网络与分布式系统PPT课件
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分布式控制系统概述PPT课件
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第二节 DCS组成
2.操作站： 完成人机界面功能、供操作员操作监视。
1. 画面种类：流程图、总貌、控制组、调整趋势、 报警归档等。
2. 宝钢高炉控制系统：800多幅流程图画面（操 作）、200多幅报警画面。
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第二节 DCS组成
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本章知识点
第一章 概述
1.分布式控制系统的概念 2.分布式控制系统的组成、结构 3.分布式控制系统的特点 4.分布式控制系统的体系结构
和技术特点 5.分布式控制系统的发展
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8
第一节 DCS概念
一、概念
• 分布式计算机控制系统又称集散控制系统，简称 DCS（Distributed Control System)
工厂停工，重则导致设备的损坏甚至发生火灾、爆炸
等恶性事故，这就是所谓“危险集中”。
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☞而采用一台计算机工作、另一台计算机备用的双机双 工系统，或采用常规仪表备用方式，虽可提高控制系 统的可靠性，但成本太高，如果工厂的生产规模不大， 则经济性更差，用户难以接受。因此，有必要吸收常 规模拟仪表和计算机控制系统的优点，并且克服它们 的弱点，利用各种新技术和新理论，研制出新型的控 制系统。
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14
☞20 世纪 70 年代初，大规模集成电路的问世及微处理 器的诞生，为新型控制系统的研制创造了物质条件。 同时，CRT 图形显示技术和数字通信技术的发展，为 新型控制系统的研制提供了技术条件，现代控制理论 的发展为新型控制系统的研制和开发提供了理论依据 和技术指导。根据“危险分散”的设计思想，过去由 一台大型计算机完成的功能，现在可以由几十台甚至 几百台微处理机来完成。各微处理机之间可以用通信 网络连接起来，从而构成一个完整的系统。
计算机网络 课件(16张PPT)
习题
在处理神州号宇宙飞船升空及飞行这一问题时，网络 中的所有计算机都协作完成一部分的数据处理任务， 体现了网络的(B)功能。
A、资源共享 B、分布处理 C、数据通信 D、提高计算机的可靠性和可用性。
1.计算机网络给人们带来了极大的便利，其基本功能是（D） A、安全性好 B、运算速度快 C、内存容量大 D、数据传 输和资源共享
数据资源 •包括数据库文件、数据库、文档资料、数据报表 等
信道资源 •包括电信号的传输介质等，是计算机网络中最重 要的共享资源之一
习题小信将自己的学习资料上传到云盘，然后分享给 同学和朋友，这属于（）处理
分布式处理
分布式处理是将不同地点的，或具有不同功能的，或 拥有不同数据的多台计算机，通过网络连接起来，在 控制系统的统一管理控制下，协调地完成大规模信息 处理任务的计算机系统。
6.下面关于网络拓扑结构的说法中正确的是:(C) A、网络上只要有一个结点发生故障就可能使整个网络瘫痪的 网络结构是星型 B、每一种网络只能包含一种网络结构 C、局域网的拓扑结构一般有星型，总线型和环型三和 D、环型拓扑结构比其它拓扑结果浪费线
问题探究
如图是一个校园消费信 息系统结构图。请分析 计算机网络在此信息系 统中起到的作用
1.计算机网络在信息系统中的作用
数据传输
资源共享
分布式处理
数据传输
数据传输是计算机网络最基本的功能，计算机网络将 不同地理位置的计算机与终端计算机与计算机连接起 来，并在计算机与终端、计算机与计算机之间快速传 送各种类型的信息，包括文字、图形、图像、声音、 视频等。
习题
(1)生活中人们通过计算机网络进行信息交流，这主要 体现了计算机网络在信息系统中起到的作用是()
《网络体系结构》课件
网络安全的未来发展
人工智能在网络安 全中的应用
人工智能可用于预测网络攻击
行为，加强网络安全防御。
区块链技术的网络 安全应用
区块链技术可以确保数据的安
全性和不可篡改性，用于加强
网络安全。
云安全的挑战与解决 方案
云安全面临着数据隐私和访问 控制等挑战，而安全监控和加 密技术则是解决这些挑战的关 键。
网络安全Байду номын сангаас决方案
谢谢观看！下次再见
网络体系结构的 演变
网络体系结构的演变从早期的单一主机到分布式计算，从 局域网演变到互联网，从传统的中心化体系结构到边缘计 算。
网络体系结构的演变
单一主机
网络仅由单一主机 组成
互联网
连接全球各地网络
边缘计算
在数据源附近进行 计算
分布式计算
多台计算机共同完 成任务
● 02
第2章 OSI参考模型
OSI参考模型概 述
防火墙
用于控制网络流量， 保护内部网络免受
外部攻击
加密技术
用于保护数据的机 密性和完整性
入侵检测系统
监控网络流量，及 时发现异常行为
01 网络攻击
包括DDoS攻击、恶意软件、黑客攻击等
02 数据泄露
包括敏感数据泄露、隐私泄露等
03 合规要求
如GDPR、HIPAA等要求的合规性
网络安全的未来发展
未来，人工智能将被广泛应用于网络安全领域，帮助提高网 络安全的智能化水平。区块链技术的发展也将为网络安全带 来更多创新。同时，云安全将面临挑战，但也必将迎来更多 解决方案。
网络体系结构的分类
分布式体系结 构
多个网络间互相连 接
对等体系结构
《分布式算法》课件
负载均衡
总结词
在分布式系统中，负载均衡是确保各个节点能够均匀地承担处理任务，避免部 分节点过载的关键问题。
详细描述
负载均衡涉及到如何将任务分配给多个节点，以便每个节点都能以最小的负担 完成工作。这需要考虑到任务的性质、节点的性能和网络状况等多个因素，以 确保系统的整体性能和稳定性。
数据同步
总结词
特点包括：节点自治性、通信能力、任务并行性、系统可扩展性等。
分布式系统的通信协议
01
通信机制与规则
02
通信协议是分布式系统中节点间进行信息 交互的规则和标准。
03
常见的通信协议包括TCP/IP、HTTP、FTP 等。
04
协议中规定了数据传输的格式、数据交换 的规则、数据传输的路由等。
分布式系统的数据一致性
大数据处理
在大数据处理中，数据被分散到 多个节点上进行处理，分布式算 法用于协调各个节点的计算任务 ，提高数据处理效率。
物联网
在物联网中，各种设备需要相互 通信和协作以实现智能化，分布 式算法用于实现设备的协同工作 。
02
分布式系统基础
分布式系统的定义与特点
核心定义与特性
分布式系统是一种由多个独立节点通过网络互连，协同完成共同任务的计算机系统 。
系统中节点可能随时失效，需 要算法具备容错性。
数据一致性与完整性
在分布式环境中保持数据一致 性和完整性是重要挑战。
分布式算法的未来发展方算，处 理海量数据。
人工智能与机器学习
利用分布式算法加速AI和机器学习模型的训 练和应用。
物联网
结合物联网设备，实现更广泛的分布式系统 应用。
Paxos算法
适用场景
适用于需要强一致性的分布式系统， 如数据库、分布式存储等。
《分布式系统介绍》课件
定义：分布式数据库是多个物理上分散的数据库的逻辑集合 特点：数据分布性、逻辑整体性、位置透明性、共享性、独立性 组成：分布式数据库管理系统、局部数据库管理系统、网络和通信软件 分类：集中式、分布式、分散式
添加 标题
定义：分布式应用程序是由多个独立、协同工作 的组件组成的程序，这些组件可以在不同的计算 机上运行，通过网络进行通信和协作。
加密技术：采用加密技术保护数据传输和存储，确保数据在传输和存储过程中的安全性
安全审计：对分布式系统中的操作进行记录和审计，及时发现和应对潜在的安全威胁
安全审计：对分布式系统中的操作 和数据进行记录、分析和评估，确 保系统的安全性
审计与检测的结合：通过安全审计 和入侵检测的结合，可以更全面地 保障分布式系统的安全性
区块链技术在分布 式系统中的应用案 例和前景展望
汇报人：PPT
PPT,a click to unlimited possibilities
汇报人：PPT
CONTENTS
PART ONE
PART TWO
定义：分布式系统是由 多个独立的计算机节点 组成的系统，这些节点 通过网络连接并协同工 作，以实现共同的目标。
特点：分布式系统具有 可扩展性、高可用性、 安全性、容错性、可维 护性等优点，它可以提 供基础设施、平台和软 件三种服务模式，为企 业提供了更加高效、灵 活和可靠的计算服务。
定义：分布式操作系统是一种对分布式系统中的各种资源进行统一管理和调度的软件系统
功能：提供分布式系统的基本功能，如进程管理、内存管理、文件系统和I/O设备管理等
特点：具有分布式性、透明性和可扩展性，能够支持多个独立的物理或逻辑节点协同工作
实现方式：通过分布式操作系统提供的各种服务和协议，实现分布式系统中的资源共享和协同 工作
云计算技术——分布式计算 ppt课件
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一致性
一致性指“All nodes see the same data at the same time”，即更新操作成功并返 回客户端完成后，所有节点在同一时间的数据完全一致。对于一致性，可以分 为从客户端和服务端两个不同的视角来看。
从客户端来看，一致性主要指多并发访问时更新过的数据如何获取的问题。 从服务端来看，则是如何将更新复制分布到整个系统，以保证数据的最终一 致性问题。
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可用性
可用性是指“Reads and writes always succeed”，即服务一直可用，而且是 在正常的响应时间内。对于一个可用性的分布式系统，每一个非故障的节点 必须对每一个请求作出响应。也就是该系统使用的任何算法必须最终终止。
当同时要求分区容错性时，这是一个很强的定义：即使是严重的网络错误， 每个请求也必须终止。好的可用性主要是指系统能够很好地为用户服务，不 出现用户操作失败或者访问超时等用户体验不好的情况。通常情况下可用性 和分布式数据冗余、负载均衡等有着很大的关联。
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2.2.4 最终一致性
下面以上面的场景来描述下不同程度的一致性。 强一致性（即时一致性）：假如A先写入了一个值到存储系统，存储系统保证后续A、 B、C的读取操作都将返回最新值。 弱一致性：假如A先写入了一个值到存储系统，存储系统不能保证后续A、B、C的读 取操作能读取到最新值。此种情况下有一个“时间窗口”的概念，它特指从A写入值， 到后续操作A、B、C读取到最新值这一段时间。“时间窗口”类似时空穿梭门，不过 穿梭门是可以穿越到过去的，而一致性窗口只能穿越到未来，方法很简单，就是“等 会儿”。 最终一致性：是弱一致性的一种特例。假如A首先“写”了一个值到存储系统，存储 系统保证如果在A、B、C后续读取之前没有其他写操作更新同样的值的话，最终所有 的读取操作都会读取到A写入的最新值。此种情况下，如果没有失败发生的话，“不 一致性窗口”的大小依赖于以下的几个因素：交互延迟，系统的负载，以及复制技术 中复本的个数。最终一致性方面最出名的系统可以说是DNS系统，当更新一个域名的 IP以后，根据配置策略以及缓存控制策略的不同，最终所有的客户都会看到最新的值。
《计算机系统 》课件
深入了解操作系统的启动过程和运行机制。
文件系统管理
学习文件系统的组织和管理技术。
编程语言与编译器
1
编译器的原理和实现
2
深入了解编译器的工作原理和实现技
术。
3
编程语言的体系结构和特点
研究不同编程语言的体系结构和特点。
高级编程语言与机器码的转换
探索高级编程语言与机器码之间的转 换过程。
网络和分布式系统
计算机网络的体系和协议
研究计算机网络的体系结构和常用协议。
分布式系统的架构和原则
深入了解分布式系统的设计原则和常见架构。
服务器与客户端通信协议
学习服务器和客户端之间的通信协议。
软Hale Waihona Puke 工程与实践1软件设计模式和编程规范
2
学习常用的软件设计模式和编程规范。
3
软件工程的基本理念和流程
探索软件工程的基本原则和开发流程。
进程管理
探索进程管理的重要性和实际应用。
CPU知识与指令集
1
寄存器文件
2
学习寄存器文件在计算机系统中的作
用。
3
CPU的基本构成和运作流程
了解CPU的基本组件和工作原理。
CPU指令集
掌握不同CPU指令集的特点和应用。
操作系统原理和实现
物理内存管理
研究操作系统如何管理计算机的物理内存。
操作系统的启动和运行
《计算机系统 》PPT课件
计算机系统课程PPT课件大纲，涵盖计算机系统基础概念、CPU知识与指令 集、操作系统原理和实现、编程语言与编译器、网络和分布式系统、软件工 程与实践、计算机系统的安全和维护。
计算机系统基础概念
计算机系统的定义与组成
文件系统管理
学习文件系统的组织和管理技术。
编程语言与编译器
1
编译器的原理和实现
2
深入了解编译器的工作原理和实现技
术。
3
编程语言的体系结构和特点
研究不同编程语言的体系结构和特点。
高级编程语言与机器码的转换
探索高级编程语言与机器码之间的转 换过程。
网络和分布式系统
计算机网络的体系和协议
研究计算机网络的体系结构和常用协议。
分布式系统的架构和原则
深入了解分布式系统的设计原则和常见架构。
服务器与客户端通信协议
学习服务器和客户端之间的通信协议。
软Hale Waihona Puke 工程与实践1软件设计模式和编程规范
2
学习常用的软件设计模式和编程规范。
3
软件工程的基本理念和流程
探索软件工程的基本原则和开发流程。
进程管理
探索进程管理的重要性和实际应用。
CPU知识与指令集
1
寄存器文件
2
学习寄存器文件在计算机系统中的作
用。
3
CPU的基本构成和运作流程
了解CPU的基本组件和工作原理。
CPU指令集
掌握不同CPU指令集的特点和应用。
操作系统原理和实现
物理内存管理
研究操作系统如何管理计算机的物理内存。
操作系统的启动和运行
《计算机系统 》PPT课件
计算机系统课程PPT课件大纲，涵盖计算机系统基础概念、CPU知识与指令 集、操作系统原理和实现、编程语言与编译器、网络和分布式系统、软件工 程与实践、计算机系统的安全和维护。
计算机系统基础概念
计算机系统的定义与组成
计算机网络完整ppt课件
应用层
综合了OSI的会话层、表 示层和应用层的功能，提 供各种网链路层相同 ，负责将比特流组合成帧 并进行传输。
网络层
传输层
与TCP/IP的传输层相同， 提供可靠的传输服务。
与TCP/IP的网络层相同， 处理IP地址和路由选择。
Part
03
物理层
物理层的基本概念
物理层的定义
THANKS
感谢您的观看
实现Web应用中的请求/响应模型，支持 Web页面的浏览和数据传输。
HTTP的请求方法
GET、POST、PUT、DELETE等，定义了客 户端对资源的操作方式。
HTTP的状态码
HTTP的消息格式
表示服务器对请求的处理结果，如200表示 成功，404表示资源未找到。
包括请求行、请求头、请求体、响应行、响 应头、响应体等部分，定义了HTTP消息的 格式和内容。
网络层的主要功能
网络层的主要功能包括路 由选择、拥塞控制和网络 互连等。
网络层的协议
网络层的主要协议包括IP 协议、ICMP协议、IGMP 协议等。
路由算法与路由协议
01 02
路由算法的分类
路由算法可以分为静态路由算法和动态路由算法两类。静态路由算法由 管理员手动配置，而动态路由算法则通过路由协议自动学习和更新路由 信息。
常见的路由协议
常见的路由协议包括RIP、OSPF、BGP等。这些协议通过不同的算法和 机制来实现路由信息的交换和更新。
03
路由协议的工作原理
路由协议通过定期发送和接收路由信息报文来交换和更新网络中的路由
信息。当网络拓扑发生变化时，路由协议会自动重新计算最佳路径并更
新路由表。
IPv4与IPv
IPv4的基本概念
综合了OSI的会话层、表 示层和应用层的功能，提 供各种网链路层相同 ，负责将比特流组合成帧 并进行传输。
网络层
传输层
与TCP/IP的传输层相同， 提供可靠的传输服务。
与TCP/IP的网络层相同， 处理IP地址和路由选择。
Part
03
物理层
物理层的基本概念
物理层的定义
THANKS
感谢您的观看
实现Web应用中的请求/响应模型，支持 Web页面的浏览和数据传输。
HTTP的请求方法
GET、POST、PUT、DELETE等，定义了客 户端对资源的操作方式。
HTTP的状态码
HTTP的消息格式
表示服务器对请求的处理结果，如200表示 成功，404表示资源未找到。
包括请求行、请求头、请求体、响应行、响 应头、响应体等部分，定义了HTTP消息的 格式和内容。
网络层的主要功能
网络层的主要功能包括路 由选择、拥塞控制和网络 互连等。
网络层的协议
网络层的主要协议包括IP 协议、ICMP协议、IGMP 协议等。
路由算法与路由协议
01 02
路由算法的分类
路由算法可以分为静态路由算法和动态路由算法两类。静态路由算法由 管理员手动配置，而动态路由算法则通过路由协议自动学习和更新路由 信息。
常见的路由协议
常见的路由协议包括RIP、OSPF、BGP等。这些协议通过不同的算法和 机制来实现路由信息的交换和更新。
03
路由协议的工作原理
路由协议通过定期发送和接收路由信息报文来交换和更新网络中的路由
信息。当网络拓扑发生变化时，路由协议会自动重新计算最佳路径并更
新路由表。
IPv4与IPv
IPv4的基本概念
《计算机技术》PPT课件
第1章 计算机网络概论
第1章 计算机网络概论
1.1 计算机网络的产生与发展 1.2 计算机网络的组成 1.3 计算机网络的分类 1.4 计算机网络的拓扑结构
第1章 计算机网络概论
本章学习目标
计算机网络的产生与发展 我国计算机网络的现状与发展 计算机网络的组成和拓扑结构 计算机网络的分类
第1章 计算机网络概论
1.1 计算机网络的产生与发展
1.1.1 计算机网络的产生 1.1.2 计算机网络的发展 1.1.3 计算机网络系统的发展趋势 1.1.4 计算机网络与分布式计算机系统 1.1.5 计算机网络对社会信息化发展的影响 1.1.6 我国计算机网络的发展
返回本章首页
第1章 计算机网络概论
1.1.1 计算机网络的产生
1.1.2 计算机网络的发展
1．广域计算机网络的发展 2．局域计算机网络的发展 3．互联网的发展
返回本节
第1章 计算机网络概论
1.1.3 计算机网络系统的发展趋势
1．开放性方向发展 2．一体化方向发展 3．多媒体网络方向发展 4．高效、安全的网络管理方向发展 5．智能化网络方向发展
返回本节
第1章 计算机网络概论
1.1.4 计算机网络与分布式计算机系统
1．从计算机内部分布处理结构到分布式处 理网络 2．从并行计算机系统到网络分布式计算机 系统
第1章 计算机网络概论
1．从计算机内部分布处理结构到分布式处理网络
分布处理是指分布的多个处理器或计算机分工协同地完 成某一任务，其目的是为了充分发挥系统的整体特性。 计算机簇（Cluster）式结构可以说是介于外围多机系统 与计算机局域网络之间的一种分布处理系统，它一般不 再具有外围多机系统那种以主机为中心、其他计算机为 外围的主从关系，而更接近计算机局域网的结构。 把大量独立自治的计算机互连起来的计算机网络系统， 其分布处理能力与多机系统及Cluster簇结构系统相比， 有一个重要的本质性变化和发展，这就是计算机网络节 点地理上分布的广阔性带来的分布处理的社会性。
第1章 计算机网络概论
1.1 计算机网络的产生与发展 1.2 计算机网络的组成 1.3 计算机网络的分类 1.4 计算机网络的拓扑结构
第1章 计算机网络概论
本章学习目标
计算机网络的产生与发展 我国计算机网络的现状与发展 计算机网络的组成和拓扑结构 计算机网络的分类
第1章 计算机网络概论
1.1 计算机网络的产生与发展
1.1.1 计算机网络的产生 1.1.2 计算机网络的发展 1.1.3 计算机网络系统的发展趋势 1.1.4 计算机网络与分布式计算机系统 1.1.5 计算机网络对社会信息化发展的影响 1.1.6 我国计算机网络的发展
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第1章 计算机网络概论
1.1.1 计算机网络的产生
1.1.2 计算机网络的发展
1．广域计算机网络的发展 2．局域计算机网络的发展 3．互联网的发展
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第1章 计算机网络概论
1.1.3 计算机网络系统的发展趋势
1．开放性方向发展 2．一体化方向发展 3．多媒体网络方向发展 4．高效、安全的网络管理方向发展 5．智能化网络方向发展
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第1章 计算机网络概论
1.1.4 计算机网络与分布式计算机系统
1．从计算机内部分布处理结构到分布式处 理网络 2．从并行计算机系统到网络分布式计算机 系统
第1章 计算机网络概论
1．从计算机内部分布处理结构到分布式处理网络
分布处理是指分布的多个处理器或计算机分工协同地完 成某一任务，其目的是为了充分发挥系统的整体特性。 计算机簇（Cluster）式结构可以说是介于外围多机系统 与计算机局域网络之间的一种分布处理系统，它一般不 再具有外围多机系统那种以主机为中心、其他计算机为 外围的主从关系，而更接近计算机局域网的结构。 把大量独立自治的计算机互连起来的计算机网络系统， 其分布处理能力与多机系统及Cluster簇结构系统相比， 有一个重要的本质性变化和发展，这就是计算机网络节 点地理上分布的广阔性带来的分布处理的社会性。
《分布式系统》课件
Java中用于实现远程过程调用的协议。
分布式系统的成熟
20世纪80年代末至90年代初，随着计 算机网络技术的成熟，分布式系统逐 渐成为研究的热点。
02
分布式系统的基本概念
分布式系统的基本组成
01
节点
分布式系统中的各个独立计算机实 体。
通信协议
确保节点间信息交换的规则和标准 。
03
02
网络
连接各个节点的通信链路，实现节 点间的信息交换。
促进云计算和大数据技术的发展
分布式系统是云计算和大数据技术的核心基础，对于推动相关领域 的发展具有重要意义。
分布式系统的历史与发展
早期分布式系统
分布式系统的应用与发展
20世纪60年代，为了解决大型机的高 成本和地理分布问题，出现了早期的 分布式系统。
进入21世纪，随着云计算和大数据技 术的兴起，分布式系统在各个领域得 到广泛应用和发展。
《分布式系统》ppt 课件
• 分布式系统概述 • 分布式系统的基本概念 • 分布式系统的设计原则 • 分布式系统的应用场景 • 分布式系统的挑战与解决方案 • 分布式系统的发展趋势与未来展
望
目录
01
分布式系统概述
定义与特点
定义
分布式系统是一种由多个独立计算机 节点通过网络相互连接，协同工作以 完成共同任务的计算机系统。
特点
分布式系统具有并行性、可扩展性、 可靠性和高性能等特点，能够实现大 规模数据处理和复杂任务的高效执行 。
分布式系统的重要性
解决大规模数据处理问题
随着数据量的增长，单机处理能力有限，分布式系统能够将大规模 数据分散到多个节点进行处理，提高数据处理效率。
实现复杂任务的高效执行
分布式系统能够将复杂任务分解为多个子任务，并行处理，提高任 务执行效率。
分布式系统的成熟
20世纪80年代末至90年代初，随着计 算机网络技术的成熟，分布式系统逐 渐成为研究的热点。
02
分布式系统的基本概念
分布式系统的基本组成
01
节点
分布式系统中的各个独立计算机实 体。
通信协议
确保节点间信息交换的规则和标准 。
03
02
网络
连接各个节点的通信链路，实现节 点间的信息交换。
促进云计算和大数据技术的发展
分布式系统是云计算和大数据技术的核心基础，对于推动相关领域 的发展具有重要意义。
分布式系统的历史与发展
早期分布式系统
分布式系统的应用与发展
20世纪60年代，为了解决大型机的高 成本和地理分布问题，出现了早期的 分布式系统。
进入21世纪，随着云计算和大数据技 术的兴起，分布式系统在各个领域得 到广泛应用和发展。
《分布式系统》ppt 课件
• 分布式系统概述 • 分布式系统的基本概念 • 分布式系统的设计原则 • 分布式系统的应用场景 • 分布式系统的挑战与解决方案 • 分布式系统的发展趋势与未来展
望
目录
01
分布式系统概述
定义与特点
定义
分布式系统是一种由多个独立计算机 节点通过网络相互连接，协同工作以 完成共同任务的计算机系统。
特点
分布式系统具有并行性、可扩展性、 可靠性和高性能等特点，能够实现大 规模数据处理和复杂任务的高效执行 。
分布式系统的重要性
解决大规模数据处理问题
随着数据量的增长，单机处理能力有限，分布式系统能够将大规模 数据分散到多个节点进行处理，提高数据处理效率。
实现复杂任务的高效执行
分布式系统能够将复杂任务分解为多个子任务，并行处理，提高任 务执行效率。
《分布式操作系统》课件
人工智能与分布式操作系统
01
人工智能技术的发展需要强大 的计算能力和数据处理能力， 分布式操作系统能够为此提供 有力支持。
02
分布式操作系统通过集成人工 智能算法和框架，可以实现机 器学习、深度学习等复杂计算 任务的分布式处理。
03
人工智能与分布式操作系统结 合，可以提高人工智能应用的 性能和效率，推动人工智能技 术的快速发展和应用。
分布式系统特点
分布式系统具有并行性、透明性、可 扩展性和可靠性等特点。
分布式系统的通信协议
通信协议分类
分布式系统的通信协议 可以分为基于消息传递 、基于远程过程调用和 基于Web服务等方式。
通信协议实现
通信协议的实现需要考 虑数据传输的可靠性、 实时性和安全性等问题 。
通信协议选择
选择合适的通信协议对 于分布式系统的性能和 稳定性至关重要。
阐述负载均衡的概念、分类和应用场景，以 及如何实现负载均衡。
资源监控与故障处理
讨论如何监控分布式资源的使用情况，以及 在出现故障时的处理和恢复机制。
04 分布式操作系统的实例分析
Google的分布式操作系统
01
分布式文件系统
Google File System（GFS）为 Google的大规模分布式计算提 供了可靠的、可伸缩的存储服务 。
大数据处理与分布式操作系统
大数据时代产生了海量的数据，需要分布式系统进行高效处理和分析。
分布式操作系统在大数据处理中扮演着核心角色，提供数据分片、任务调 度、容错处理等功能，确保大数据处理的效率和准确性。
随着大数据技术的不断发展，分布式操作系统需要不断优化和改进，以适 应不断增长的数据处理和分析需求。
02
分布式计算框架
网络原理 课件2 PDF
2、局域网和分布式计算机系统的相似：
2、局域网和分布式计算机系统的相似：
A、机间耦合方式： B、地理范围有限： C、分布式控制方式： D、目的方向：
微、小机----构成系统-----完成中、大 机功能
实例：美国加州大学的DCS (Distributed Computer System)系统
（1）是环形局域网：环接技术、令牌控制。 （2）属分布式系统：为了增加整体的计算和处理 能力=〉配置了上层软件。 3、局域网和分布式计算机系统的区别
D、共享资源的范围：
多终端分时系统：每个用户只能分享部分资源。 局域网：每个用户占用本身资源、共享全部公共资源。
E、通信范围：
多终端分时系统：只在主机和终端之间进行通信（终端 之间通信需经主机转接，且难于实现） 局域网：任意用户之间
F、可靠性：
多终端分时系统：集中控制---可靠性低。 局域网：分布式控制----可靠性高
A、网络体系结构的定义
A、网络体系结构的定义： 类似计算机的体系结构
为了完成计算机间的通信合作，把各个计算机互连的功 能划分成定义明确的层次，规定了同层次进程通信的协 议和相邻层之间的接口及服务。====〉这些层、同层进 程通信的协议以及相邻层接口统称为网络体系结构。
B、发展背景：
70年代发展----ARPA网----厂家标准（IBM、DEC）
C、提供灵活性：
不规定实现的方法和实现的一致性基础==〉不能作 为评价检测具体实现的依据。
Hale Waihona Puke 六、OSI开放环境1、概念：
A、开放系统：
开放实系统中与OSI有关的部分 B、端开放系统：
B、端开放系统：提供数据的初始源点或最后终点的开放系统。
2、端开放系统的两种互连方式：
2、局域网和分布式计算机系统的相似：
A、机间耦合方式： B、地理范围有限： C、分布式控制方式： D、目的方向：
微、小机----构成系统-----完成中、大 机功能
实例：美国加州大学的DCS (Distributed Computer System)系统
（1）是环形局域网：环接技术、令牌控制。 （2）属分布式系统：为了增加整体的计算和处理 能力=〉配置了上层软件。 3、局域网和分布式计算机系统的区别
D、共享资源的范围：
多终端分时系统：每个用户只能分享部分资源。 局域网：每个用户占用本身资源、共享全部公共资源。
E、通信范围：
多终端分时系统：只在主机和终端之间进行通信（终端 之间通信需经主机转接，且难于实现） 局域网：任意用户之间
F、可靠性：
多终端分时系统：集中控制---可靠性低。 局域网：分布式控制----可靠性高
A、网络体系结构的定义
A、网络体系结构的定义： 类似计算机的体系结构
为了完成计算机间的通信合作，把各个计算机互连的功 能划分成定义明确的层次，规定了同层次进程通信的协 议和相邻层之间的接口及服务。====〉这些层、同层进 程通信的协议以及相邻层接口统称为网络体系结构。
B、发展背景：
70年代发展----ARPA网----厂家标准（IBM、DEC）
C、提供灵活性：
不规定实现的方法和实现的一致性基础==〉不能作 为评价检测具体实现的依据。
Hale Waihona Puke 六、OSI开放环境1、概念：
A、开放系统：
开放实系统中与OSI有关的部分 B、端开放系统：
B、端开放系统：提供数据的初始源点或最后终点的开放系统。
2、端开放系统的两种互连方式：
分布式系统电子科大ppt课件
Distributed systems principles and paradigms
分布式系统:原理和范例
中文版，原书第2版 清华大学出版社 辛春生 陈宗斌 等译
6
2018/10/29
成绩构成
10% 平时成绩 20% 大作业 70% 期末测试
先行课:
计算机网络 操作系统 面向对象编程
21
移动计算和普适计算的区别
2018/10/29
分布式系统举例－P2P计算
P2P计算 P2P最根本的思想，同 时也是它与C/S最显著 的区别在于网络中的 节点（peer）既可以 获取其它节点的资源 或服务同时又是资源 或服务的提供者，即 兼具Client和Server的 双重身份。
22
2018/10/29
2018310现或曾担任计算机应用研究计算机科学技术学报jcstacmgisieeeicde等学术期刊和会议的审稿9thinternationalconferencewebbasedlearningicwl2010的programchairsecondinternationalworkshopinformationmanagementmobileapplicationsinconjunctionvldb2012的technicalprogramcommitteeacm会员中国计算机学会会员科大树蛙工作室指导老师2008级软件3班2012级计算机10班党员教师指导学生获得2012年银杏黄创新创业基金创新创业训练计划长虹杯软件创意大赛省科技创新苗子工程等多项
2018/10/29
26
分布式系统举例－物联网
物联网 物联网就是把传感器装 备到电网、铁路、桥梁、 隧道、公路、建筑、供 水系统、大坝、油气管 道以及家用电器等各种 真实物体上，通过互联 网联接起来，进而运行 特定的程序，达到远程 控制或者实现物与物的 直接通信。
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进程迁移机制
➢ 启动迁移
由谁启动迁移将依赖于迁移设施要实现的目标
8.4 进程迁移
➢ 需要迁移哪些信息 －当一个进程被迁移时，需要撤消源系统上的进程，并在目 标系统上创建它。这是一个进程的移动，而不是进程映像的复 制 －迁移的两种策略：迁移进程的整个地址空间；仅迁移进程 在内存的那部分地址空间
➢ 对尚未完成的信息和信号的考虑
✓ 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。
⑷进程Pi释放资源时，它泄放信息(Release,Ti,i)，把它放 在自己的数组中，并传送给其它所有进程
⑸当Pi接收到信息(Release,Tj,j)时，它用这个信息置换q[j] 的当前内容
⑹当Pi接收到(Reply,Tj,j)信息时，它用这个信息置换q[j] 的当前内容
8.3 分布式进程管理
➢ 令牌传递法
－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
－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
➢ 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
－令牌：令牌（token）是进程在任何时间持有的一个实体，
持有令牌的进程不必请求许可权就可以进入它的临界区。当进程 离开它的临界区时，再将令牌传递给另一个进程
－数据结构：这个算法需要两个数据结构。一个是被传递的令 牌，另一个是请求数组
－算法描述：算法的描述程序
8.4 进程迁移
进程迁移
➢ 定义 进程迁移是指，为了使进程在另一个机器上执行，源机器向 目标机传送足够数量的进程的状态信息 ➢ 在分布式系统中，希望进程迁移的理由 负载均衡、通信性能的改善、可用性、利用专用的能力
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
－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在本地数组中的所有其它信息比q[i]中的信息都晚一些。 这保证Pi已了解了它的当前请求在所有请求之前
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
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
迁移处理
在有些情况下，进程迁移由一个实体进行决策
8.5 分布式进程通信
信息传送机制
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
➢ 启动迁移
由谁启动迁移将依赖于迁移设施要实现的目标
8.4 进程迁移
➢ 需要迁移哪些信息 －当一个进程被迁移时，需要撤消源系统上的进程，并在目 标系统上创建它。这是一个进程的移动，而不是进程映像的复 制 －迁移的两种策略：迁移进程的整个地址空间；仅迁移进程 在内存的那部分地址空间
➢ 对尚未完成的信息和信号的考虑
✓ 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。
⑷进程Pi释放资源时，它泄放信息(Release,Ti,i)，把它放 在自己的数组中，并传送给其它所有进程
⑸当Pi接收到信息(Release,Tj,j)时，它用这个信息置换q[j] 的当前内容
⑹当Pi接收到(Reply,Tj,j)信息时，它用这个信息置换q[j] 的当前内容
8.3 分布式进程管理
➢ 令牌传递法
－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
－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
➢ 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
－令牌：令牌（token）是进程在任何时间持有的一个实体，
持有令牌的进程不必请求许可权就可以进入它的临界区。当进程 离开它的临界区时，再将令牌传递给另一个进程
－数据结构：这个算法需要两个数据结构。一个是被传递的令 牌，另一个是请求数组
－算法描述：算法的描述程序
8.4 进程迁移
进程迁移
➢ 定义 进程迁移是指，为了使进程在另一个机器上执行，源机器向 目标机传送足够数量的进程的状态信息 ➢ 在分布式系统中，希望进程迁移的理由 负载均衡、通信性能的改善、可用性、利用专用的能力
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
－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在本地数组中的所有其它信息比q[i]中的信息都晚一些。 这保证Pi已了解了它的当前请求在所有请求之前
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
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
迁移处理
在有些情况下，进程迁移由一个实体进行决策
8.5 分布式进程通信
信息传送机制
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