高级操作系统答案

一、解释

1、分布式系统：

分布式系统是一些独立的计算机的集合，对该系统的用户来说，系统就像一台计算机一样，即：由大量CPU组成的计算机系统。这个定义有两方面的含义：第一，从硬件角度看，每台计算机都是自主的；第二，从软件角度看，用户将整个系统视为一台计算机。

2、微内核的主要任务

微内核具有更好的灵活性。主要提供四种服务：

(1) 进程间的通信机制。 (2) 某些内存管理功能。

(3) 少量的低层进程管理和调度。(4) 低层输入和输出服务。

3、A TM对分布式系统的影响

A、延时：需要新的协议和系统结构处理

B、流量控制：信元淹没

C、阻塞控制：防止数据丢失

4、原子事务的基本特性

事务具有四个重要特性：

（1）原子性(Atomic)：对外界来说，事务的发生是不可分割的

（2）一致性(Consistent)：事务不会破坏系统的恒定

（3）独立性(Isolated)：并发的事务不会互相干扰

（4）持久性(Durable)：一旦事务提交，所做的改变永远有效

5、并行透明性

并行透明性就是系统的活动可以在用户没有感觉的情况下并行发生（同时发生），即整个分布式并行服务器在用户看起来就像一个传统的单处理机分时系统。

6、请说出微内核优于单内核的两个优点

答：（1）微内核系统具有高度的模块化，对于每一个服务都有一个定义好的借口，每一

个服务程序对所有客户来说都是可以访问的，且和位置无关。

（2）微内核系统具有很高的灵活性，易于实现、安装和调试新的服务程序，因为增加或者改变一个服务程序不需要像有一个单内核那样停止系统和启动一个新的内核。

二、计算题

1、一个A TM系统以OC-3的速率传递信元，每个包48字节长，刚好放进一个信元，

一个中断耗时1μs，CPU用于中断处理的时间是多少？如果包长是1024字节呢？

答：OC-3的数据传输速率为155.520Mbps，由题意可知，一个信元是48字节。可得每秒传递包（信元）的数目为：（（155.520*1024*1024）bps/8）/53=384609.76每进入一个包产生一次中断，一个中断耗时1μs，一秒内共产生384609.76个中断。CPU用于中断处理的时间是：1*10-6s*384609.76≈0.38s。

如果包长是1024字节，一个包可拆分为22个信元。每秒传递包的数目为：384609.76/22≈17482 CPU用于中断处理的时间是：1*10-6s*17482≈0. 017s.

2、假设一个空RPC(0字节数据)需时间1.0ms，每增加1k数据，时间增加1.5ms。如

果要从文件服务器读32k的数据，请计算一次读取32k数据的RPC所需的时间和

32次读取1k数据的RPC所需的时间？

解(1)由题知我们记一次读取32k数据的RPC所需的时间记为T则T=1.0+32*1.5=49ms。故一次读取32k数据的RPC所需的时间是49ms。

(2)32次读取1k数据所需的时间记为T1 则T1=32*(1.0+1.5)=80ms,

故32次读取1k所需的时间为80ms。

3、考虑一个分布式系统中的两台机器。这两台机器的时钟假设都每毫秒滴答1000次，

但实际上只有一个是这样，而另一个一毫秒仅滴答990次，如果UTC每分钟更新一

次那么时钟的最大偏移量将是多少？

答：第二个时钟每秒滴答990,000次，每秒提供了一个10毫秒的误差，这个误差在一分钟已增加到600毫秒。

4、如果要求的数据在缓存中，收到任务请求，分配这个工作，并做相应的处理需要15

毫秒；如果要进行磁盘读写，并且进行读写占用1/3的时间，则需要多使用75毫

秒，在磁盘操作时，线程休眠。请分别计算单线程文件服务器和多线程文件服务器每秒各能处理多少条请求？

答：在单线程情况下，高速缓存命中需要15毫秒，缓存失误需要90毫秒。

它的加权平均是2/3×15+1/3×90.

因此，请求的平均时间需40毫秒并且服务器每秒可以处理25次。

而对于多线程服务器，所有等待的磁盘重叠的。因此每一个请求需要15毫秒，并且服务器可以每秒处理66 (2/3)的请求。

5、一个文件在10个服务器上复制，试列举投票表决算法所允许的读数定额与写数定

额的所有组合。

答：Nr=1,Nw=10;

Nr=2,Nw=9,10;

Nr=3,Nw=8,9,10;

Nr=4,Nw=7,8,9,10;

Nr=5,Nw=6,7,8,9,10;

Nr=6,Nw=5,6,7,8,9,10;

Nr=7,Nw=4,5,6,7,8,9,10;

Nr=8,Nw=3,4,5,6,7,8,9,10;

Nr=9,Nw=2,3,4,5,6,7,8,9,10;

Nr=10,Nw=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10.

6、文件服务器的一个主存来连续地存储文件，当文件增大超出了当前所在单元，该文

件要进行备份。假设一般文件长为20M字节，每拷贝32字节的字需要200纳秒（10-9秒），那么一秒钟能拷贝多少文件?你能给出一种方法，备份文件而又不一直占用文件服务器cpu的时间？

1/（20*106/32*200*10-9）=8

设缓存大小为1M，接受数据当缓存满了直接写入硬盘，然后再接收再写入，这样就可以备份文件而又不一直占用文件服务器cpu的时间。

三、解答题

1、举出分布式系统相对于集中式系统的优缺点

分布式系统相对于集中式系统的优点：

(1) 经济（微处理机提供了比大型主机更好的性价比）；

(2) 速度（分布式系统总的计算能力比单个大型主机的更强）；

(3) 固有的分布性（一些应用涉及到空间上分散的机器）；

(4) 可靠性（如果一台机器崩溃，整个系统还可以运转）；

(5) 渐增（计算能力可以逐渐有所增加）。

相对于集中式系统的缺点：

(1) 软件（目前为分布式系统开发的软件还很少）；

(2) 通信网络（网络可能饱和及引起其他问题）；

(3) 安全性问题（容易造成对保密数据的访问）。

2、举出WWV广播时刻与分布式系统中处理机设置的内部时钟之间引入的延迟原因。

答：有下列引入的延迟源：第一，在大气层中我们有信号传输延迟。第二，当WWV得接收机器争取获得以太网时我们有碰撞延迟。第三，在局域网上有分组传输延迟。第四，由于中断处理和内部排队延误，在数据包到达后有每个处理器延迟。

3、完成一个远程过程调用，涉及的步骤

调用者将消息放到参数表中传递给被调用者，结果作为过程的返回值返回给被调用者。消息的传送与I/O操作对于编程人员来说是不可见的。这种方法称为远程过程调用（RPC）。

步骤：

(1) 客户过程以普通方式调用相应的客户存根。

(2) 客户存根建立消息并激活内核陷阱。

(3) 内核将消息发送到远程内核。

(4) 远程内核将消息送到服务器存根。

(5) 服务器存根取出消息中的参数后调用服务器的过程。

(6) 服务器完成工作后将结果返回至服务器存根。

(7) 服务器存根将它打包并激活内核陷阱。