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分布式系统设计与实现实验报告

引言：

分布式系统是由多个计算机节点组成的系统，通过网络相互连接和

协作，共同完成一定的任务。在现代计算机应用中，分布式系统扮演

着重要的角色，应用广泛。本实验旨在通过设计和实现一个简单的分

布式系统，探索其原理和应用。

一、系统设计

1.系统架构

我们采用了客户端-服务器的系统架构，其中服务器端负责处理用户

请求、存储数据和协调各个客户端之间的通信与协作。客户端通过与

服务器进行通信来实现任务的分配和执行。

2.任务分配

为了实现系统的负载均衡和容错机制，我们采用了分布式任务分配

的策略。服务器端将任务分割成多个子任务，并向各个客户端发送任

务请求。每个客户端接收到任务请求后，根据系统负载和任务优先级

来决定是否接受任务。如果客户端接受任务，则开始执行任务并将执

行结果返回服务器端。

3.数据存储

为了实现数据的共享和一致性，我们引入了分布式文件系统。每个

客户端都可以访问文件系统，并可以在其中读取和写入数据。服务器

端负责协调各个客户端对文件系统的访问，并处理潜在的数据冲突和

一致性问题。

二、系统实现

1.网络通信

我们使用TCP/IP协议作为系统的通信协议。通过建立客户端与服

务器之间的TCP连接，可以实现可靠的数据传输和通信。

2.任务调度

服务器端采用了基于优先级队列的调度算法，根据任务的优先级和

客户端的负载情况来进行任务调度。具体而言，服务器将任务优先级

高的任务放入优先级队列的前端，并向负载较低的客户端发送任务请

求。

3.数据一致性

为了保证数据一致性，我们使用了副本机制。在每个客户端上都存

储有数据的副本，并通过心跳检测和数据同步机制来实现副本的一致

性。当某个客户端上的数据发生变化时，将通过广播机制通知其他客

户端进行数据同步。

三、实验结果与分析

在实验过程中，我们设计并实现了一个分布式系统，用于模拟一个

简单的任务调度和数据共享场景。通过对系统的压力测试和性能分析，

我们得到了以下实验结果和分析：

1.系统性能

通过增加客户端的数量，我们可以观察到系统整体的吞吐量和响应

时间的变化。实验结果显示，在客户端数量逐渐增加的情况下，系统

的吞吐量也呈现出线性增长的趋势。然而，响应时间随着客户端数量

的增加而增加，这是因为服务器端需要处理更多的请求和任务调度。

2.容错性能

通过模拟客户端和服务器端的故障，我们可以观察到系统的容错能

力。实验结果显示，在某个客户端出现故障或断开连接的情况下，系

统可以自动将任务分配给其他正常工作的客户端，并保证任务的顺利

执行。这表明我们的系统具有较好的容错性能和可伸缩性。

结论：

通过本实验，我们成功设计和实现了一个简单的分布式系统，并对

其性能和容错性能进行了测试和分析。实验结果显示，分布式系统在

实现任务分配和数据共享方面具有显著的优势，并且能够应对故障和

压力的挑战。随着分布式系统的不断发展和应用，我们相信其在各个

领域都将发挥重要的作用。

参考文献：

[1]LeslieLamport,Time,Clocks,andtheOrderingofEventsina

DistributedSystem

[2]AndrewS.TanenbaumandMaartenvanSteen,DistributedSystems:

PrinciplesandParadigms

附录：实验代码和配置文件

在此附上我们设计和实现的分布式系统的代码和配置文件，以供参

考和进一步的研究使用。