河北大学数学与计算机学院操作系统课件第8章 网络与分布式系统.ppt

操作系统（第3版） 第 8 章 网络与分布式处理 第 8 章 网络与分布式处理 8.1 分布式系统概述 8.2 网络服务器 8.3 分布式进程管理 8.4 进程迁移 8.5 分布式进程通信 8.6 分布式进程同步与互斥 8.7 分布式进程死锁问题 8.1 分布式系统概述 分布式能力包括以下几个方面 通信结构 、网络操作系统 、分布式操作系统 通信结构 具有结构的一组模块构成了通信结构 一个简单的通信结构 通常，通信涉及三个方面：应用、计算机和网络 。因此，一个通信任务组织成相对独立的三层：网络存取层、传输层和应用层： 网络存取层负责的是计算机与其连接网络之间的数据交换 传输层为所有应用提供了可靠的传输机制 应用层包含了支持各用户应用所需的逻辑 8.1 分布式系统概述 开放式系统互连通信结构 开放式系统互连OSI七层模型 物理层 数据链路层 网络层 传输层 会话层 表示层 应用层 8.2 网络服务器 服务器的结构 －服务器与网络上的其它工作站—样，它有一个网络接口模块，该模块包括了与局域网交互所需的硬件和软件；用户工作站也包括了一个网络接口。此外它还包含了与服务器通信的一些网络逻辑 －这种结构的服务器功能强，而且灵活，其功能表现在它可用于控制各种类型的资源 磁盘和文件服务器 文件服务器 对文件进行几种存储和管理、自动备份和恢复、用户流动性 、与其它文件服务器进行连接 8.2 网络服务器 磁盘服务器 许多文件服务器只不过提供了一个中心磁盘设施，作为个人计算机用户局部存储器的扩充，这样的系统有时叫磁盘服务器 文件高速缓冲存储器的一致性问题 问题的产生 因为使用文件高速缓冲存储器保留最近存取的文件记录，减少对远程服务器必须进行的存取次数，致使有时产生文件高速缓冲存储器的一致性问题 解决办法 - 最简单方法是对文件采用加锁技术，以防止多个客户机同时存取一个文件 8.2 网络服务器 －更有效的方法是允许任意多的进程同时打开一个文件读并创建各自的客户机高速缓存。但当有一个对服务器的请求是打开文件的写请求，而其它进程打开文件是读存取对，文件服务器采取两个活动。 打印机服务器 打印机服务器可以处理许多用户工作站的打印请求。这不仅可以节省打印费用，而且使得打印更加容易和打印速度更快 调制解调器服务器 当用户向服务器请求存取调制解调器并提供一个电话号码后，服务器启动调制解调器，拨号、并报告结果。如果呼叫成功，向用户提供一个连接。 8.3 分布式进程管理 分布式互斥 互斥算法分类 集中式算法 －算法：一个节点作为控制节点，控制对所有共享目标的存取。只有控制节点才能对资源分配进行决策；控制节点中集中了所有必要信息，包括所有资源的标识和位置，以及每个资源的分配状态 － 优缺点：集中式互斥算法比较简单，容易实现，但如果控制节点失败了，互斥机制就无法实现；每个资源的分配和回收要求与控制节点交换信息，因此，控制节点可能变为瓶颈 8.3 分布式进程管理 分布式算法 －特征：平均来讲，所有节点有着等量的信息。每个节点只有整个系统的一部分描述，且必须基于这个信息进行决策。所有节点对于系统的最后决策有着完全相等的作用。 克服时钟同步困难所采用的一个常见方法 分布式系统中的事件定序法 8.3 分布式进程管理 分布式算法 Lamport分布式算法 －数据结构：q[j]=(Release,0,j) j=1,…,n －使用的三类信息： ⑴(Request,Ti,i)表示进程Pi访问资源的请求信息。 ⑵(Reply,Tj,j)表示在Pj的控制下允许访问资源的信息。 ⑶(Release,Tk,k)表示进程Pk释放先前分配给它的资源 8.3 分布式进程管理 －算法描述： ⑴当Pi请求访问一个资源时，它泄放一个请求信息(Request,Ti,i)，时标Ti是本地时钟的当前值，它把这个信息放在它自己的数组项q[i]中，并将这个信息发送给其它所有进程 ⑵当Pj接收到信息(Request,Ti,i)，时，它把这个信息放在它自己的数组q[j]中，并发送信息(Reply,Tj,j)给其它所有进程 ⑶当下面两个条件成立时，Pi可以访问一个资源： ①在数组q中，Pi自己的请求信息是数组中最早请求的信息。由于信息在所有节点的顺序是一致的，这个规则允许一个而且只有一个进程在任何时刻访问所请求的资源 8.3 分布式进程管理 ②在