高级操作系统AdvancedOperatingSystem课件-PPT文档资料
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高级操作系统Advanced Operating System
4.1.2 空闲工作站的利用
服务器端驱动的算法
方法2
空闲工作站向整个网络发一条广播消息 所有的工作站都保存这个消息
优点
寻找空闲工作站的开销更少，冗余度更高
缺点
所有的机器都需要维护一个私有的注册文件 潜在的冲突
4.1.2 空闲工作站的利用
客户端驱动的算法
客户端运行remote时，发送广播
M-指数型概率分布 D-等值型概率分布 G-一般分布
m是服务员个数 本课讨论M/M/1模型
4.1.2 处理机池模型
M/M/1系统参数
到达间隔时间的概率密度函数
fA(t)=λe-λt 均值为1/λ λ是平均到达率
服务时间的概率密度函数
fs(t)=μe-μt
4.1.2 处理机池模型
高级操作系统 Advanced Operating System
第四章 分布式进程和处理机管理
分布式系统模型 分布式处理机分配 分布式进程调度 分布式系统容错 实时分布式系统
4.1分布式系统模型
模型的作用 精确地定义要建立或分析的系统的属性和特征 提供检验这些属性的基础
代表性的模型
4.1分布式系统模型
有限状态自动机 (FSM)
4.1分布式系统模型
有限状态自动机 (FSM)
优点：
对于说明数据处理是非常理想的
限制：
固有地串行化了所有并发 明确假设一个输入的所有处理在下一个输入到达之前完成
4.1分布式系统模型
图模型
4.1分布式系统模型
图模型
局限性：
它没有体现“状态”的概念
Little’s Result
令p= λ/μ
顾客等待时间的概率密度函数
fw(t)=p(1-p)e-p(1-p)t
Ch1 General Overview of the System高级操作系统课件PPT(UNIX)
Advanced Operation System, Chapter 1 Slide 10
©Sun Bin
UNIX History
Dennis Ritchie
Ken Thompson
1969年，这两位工程师在AT&T贝尔实验室开始研究UNIX 操作系统。 著名的C语言（1972年）也是这两位工程师发明的，其目 的为了开发UNIX操作系统
Slide 16
1.2 System Structure
©Sun Bin
Advanced Operation System, Chapter 1
Slide 17
1.2 System Structure
The hardware provides the operating system with basic services硬件向操作系统提供基本服务 The OS interacts directly with the hardware ,providing common services to programs and insulating them from hardware idiosyncrasies.操作系统直接与硬件交互，向程 序提供公共服务，并使他们与硬件特性隔离 The OS is commonly called the system kernel Programs such as the shell and editors(ed and vi)shown in the outer layers interact with the kernel by invoking a well defined set of system call 外层程序通过系统调用与内 核交互
©Sun Bin
UNIX History
Dennis Ritchie
Ken Thompson
1969年，这两位工程师在AT&T贝尔实验室开始研究UNIX 操作系统。 著名的C语言（1972年）也是这两位工程师发明的，其目 的为了开发UNIX操作系统
Slide 16
1.2 System Structure
©Sun Bin
Advanced Operation System, Chapter 1
Slide 17
1.2 System Structure
The hardware provides the operating system with basic services硬件向操作系统提供基本服务 The OS interacts directly with the hardware ,providing common services to programs and insulating them from hardware idiosyncrasies.操作系统直接与硬件交互，向程 序提供公共服务，并使他们与硬件特性隔离 The OS is commonly called the system kernel Programs such as the shell and editors(ed and vi)shown in the outer layers interact with the kernel by invoking a well defined set of system call 外层程序通过系统调用与内 核交互
高级操作系统
高级操作系统1：简介本文档旨在详细介绍高级操作系统的相关知识，并提供操作系统的高级功能和操作技巧的细致解释。
2：操作系统基础知识2.1 操作系统的概念及作用2.2 操作系统的分类与特点2.3 操作系统的组成部分2.4 操作系统内核和外壳的区别3：高级操作系统功能3.1 多用户与多任务3.1.1 虚拟内存管理3.1.2 进程管理技术3.1.3 线程管理技术3.2 文件系统管理3.2.1 文件的组织与存储3.2.2 文件权限及访问控制3.2.3 文件系统的备份与恢复3.3 网络和通信3.3.1 网络协议与通信机制3.3.2 网络管理与资源共享3.3.3 远程访问与远程操作3.4 安全性和保护3.4.1 访问控制与权限管理3.4.2 数据加密与解密3.4.3 安全漏洞和防御4：高级操作系统操作技巧4.1 命令行界面操作技巧4.2 快捷键及系统快速访问4.3 虚拟化技术与系统优化4.4 进程和服务管理技巧5：附件本文档附带以下附件，以便更好地理解和使用高级操作系统：- 示例源代码- 图片和图表- 相关工具和软件6：法律名词及注释6.1 版权：指对文学、艺术、科学及其他作品的原创作者授予的对其作品的独占权利，包括复制、发行、展览等。
6.2 许可证：指被授权者可以在特定条件下使用某种权利，如软件使用许可证。
6.3 知识产权：指人们在创造知识和智力成果时，对这些成果所享有的权利，包括版权、专利权、商标权等。
7：结束感谢您阅读本文档的全部内容。
如有任何疑问或需要进一步讨论高级操作系统，请随时与我们联系。
高级操作系统AdvancedOperatingSystem008.ppt
4.1分布式路由算法导论 进程间通信类型
有效的进程间通信对分布式系统的性能很重要 根据目标个数的不同，进程间通信的类型有：
一对一（单播） 一对多（组播） 一对所有（广播）
4.1分布式路由算法导论： 通信延迟及其原因
在基于消息传递的分布式系统中，消息一般在 到达目标节点之前可能要通过一个或多个中间 节点，故存在通信延迟。
死锁避免型路由算法
通过仔细设计的路由算法，保证不发生死锁。
非死锁避免型路由算法
没有特别的设施来预防或避免死锁。 可能发生死锁，也可能不发生死锁。
4.1分布式路由算法导论： 路由函数
路由函数
定义一个消息如何从源节点路由到目标节点。 每个PE在收到一个消息以后，都将决定：
1）把这条消息传送到本地存储器，还是 2）转发到一个邻接的PE
交换
这是一个实际的机制，它决定消息如何从一个输人信道 转到一个输出信道。
4.1分布式路由算法导论： 路由算法类型
路由算法类型包括：
特殊 vs. 一般 最短 vs. 非最短 确定型 vs. 适应型 源路由 vs. 目标路由 容错型 vs. 非容错型 冗余型 vs. 非冗余型 死锁避免型 vs. 非死锁避免型
P2
D(3)=min{D(3),D(2)+l(2,3)} =min{4, 3+3}=4。
4
1
P1
3
P4 2 P5
5
2 20
P3
4.2.1 Dijkstra集中式算法： 算法举例（cont‘d）
4. 取D(1),D(3)中具最小值的对应节点P3加入到集合N中, N= { P5,P4,P2,P3}
对不在N中的其它节点P1更新
1 (P5, 2) (P5, 2)
高级操作系统AdvancedOperatingSystem课件
分布式操作系统概述
随着计算机网络的普及和发展，分布式操作系统成为实现大规模计算的关键技术之一。本节课将介绍分 布式操作系统的设计原理和分布式计算的基本概念，帮助你更好地理解和应用分布式系统技术。
实时操作系统概述
实时操作系统是一种具有严格时间约束的操作系统，广泛应用于航天、工业自动化等领域。在本节课中， 我们将深入研究实时操作系统的特点、调度算法和关键技术，帮助你理解实时系统的设计和应用。
操作系统演化
操作系统的发展经历了多个阶段和演化过程，从最早的批处理系统，到现代 的多核处理器支持的分布式系统。了解操作系统的演化历程有助于我们更好 地理解和应用现代操作系统的概念和特性。
传统操作系统概述
传统操作系统是计算机系统中不可或缺的核心组件。它负责管理硬件资源，提供进程调度、内存管理、 文件系统等功能。通过本节课，我们将深入研究传统操作系统的工作原理和关键特性。
高级操作系统 AdvancedOperatingSystem课件
本课程介绍高级操作系统的定义和概述，旨在帮助学生更好地了解操作系统 的发展和应用。通过涵盖的主题，我们将深入探讨传统操作系统、分布式操 作系统、实时操作系统和网络操作系统的特征和功能。
学习目标
通过本课程，你将能够：
1. 理解高级操作系统的基本概念和原理 2. 掌握传统操作系统的核心功能和特点 3. 了解分布式操作系统的设计和实现 4. 熟悉实时操作系统的特性和应用 5. 探索网络操作系统的工作原理和应用场景
网络操作系统概述
网络操作系统是为了满足分布式网络环境下的计算需求而设计的操作系统。本节课将介绍网络操作系统 的工作原理和关键特性，帮助你理解和应用网络操作系统的相关技术。
结语
通过学习高级操作系统，你将深入了解操作系统的核心概念和原理，Байду номын сангаас握传统操作系统、分布式操作系 统、实时操作系统和网络操作系统的工作原理和应用场景。祝你在课程中有愉快的学习体验！
高级操作系统概述 (9)
20
2019/2/11
第四章 分布式进程和处理机管理
4.5.2 设计问题 我们可以通过一个例子来说明上述两种方 法的不同之处，假定一个电梯控制器控制100 层楼的电梯。电梯在第60层上等待顾客使用。 这时一个顾客在下一层按下了按钮。在100毫 秒之后，另一个顾客在100层上按了按钮。在 事件触发系统中，第一次按钮产生了一个中断， 于是电梯开始启动下降。紧接着第二次按钮中 断发生并被记录下来以后再处理，但电梯仍然 继续下降。
2019/2/11 10
第四章 分布式进程和处理机管理
4.5.1 实时分布式系统的定义
外设 执行机构 传感器 计算机
图4-17 分布式实时计算机系统
根据实时性的限制和后果，实时系统通常 可以分为两类： 软实时系统：系统对激励的响应可以偶尔超过 时间限制。例如，电话交换机允许在超载的情 5次电话中允许1次断线或串线。 况下，在 10 2019/2/11 11
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2019/2/11
第四章 分布式进程和处理机管理
4.5.1 实时分布式系统的定义 分布式实时系统通常可以按照图3-17的结构 来构造。我们可以看到它是一个用网络连接起 来的多计算机系统。其中一部分计算机与外设 相连，这些计算机主要的任务就是实时控制即 接收外设的激励并将响应结果传送给外设。这 些计算机可能是嵌入到设备中的微型控制器或 者是独立的机器。它们都有从外设接收信号的 传感器和向外设发送信号的执行机构。这些传 感器和执行机构可以是数字式或模拟式的。
2019/2/11 13
第四章 分布式进程和处理机管理
4.5.1 实时分布式系统的定义 编写驱动程序已经无法满足复杂性的要求。目 前，编写驱动程序已不再是实时系统设计者最 关心的问题。 错误2-实时计算是快速计算：实时计算并不一定 是快速计算。例如，一个计算机控制的天文望 远镜必须实时地跟踪恒星和星系，但实际上， 地球每一小时才旋转15弧度，并不特别快。在 这里，准确性却是最重要的。
2019/2/11
第四章 分布式进程和处理机管理
4.5.2 设计问题 我们可以通过一个例子来说明上述两种方 法的不同之处，假定一个电梯控制器控制100 层楼的电梯。电梯在第60层上等待顾客使用。 这时一个顾客在下一层按下了按钮。在100毫 秒之后，另一个顾客在100层上按了按钮。在 事件触发系统中，第一次按钮产生了一个中断， 于是电梯开始启动下降。紧接着第二次按钮中 断发生并被记录下来以后再处理，但电梯仍然 继续下降。
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第四章 分布式进程和处理机管理
4.5.1 实时分布式系统的定义
外设 执行机构 传感器 计算机
图4-17 分布式实时计算机系统
根据实时性的限制和后果，实时系统通常 可以分为两类： 软实时系统：系统对激励的响应可以偶尔超过 时间限制。例如，电话交换机允许在超载的情 5次电话中允许1次断线或串线。 况下，在 10 2019/2/11 11
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第四章 分布式进程和处理机管理
4.5.1 实时分布式系统的定义 分布式实时系统通常可以按照图3-17的结构 来构造。我们可以看到它是一个用网络连接起 来的多计算机系统。其中一部分计算机与外设 相连，这些计算机主要的任务就是实时控制即 接收外设的激励并将响应结果传送给外设。这 些计算机可能是嵌入到设备中的微型控制器或 者是独立的机器。它们都有从外设接收信号的 传感器和向外设发送信号的执行机构。这些传 感器和执行机构可以是数字式或模拟式的。
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第四章 分布式进程和处理机管理
4.5.1 实时分布式系统的定义 编写驱动程序已经无法满足复杂性的要求。目 前，编写驱动程序已不再是实时系统设计者最 关心的问题。 错误2-实时计算是快速计算：实时计算并不一定 是快速计算。例如，一个计算机控制的天文望 远镜必须实时地跟踪恒星和星系，但实际上， 地球每一小时才旋转15弧度，并不特别快。在 这里，准确性却是最重要的。
高级操作系统AdvancedOperatingSystemPPT课件
2020/11/24
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1.1 分布式系统的诞生和定义
题进行合作，而最少依赖集中的过程、数据 或硬件。”
2020/11/24
9
1.1 分布式系统的诞生和定义
计算机系统的变革：
1945年-1985年：计算机系统的特点是体积庞 大、价格昂贵，甚至小型计算机也动辄数千 美元，造成了只有少数大型机构才拥有一、 二台计算机（例如，科大的320机组、Facom 140计算机、KD-3计算机等），而且,由于当 时没有相应的方法将它们连接起来，所以， 这些计算机只能独立地运行；
4. 分布式进程和处理机管理（DS的模型、处理机 分配、进程调度、容错与实时DS）
5. 分布式资源管理（资源管理基本概念、集中分 布式资源管理与完全分布式资源管理）
2020/11/24
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课程内容 Contents of the Course
6. 分布式程序设计（特点、分布式进程、进程迁 移）
7. 新型分布式处理技术---移动代理(Mobile Agents)
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1.1 分布式系统的诞生和定义
由于能与各种应用环境相匹配，因而系统适 应性广，灵活性高。
在新一代“智能机”和“超高速计算机” 的研究开发中，都采用了大量“并行”的思 想，其并行的含义就是广义下的多机合作， 是在空间重复和资源分散概念上的高级并行， 这与“分布式”的含义在现代结构学意义上 几乎完全吻合。毫无疑问，分布式系统必将 是新一代计算机的普遍表现形式。
2020/11/24
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1.1 分布式系统的诞生和定义
分布式系统的好处： 由于模块化因而具有良好的扩展性； 由于每个处理单元可由便宜的微型计算机构
成、资源可共享，因而系统价格低廉，经济 性好； 由于多机并行合作因而系统响应时间短，吞 吐率高； 由于优美降级。因而系统可靠性高，鲁棒性 好；
高级操作系统Advanced Operating System.ppt
使用逃逸信道扩展完全适应的概念
例如，可以用两个路由进程实现混合路由： 路由进程1：完全适应性路由，
使用标记为非等待的虚信道； 路由进程2：限制性但无死锁路由
可能是XY路由或e-立方等决定性路由 使用标记为等待的虚信道。
2019-9-13
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28
4.6.2 逃逸信道 混合路由（cont'd）
高级操作系统 Advanced Operating
System
xxx 中国科学技术大学计算机系
2019-9-13
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1
第四章 分布式路由算法
分布式路由算法导论 一般类型网络的最短路径路由算法 特殊类型网络的单播算法 特殊类型网络中的多播算法 虚信道和虚网络 完全自适应和无死锁路由算法 几个自适应和无死锁路由算法 容错单播的一般方法 网格和圆环中的容错单播算法 超立方中的容错单播算法 容错组播算法
当路由开始时，使用虚信道1，vc1。 在第i 步使用虚信道i，vci及相应的链接。 如果一个给定网络的最长路径（也叫直径）是Dmax那
么就要用Dmax个虚信道；
2019-9-13
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24
4.6.1 虚信道类
为了减少虚信道的数量，可将一个网络分成几个节点的 子集，每个子集都不会包含相邻的接点。
虚网络通常设计为没有回路，因而路由算法可以不 必考虑死锁，除非存在交叉虚网络的依赖性
2019-9-13
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11
4.5虚信道和虚网络
虚信道举例
考虑一个有四个节点的单向环。如果同时有几个 路由进程启动，就会发生死锁。
P2
P3
P1
P0
2019-9-13
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例如，可以用两个路由进程实现混合路由： 路由进程1：完全适应性路由，
使用标记为非等待的虚信道； 路由进程2：限制性但无死锁路由
可能是XY路由或e-立方等决定性路由 使用标记为等待的虚信道。
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4.6.2 逃逸信道 混合路由（cont'd）
高级操作系统 Advanced Operating
System
xxx 中国科学技术大学计算机系
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第四章 分布式路由算法
分布式路由算法导论 一般类型网络的最短路径路由算法 特殊类型网络的单播算法 特殊类型网络中的多播算法 虚信道和虚网络 完全自适应和无死锁路由算法 几个自适应和无死锁路由算法 容错单播的一般方法 网格和圆环中的容错单播算法 超立方中的容错单播算法 容错组播算法
当路由开始时，使用虚信道1，vc1。 在第i 步使用虚信道i，vci及相应的链接。 如果一个给定网络的最长路径（也叫直径）是Dmax那
么就要用Dmax个虚信道；
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4.6.1 虚信道类
为了减少虚信道的数量，可将一个网络分成几个节点的 子集，每个子集都不会包含相邻的接点。
虚网络通常设计为没有回路，因而路由算法可以不 必考虑死锁，除非存在交叉虚网络的依赖性
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4.5虚信道和虚网络
虚信道举例
考虑一个有四个节点的单向环。如果同时有几个 路由进程启动，就会发生死锁。
P2
P3
P1
P0
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高级操作系统讲义
11.网络操作系统:具有网络功能的操作系统，无严格定义。
MS-DOS （1） 网络通信能力（2） 提供网络服务:网络上各节点的主机运行自身的操作系统，它不仅要保证本机的系统进程或用户进程能简便、有效地使用网络中各种资源；同时，也为网中其它用户使用本机资源提供服务。
OS+网络协议 2 分布式操作系统每台计算机没有各自独立的OS ，用户不了解其文件存储在什么地方，也不了解其程序是由远程处理机执行的，分布式OS 自动管理文件的放置；网络OS 每台计算机均有自己的OS ；网络OS 的用户要访问资源，用户必须了解资源的位置，用“文件传输”命令在计算机之间移动文件。
分布式操作系统是为分布式计算机系统配置的一种操作系统。
分布式OS 在这种多机系统环境下，负责控制和管理以协同方式工作的各类系统资源；负责分布式进程的同步与执行，处理机间的通信、调度与分配等控制事务，自动实行全系统范围内的任务分配和负载平衡；具有高度并行性以及故障检测和重构能力。
3 并行操作系统并行机 ——>并行操作系统 并行DBMS ——> 并行算法 ——> 并行程序设计语言及其开发环境（并行编译）国内的：银河机、曙光机等； PVM (parallel machine) CPU10 ——> 40 ——> 20 20 ——> 80 ——> 40 1.实时操作系统（Real- Time OperatingSystem, RTOS ）支持实时系统工作的操作系统,响应时间有明确的规定；⑴执行效率高、快速、实时性强⑵系统小，可剪裁，核心部分更小；⑶主要应用于实时控制领域；推动操作系统发展的因素： （1） 硬件升级、或者出现了新的硬件类型；GUI 取代字符界面 （2）用户、系统管理者的需求，新的功能、工具不断加入到OS 中；（3） bug 维护、修补；。
课件操作系统OperatingSystem
2.链接结构
链接结构是指可以将文件存储在外部存储介质上的若 干个不必连续的物理块中，其中的每个物理块都设有 一个指针字段，指向下一个物理块的位置，从而使得 存放同一个文件的物理块链接起来。以链接结构存放 的文件称为链接文件。
图6.2 文件的链接结构
文件目录表
文件名 起始块 结束块
号
号
File A 2
起始R
存取时必须先确定进行存取
时的起始位置（如记录号、 字符序号等）。直接存取通
R+4*l
常是对记录式文件而言的。 对于定长记录式文件来说，
直接存取方便、高效。 对于变长记录文件，采用顺
序存取方法会更高效。磁盘
变长记录随机存取
起始R
l0
R+l0
l1
l2 l3
是支持随机存取的典型设备。
l4
R+l0+l1+l2+l3+l4
§6.1.2 文件的逻辑结构
1.文件结构
文件结构是指文件的组织形式。通常分为文件的逻 辑结构和文件的物理结构。
文件的逻辑结构是指从用户的观点出发，用户所观 察到的文件组织形式。
文件的物理结构又称为文件的存储结构，是指文件 在外部存储介质上是如何存放的，即文件在外存上 的存储组织形式。
2.文件的逻辑结构（常分为2种）
常见的文件物理结构有三种：连续结构、链接结构 和索引结构。
1.连续结构
连续结构，又称顺序结构，是一种最常用和最简单的物理文 件结构，它把逻辑上连续的文件信息存储在物理位置连续的 物理块中。
图6.1 文件的连续结构
文件目录表
文件名 起始块号 长度
File A
2
三章操作系统OperatingSystemPppt课件
（5〕用户接口
• 两种接口 • 命令接口 • 程序接口
3.4 操作系统的特征
1．并发性。可以同时执行多个程序。 2．共享性。多个并发执行的程序可以共同使用
系统的资源。 3．虚拟性。是把逻辑部件和物理实体有机结合
为一体的处理技术。通过虚拟技术，可以实现 虚拟处理器、虚拟存储器、虚拟设备等。 4．不确定性。由于系统共享资源有限，并发程 序的执行受到一定的制约和影响。
• 一个例子 • 隐藏某个盘符 • 翻开
HKEY_CURRENT_USER\Software\Mic rosoft\ Windows\CurrentVersion\Policies\ Explorer
• 在右侧窗口中新增一个名为“NoDrives 〞的DWORD值
• 不懂不要乱改 • 修改前备份注册表
• OS是硬件与其他软件系统的接口；
• OS是用户和计算机之间进行“交流〞的 界面〔窗口）。
为什么要有操作系统？
• 从用户角度来看，计算机系统应该是一个稳 定的、对用户友好、便于操作的平台。
对计算机我一窍不通，如 何进行操作！！？
用户
应用系统 语言编译系统
操作系统 机器系统
但是，实际上用户对硬件直接进行操作是极其困难、 甚至是不可能的。
3.6 Windows 2000
版本： （1〕Windows 2000 Professional （2〕Windows 2000 Server （3〕Windows 2000 Advanced Server （4〕Windows 2000 Datacenter SeWindows 2000 在“登录到Windows〞对话框中，需要
打印机
安装了操作系统的计算机
3.2 操作系统的作用
高级操作系统概述 (10)
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2019/2/11
第五章 分布式资源管理
5.1 资源管理的基本概念 何资源的占用者总能在有限长的时间内释放所 占用的资源，并且任何资源申请者总能在有限 长的时间内获得资源。
2019/2/11
16
第五章 分布式资源管理
5.2 集中分布资源管理 采用集中分布管理方式时，每个资源均由 唯一的一个管理者管理。每个资源管理者所进 行的分配、释放工作，类似于集中管理方式。 但是，当一个资源管理者不能满足一个申请者 的请求时，它应当帮助用户去向其它资源管理 者申请资源。这样用户申请资源的过程类似在 单机操作系统上一样，只要向本机的资源管理 者提出申请，他无须知道系统中有多少个资源 管理者，也无须知道资源的分布情况。集中分 布管理方式和集中管理方式的区别在于，前者
2019/2/11 18
第五章 分布式资源管理
5.2 集中分布资源管理 避免饿死：只要每个资源申请者都能在有限长 的时间内获得所需资源，则按算法搜索一定能 获得资源。 高效率地利用资源：使用资源不会出现舍近求 远的现象。 资源使用均衡：不应使某些资源使用过于频繁， 而另一些资源使用过于清闲。 算法开销小：执行算法时通信量少。
2019/2/11 22
第五章 分布式资源管理
5.2 集中分布资源管理 这种投标策略即考虑了资源的使用的均衡性， 又兼顾了资源使用的有效性。 上述算法没有考虑节点失效的情况，增加 下一条将使算法具有鲁棒性： 5. 若发申请后很久未获得资源，则向中标者发 一询问信：“你还在吗？”。若中标者未失 效就立即予以肯定答复。若发询问信后未见 回答，则重新广播招标信件。
2019/2/11 3
第五章 分布式资源管理
5.1 资源管理的基本概念 在分布式计算机系统中，由于系统资源是 分布在各台计算机上的，若一类资源归一个管 理者来管里会使性能很差。假如，系统中各台 计算机的存储资源由位于某台计算机上的资源 管理者来管，那么，不论谁申请存储资源，即 使申请的是自己计算机上的资源，都必须发信 给存储管理，这就大大增加了系统开销。如果 存储管理所在那台计算机坏了，系统便会瘫痪。 由此可见，分布式操作系统采用集中式方式来 管理资源，不仅开销大，而且鲁棒性差。
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第五章 分布式资源管理
5.1 资源管理的基本概念 何资源的占用者总能在有限长的时间内释放所 占用的资源，并且任何资源申请者总能在有限 长的时间内获得资源。
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第五章 分布式资源管理
5.2 集中分布资源管理 采用集中分布管理方式时，每个资源均由 唯一的一个管理者管理。每个资源管理者所进 行的分配、释放工作，类似于集中管理方式。 但是，当一个资源管理者不能满足一个申请者 的请求时，它应当帮助用户去向其它资源管理 者申请资源。这样用户申请资源的过程类似在 单机操作系统上一样，只要向本机的资源管理 者提出申请，他无须知道系统中有多少个资源 管理者，也无须知道资源的分布情况。集中分 布管理方式和集中管理方式的区别在于，前者
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第五章 分布式资源管理
5.2 集中分布资源管理 避免饿死：只要每个资源申请者都能在有限长 的时间内获得所需资源，则按算法搜索一定能 获得资源。 高效率地利用资源：使用资源不会出现舍近求 远的现象。 资源使用均衡：不应使某些资源使用过于频繁， 而另一些资源使用过于清闲。 算法开销小：执行算法时通信量少。
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第五章 分布式资源管理
5.2 集中分布资源管理 这种投标策略即考虑了资源的使用的均衡性， 又兼顾了资源使用的有效性。 上述算法没有考虑节点失效的情况，增加 下一条将使算法具有鲁棒性： 5. 若发申请后很久未获得资源，则向中标者发 一询问信：“你还在吗？”。若中标者未失 效就立即予以肯定答复。若发询问信后未见 回答，则重新广播招标信件。
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第五章 分布式资源管理
5.1 资源管理的基本概念 在分布式计算机系统中，由于系统资源是 分布在各台计算机上的，若一类资源归一个管 理者来管里会使性能很差。假如，系统中各台 计算机的存储资源由位于某台计算机上的资源 管理者来管，那么，不论谁申请存储资源，即 使申请的是自己计算机上的资源，都必须发信 给存储管理，这就大大增加了系统开销。如果 存储管理所在那台计算机坏了，系统便会瘫痪。 由此可见，分布式操作系统采用集中式方式来 管理资源，不仅开销大，而且鲁棒性差。
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一对一（单播） 一对多（组播） 一对所有（广播）
4.1分布式路由算法导论： 通信延迟及其原因
在基于消息传递的分布式系统中，消息一般在 到达目标节点之前可能要通过一个或多个中间 节点，故存在通信延迟。 分布式系统中的通信延迟依赖于如下四个因素：
网络拓扑：
通常用图表示 定义处理单元（PE）之间是如何连接的
P1 5 4
P2 1 3 2 P3 P4 20 2 P5
4.2.1 Dijkstra集中式算法： 算法举例（cont'd）
4.2.1 Dijkstra集中式算法： 算法描述
设 D(v)是从源s到节点v的距离（沿给定路径的链接的代价的和） l(v,w)是节点v和w之间的代价 Dijkstra算法如下： 1. 设N={s}； 对不在N中的每一个节点v，令D(v)=l(s,v)。 对那些没有连接到s的节点赋值为∞。 2. 找到不在N中的一个节点w，使D(w)最小并将w加入N； 然后对所有不在N中的其它节点计算并更新D(v)： D(v) := min[D(v), D(w)+l(w,v)] 重复步骤2，直到所有节点都在N中
非冗余型路由算法
对每个目标只需转发消息的一个拷贝。
死锁避免型路由和 非死锁避免型路由
死锁避免型路由算法
通过仔细设计的路由算法，保证不发生死锁。 没有特别的设施来预防或避免死锁。 可能发生死锁，也可能不发生死锁。
非死锁避免型路由算法
4.1分布式路由算法导论： 路由函数
路由函数
路由算法类型包括：
特殊 vs. 一般 最短 vs. 非最短 确定型 vs. 适应型 源路由 vs. 目标路由 容错型 vs. 非容错型 冗余型 vs. 非冗余型 死锁避免型 vs. 非死锁避免型
4.1分布式路由算法导论： 一般型路由和特殊型路由
一般型路由算法
适合于所有类型的网络 但是对于某种特定网络不是很有效
定义一个消息如何从源节点路由到目标节点。 每个PE在收到一个消息以后，都将决定： 1）把这条消息传送到本地存储器，还是 2）转发到一个邻接的PE 依赖于目标的、依赖于输入的、依赖于源的、依赖 于路径的等等
有许多不同的路由函数的定义，例如
本章仅使用依赖于目标的路由函数
4.2 一般类型网络的最短路径ont'd ）
几个自适应和无死锁路由算法 容错单播的一般方法 网格和圆环中的容错单播算法 超立方中的容错单播算法 容错组播算法
4.1分布式路由算法导论 进程间通信类型
有效的进程间通信对分布式系统的性能很重要 根据目标个数的不同，进程间通信的类型有：
特殊型路由算法
只对特定的网络类型有效，如超立方、网格等 这些算法由于利用了特定网络的拓扑属性，所以效 率往往较高。
4.1分布式路由算法导论： 最短路由算法和非最短路由算法
最短路径算法
对给定的源-目标对给出一个代价最小的路径 路径的代价
所有跳步（连接）代价的线性和。
缺点：可能会导致网络某一部分的拥塞
高级操作系统 Advanced Operating System
陈香兰（代） 0551_3606864-83 中国科学技术大学计算机系
第四章 分布式路由算法 主要内容
分布式路由算法导论 一般类型网络的最短路径路由算法 特殊类型网络的单播算法 特殊类型网络中的多播算法 虚信道和虚网络 完全自适应和无死锁路由算法
P2
右图显示了一个分布式系 统的例子
P1
4 3 5 P3
1 P4 2 20 2 P5
4.2.1 Dijkstra集中式算法
第一种类型的算法以集中式的风格进行路由 Dijkstra集中式算法可以发现一个源节点到所 有其他节点的最短路径。 Dijkstra集中式算法需求：
需要了解给定网络的全局拓扑消息，即： 网络中所有其他节点的列表； 节点之间的所有链接； 每个链接的代价。
可以将消息路由到一个更长的路径从而避免拥塞。 在某些情况下，随机路由可能是有效的。
非最短路由算法
4.1分布式路由算法导论： 确定型路由和适应型路由
确定型路径算法
路由路径只在网络的拓扑发生改变时才发生变化， 而且它不使用任何有关网络状态的消息。
适应型路由算法
路径根据网络流量而改变。
许多分组交换网，如法国的Transpac或美国的 ARPAnet都使用最短路径路由 本节介绍三个一般类型网络的 最短路径路由算法：
Dijkstra集中式算法 Ford分布式算法 ARPAnet路由算法
4.2 一般类型网络的最短路径路由算法：
分布式系统图示
一般地，一个分布式系统可以用图来表示： 节点代表PE（处理单元）； 边代表通信链接； 每个链接的数字代表链接代价。
4.1分布式路由算法导论： 容错型路由和非容错型路由
容错型路由算法
即使出现错误，被路由消息也能保证送到。 假定路由不会出错 路由算法不必动态调整自己的活动。
非容错型路由算法
4.1分布式路由算法导论： 冗余型路由和非冗余路由
冗余型路由算法
用几个边分离（或节点分离）的路径向同一个目标 发送多个拷贝。 只要这些路径中的一个是好的，那么就会至少有一 个消息拷贝到达目标。 必须保证有且只有一个拷贝被接收
路由
决定如何选择路径以便将消息传递到目的地。
4.1分布式路由算法导论： 通信延迟及其原因（cont'd）
流量控制
流量控制决定在消息沿路径传递时如何分配网络资源， 包括：
信道 缓冲区
交换
这是一个实际的机制，它决定消息如何从一个输人信道 转到一个输出信道。
4.1分布式路由算法导论： 路由算法类型
4.2.1 Dijkstra集中式算法： 算法举例
上述算法作用于如图所示的网络： 以P5为源节点
1.
集合N只包含源节点P5即N= { P5}。 对不在N中的节点P1,P2,P3,P4计算：
D(1)=D(2)=∞； （由于P1和P2不与P5直接相连）
D(3)=l(P5 ,P3) =20 D(4)=l(P5,P4)=2