分布计算系统优选PPT
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分布计算系统
陈志刚 中南大学
第一章 分布式系统概述
1∙1什么是分布式系统？
❖分布式系统有很多不同的定义，但没有一个是令人满 意或者能够被所有人接受的。介绍分布式系统，对它 的特点进行大致的描述就足够了：
➢一个分布式系统是一些独立的计算机的集合，但是 对该用户来说，系统就像一台计算机一样。
➢这个定义有两方面的含义:一，从硬件角度来说， 每台计算机都是自主的：二，从软件角度来讲，用户 将整个系统视为一台计算机。这两者都视必需的，缺 一不可。
3) 把不同的硬件和软件系统结合在一起，整个系统可以得到较 高的性能价格比。在这样的系统中，如果配置一些专门为某 种目的设计的具有特殊系统结构的处理器，则普通的计算机 也可以共享这些功能。
第一章 分布式系统概述
1.9 分布计算系统的优点和新问题
❖分布计算系统的优点
➢可扩充性。不必像单机系统那样替换整个系统，分布计算系 统容易通过扩大规模以包括更多的资源。 ➢高的性能/价格比。在分布计算系统中，可以通过增加计算 机的数目，提高并行程度而得到所需要的性能，从而可以获得 很高的性能/价格比。 ➢资源共享。系统中的硬件和软件资源如外部设备、文件系统 和数据库等可以被更多的用户所共享，甚至连CPU和内存等 资源也可被共享。 ➢可靠性。分布计算系统具有在系统中当某个部分出现了故障 的情况下继续运行的潜力。 ➢支持固有的分布式应用。分布计算系统与许多应用场合相适 应，如 、铁路等本来就分散而又必须相互协调的行业。
第一章 分布式系统概述
1.5分布式系统与独立PC机相比较的 优点
项目 数据共享 设备共享 通信 灵活性
描述 允许多个用户访问一个公共的数据库 允许多个用户共享昂贵的外围设备（如彩色打印机） 使得通信更加容易，如通过电子邮件 用最有效的方式将工作负荷分配到可用的机器上
第一章 分布式系统概述 1.6 分布式系统的缺点
第一章 分布式系统概述
1.10 分布计算系统的透明性
❖ 透明性的概念
➢透明性：事物本来存在某种属性，但是这种属性从某种 角度上来看是不可见的，称这种特性为透明性。
➢分布计算系统的透明性：用户或程序员看不见网络的存在。 这样从用户或程序员的角度看来，网络中的全部机器表现为 一个，用户或程序员看不到机器的边界和网络本身。用户不 必知道数据放在什么地方以及进程在何处执行。
第一章 分布式系统概述
1.9 分布计算系统的优点和新问题
❖分布计算系统的新问题
➢资源的多重性带来的问题。由于处理资源的多重性，分布计 算系统可能产生的差错类型和次数都比集中式单机系统多。 资源多重性还给系统资源管理带来新的困难。 ➢资源的分散性带来的问题。分布式的状态信息和不可预知的 报文延迟使得系统的控制和同步问题变得很复杂，要想及时 地、完整地搜集到系统各方面的信息是很困难的，从而使处 理机进行最佳调度相当困难。 ➢系统的异构性带来的问题。在异构性分布计算系统中，由于 各种不同资源(特别是计算机和网络)的数据表示和编码、控制 方式等均不相同，这样一来就产生了翻译、命名、保护和共 享等新问题。
第一章 分布式系统概述
1.2 紧密耦合分布计算系统结构
P 开
M
P
关
（a）开关互连,既有 共享存储器
P
P
总线
MP 开 M
MP关
M
M
（b）总线互连,既有共 享存储器
(c) 开关互连,既有共享 存储器，又有专用存储器
P：处理机， M：主存储器
第一章 分布式系统概述
1.3 松散耦合分布计算系统结构
M
M
P
项目 软件 网络
安全
描述 目前为分布式系统开发的软件还很少 网络可能饱和和引起其他的问题
容易造成对保密数据的访问
第一章 分布式系统概述
1.7同构型与异构型分布计算系统
➢对于同构型分布式系统而言，组成该系统的计算机的硬件 和软件是相同的或非常相似的，同时组成该系统的计算机网 络的硬件和软件也是相同的或非常相似的。 ➢对于异构型分布式系统而言，组成该系统的计算机的硬件 或软件是不同的，或者组成该系统的计算机网络的硬件或软 件也是不同的 。
3) 访问透明。用户不用区分本地资源还是远程资源，访问本 地资源和访问远程资源的方法是一样的。
4) 迁移透明。迁移透明指的是用户不知道一个资源或者他的 作业是否迁移到另外一个位置。迁移透明需要名字透明的 支持。
5) 复制透明。复制透明允许文件或其他对象的多个副本同时 在系统中存在，但是这种情况对用户是透明的，对对象的 修改应同时作用在对象的所有副本上。
第一章 分布式系统概述
1.8 分布计算系统的相关概念
➢分布计算系统的异构性 的表现：
指令系统不同
分 布
硬件异构性 数据表示方法不同
计算机
机器的配置不同
计 算 系 统
系统的 异构性
操作系统异构 性 程序设计语言
操作系统功能不同 系统调用不同 文件系统不同
的
的异构性
异 构 性
通信网 络的异 构性
硬件异构性：接口硬件不同、连接方法不 同、通信方法不同。 软件异构性：通信协议不同。
➢分布计算系统的透明性表现： 1) 名字透明。名字透明指的是对象的命名在全局是唯一的，
不管在什么地方访问该对象使用的名字都是一样的。这 样一来，在系统中移动一式系统概述
1.10 分布计算系统的透明性
2) 位置透明。位置透明指的是资源的名字中不包含该资源的 位置信息。这样一来，当该资源在系统中移动时，在资源 名字保持不变的情况下，原有的程序都可正常运行。
P
M
M
M
P
P
P
通信网络 P：处理机， M：主存储器
第一章 分布式系统概述
1.4分布式系统与集中式系统相比 较的优点：
项目 经济 速度 固有的分布性 可靠性 渐增
描述 微处理机提供了比大型主机更好的性价比 分布式系统总的计算能力比单个大型主机的更强 一些应用涉及到空间上分散的机器 如果一台机器崩溃，整个系统还可以运转 计算能力可以逐渐有所增加
第一章 分布式系统概述
1.8 分布计算系统的相关概念
➢为什么分布计算系统的异构性是不可避免的？
1) 分布计算系统已成为资源共享的重要形式。随着分布计算 系统资源的增多，其他用户也希望加入系统，共享其资源。 这些新的系统往往同原有系统中现有的硬件和软件不同。
2) 由于硬件性能的提高和其价格的下降，当扩充一个分布计 算系统时，人们往往会选择新型的计算机系统，而不是选 择已有的设备类型。
陈志刚 中南大学
第一章 分布式系统概述
1∙1什么是分布式系统？
❖分布式系统有很多不同的定义，但没有一个是令人满 意或者能够被所有人接受的。介绍分布式系统，对它 的特点进行大致的描述就足够了：
➢一个分布式系统是一些独立的计算机的集合，但是 对该用户来说，系统就像一台计算机一样。
➢这个定义有两方面的含义:一，从硬件角度来说， 每台计算机都是自主的：二，从软件角度来讲，用户 将整个系统视为一台计算机。这两者都视必需的，缺 一不可。
3) 把不同的硬件和软件系统结合在一起，整个系统可以得到较 高的性能价格比。在这样的系统中，如果配置一些专门为某 种目的设计的具有特殊系统结构的处理器，则普通的计算机 也可以共享这些功能。
第一章 分布式系统概述
1.9 分布计算系统的优点和新问题
❖分布计算系统的优点
➢可扩充性。不必像单机系统那样替换整个系统，分布计算系 统容易通过扩大规模以包括更多的资源。 ➢高的性能/价格比。在分布计算系统中，可以通过增加计算 机的数目，提高并行程度而得到所需要的性能，从而可以获得 很高的性能/价格比。 ➢资源共享。系统中的硬件和软件资源如外部设备、文件系统 和数据库等可以被更多的用户所共享，甚至连CPU和内存等 资源也可被共享。 ➢可靠性。分布计算系统具有在系统中当某个部分出现了故障 的情况下继续运行的潜力。 ➢支持固有的分布式应用。分布计算系统与许多应用场合相适 应，如 、铁路等本来就分散而又必须相互协调的行业。
第一章 分布式系统概述
1.5分布式系统与独立PC机相比较的 优点
项目 数据共享 设备共享 通信 灵活性
描述 允许多个用户访问一个公共的数据库 允许多个用户共享昂贵的外围设备（如彩色打印机） 使得通信更加容易，如通过电子邮件 用最有效的方式将工作负荷分配到可用的机器上
第一章 分布式系统概述 1.6 分布式系统的缺点
第一章 分布式系统概述
1.10 分布计算系统的透明性
❖ 透明性的概念
➢透明性：事物本来存在某种属性，但是这种属性从某种 角度上来看是不可见的，称这种特性为透明性。
➢分布计算系统的透明性：用户或程序员看不见网络的存在。 这样从用户或程序员的角度看来，网络中的全部机器表现为 一个，用户或程序员看不到机器的边界和网络本身。用户不 必知道数据放在什么地方以及进程在何处执行。
第一章 分布式系统概述
1.9 分布计算系统的优点和新问题
❖分布计算系统的新问题
➢资源的多重性带来的问题。由于处理资源的多重性，分布计 算系统可能产生的差错类型和次数都比集中式单机系统多。 资源多重性还给系统资源管理带来新的困难。 ➢资源的分散性带来的问题。分布式的状态信息和不可预知的 报文延迟使得系统的控制和同步问题变得很复杂，要想及时 地、完整地搜集到系统各方面的信息是很困难的，从而使处 理机进行最佳调度相当困难。 ➢系统的异构性带来的问题。在异构性分布计算系统中，由于 各种不同资源(特别是计算机和网络)的数据表示和编码、控制 方式等均不相同，这样一来就产生了翻译、命名、保护和共 享等新问题。
第一章 分布式系统概述
1.2 紧密耦合分布计算系统结构
P 开
M
P
关
（a）开关互连,既有 共享存储器
P
P
总线
MP 开 M
MP关
M
M
（b）总线互连,既有共 享存储器
(c) 开关互连,既有共享 存储器，又有专用存储器
P：处理机， M：主存储器
第一章 分布式系统概述
1.3 松散耦合分布计算系统结构
M
M
P
项目 软件 网络
安全
描述 目前为分布式系统开发的软件还很少 网络可能饱和和引起其他的问题
容易造成对保密数据的访问
第一章 分布式系统概述
1.7同构型与异构型分布计算系统
➢对于同构型分布式系统而言，组成该系统的计算机的硬件 和软件是相同的或非常相似的，同时组成该系统的计算机网 络的硬件和软件也是相同的或非常相似的。 ➢对于异构型分布式系统而言，组成该系统的计算机的硬件 或软件是不同的，或者组成该系统的计算机网络的硬件或软 件也是不同的 。
3) 访问透明。用户不用区分本地资源还是远程资源，访问本 地资源和访问远程资源的方法是一样的。
4) 迁移透明。迁移透明指的是用户不知道一个资源或者他的 作业是否迁移到另外一个位置。迁移透明需要名字透明的 支持。
5) 复制透明。复制透明允许文件或其他对象的多个副本同时 在系统中存在，但是这种情况对用户是透明的，对对象的 修改应同时作用在对象的所有副本上。
第一章 分布式系统概述
1.8 分布计算系统的相关概念
➢分布计算系统的异构性 的表现：
指令系统不同
分 布
硬件异构性 数据表示方法不同
计算机
机器的配置不同
计 算 系 统
系统的 异构性
操作系统异构 性 程序设计语言
操作系统功能不同 系统调用不同 文件系统不同
的
的异构性
异 构 性
通信网 络的异 构性
硬件异构性：接口硬件不同、连接方法不 同、通信方法不同。 软件异构性：通信协议不同。
➢分布计算系统的透明性表现： 1) 名字透明。名字透明指的是对象的命名在全局是唯一的，
不管在什么地方访问该对象使用的名字都是一样的。这 样一来，在系统中移动一式系统概述
1.10 分布计算系统的透明性
2) 位置透明。位置透明指的是资源的名字中不包含该资源的 位置信息。这样一来，当该资源在系统中移动时，在资源 名字保持不变的情况下，原有的程序都可正常运行。
P
M
M
M
P
P
P
通信网络 P：处理机， M：主存储器
第一章 分布式系统概述
1.4分布式系统与集中式系统相比 较的优点：
项目 经济 速度 固有的分布性 可靠性 渐增
描述 微处理机提供了比大型主机更好的性价比 分布式系统总的计算能力比单个大型主机的更强 一些应用涉及到空间上分散的机器 如果一台机器崩溃，整个系统还可以运转 计算能力可以逐渐有所增加
第一章 分布式系统概述
1.8 分布计算系统的相关概念
➢为什么分布计算系统的异构性是不可避免的？
1) 分布计算系统已成为资源共享的重要形式。随着分布计算 系统资源的增多，其他用户也希望加入系统，共享其资源。 这些新的系统往往同原有系统中现有的硬件和软件不同。
2) 由于硬件性能的提高和其价格的下降，当扩充一个分布计 算系统时，人们往往会选择新型的计算机系统，而不是选 择已有的设备类型。