux Intel x86/Solaris SPARC/SunOS PowerPC/MacOS 结构模型 中间件：软件层，一组计算机上的进程和对象，它们互相交互，实现分布式系统的通信和资源共享。 用来对系统开发者屏蔽系统的异构性，提供更方便的编程模式 e.g. OMG’s CORBA, Java RMI, DCOM 中间件可以提供这样一些对抽象的支持 Remote method invocation: Sun RPC Group communication: Isis Notification of events: CORBA The replication of shared data Transmission of multimedia data 结构模型 中间件的局限性 有些系统需要应用层的支持，不能完全依赖中间件 E.g. 传送大量的电子邮件服务。如果在不可靠的网络状况下传送大文件，仅仅依赖TCP协议是不够的。因此，需要在应用层，增加一些容错的机制，记录传送的进度，建立一个新的TCP连接，把中断了的传输继续下去。如果完全依赖中间件，增加一些功能很困难。 结构模型1---client/server 历史上最重要的结构之一，是Internet应用最常见的结构。 结构模型2---服务器组 将不同的服务对象在不同的机器上实现 e.g. Web 在几个主机上维护副本服务 e.g. Sun NIS Service 结构模型3---代理服务器和缓存 缓存（Cache） 保存最近使用过的数据，可以在本地缓 存，也可以在代理服务器上做缓存。 缓存可以减少不必要的网络传输，减少服 务器负担，还可以代理其它用户透过防火 墙访问服务器。 结构模型4---对等的进程 所有进程具有同样的角色 在分布式活动中协同交互 在应用层维护一致性和同步 结构模型5---其它形式的变种 为什么要有一些变种？ 移动代码和移动代理 用户需要低成本的计算机 能方便的加入或移除移动设备 结构模型5.1---移动代码 将代码下载到客户端运行，可以提高交互的效率。 结构模型5.2---移动代理 在网络上的计算机之间穿梭，并执行的代码。代替一些机器执行任务。例如：利用空闲计算机完成密集型计算，计算程序（连同数据）从一个机器移动到另一个机器，在目的机上运行。 和移动代码 的区别：移动代码是服务器与客户端之间传递代码，后者是在服务器之间传递。 和远程调用比较：减少数据传输，降低通信开销。安全威胁限制 了它的使用。 结构模型5.3---网络计算机 本身不安装操作系统，而是从远程服务器上下载操作系统和应用软件。 所有的应用数据和代码都存储在文件服务器上。 用户可以移动。 结构模型5.4---瘦客户 本地