分布式系统李西宁,课件,第1章
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分布式数据库原理与应用课件PPT1第1章
1.2数据模型
网状模型：
网状模型十分简单，它以矩形代 表实体集，实体之间用箭头线表示 联系。箭头线为两头带箭头的连线 ，箭头分单箭头与双箭头，单箭头 代表 “一”，双箭头代表“多”。
1.2数据模型
层次模型：
层次模型用树型结构表示实体集之间的 关系，它以实体集(用矩形框表示)为节点， 父节点与子节点之间数据联系均为一对多联 系，有且仅有一个节点无父节点，称为根节 点。其他节点有且仅有一个父节点，构成树 的枝和叶节点。没有子节点的节点称叶节点 。
1.1数据库系统
数据库管理系统： 数 据 库 管 理 系 统 (DBMS ：
Database Management System)是一 种操纵和管理数据的大型软件，用 于建立、使用和维护数据库，简称 DBMS。
1.1数据库系统
数据库管理系统的主要功能包括： 数据定义；数据操作；数据库的
运行管理；数据组织、存储与管理 ；数据库的保护；数据库的维护； 通信。
1.4分布式数据库的基本概念
DDBMS的组成：
DDBMS由四部分组成：全局数 据库管理系统、全局数据字典、局 部数据库管理系统LDBMS和通信管 理，典型的DDBMS结构如下图。
1.4分布式数据库的基本概念
1.4分布式数据库的基本概念
分布式数据库系统：
分布式数据库系统由分布式数据 库及其管理软件和实际应用程序组 成。分布式数据库系统如下图所示 。
1.7典型的分布式数据库系统 1. SDD-1系统； 2. Distributed INGRES系统； 3. System R* 系统； 4. Google Spanner； 5. AWS Aurora；
1.2数据模型
数据之间的联系：
分布式控制系统概述PPT课件
DeviceNet
Foundation Fieldbus
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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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24
第二节 DCS组成
10
5
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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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7
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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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13
☞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。
可编辑课件
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。
分布式控制系统的体系结构PPT课件
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4. 管理级
• 厂级管理计算机,或是若干个机组的管理计算 机。
• 使用者：厂长、经理、总工程师、值长等行政 管理或运行管理人员。
• 主要任务：监测企业各部分的运行情况，利用 历史数据和实时数据预测可能发生的各种情况， 从企业全局利益出发辅助企业管理人员进行决 策，帮助企业实现其规划目标。
Network)
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 分布控制系统典型结构
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分布控制系统典型结构
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1.现场级
• 现场级设备：传感器、变送器和执行器 现场级的信息传递方式： （1）传统的4～20mA 模拟量传输方式 （2）现场总线的全数字量传输方式 （3）在4～20mA模拟量信号上，叠加上调制 后的数字量信号的混合传输方式 现场信息传递方式发展方向：以现场总线为基 础的全数字传输
1.分布式控制系统的结构分为哪几层?各层设备有哪些? 2.怎样理解分布式控制系统的分散方式? 3.层次分散型和水平分层型的特点是什么？ 4.何为分级递阶控制结构？
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感谢您的欣赏！
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些。
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3. 地理分散
• 分布式控制系统的安装布置方式：
• 地理集中式——把所有的基本控制单元集中在 中央控制室或附近的电子设计室内；
• 地理分散式——把基本控制单元安装在被控生 产过程的附近，即在整个厂房内分散布置。
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2.2.2 DCS的体系结构
• 体系结构：分级递阶控制结构——分布式控制系 统在水平和垂直方向都是分层（级）的。
AC 800F
HSE
FIO 100
FF-H1
4. 管理级
• 厂级管理计算机,或是若干个机组的管理计算 机。
• 使用者：厂长、经理、总工程师、值长等行政 管理或运行管理人员。
• 主要任务：监测企业各部分的运行情况，利用 历史数据和实时数据预测可能发生的各种情况， 从企业全局利益出发辅助企业管理人员进行决 策，帮助企业实现其规划目标。
Network)
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 分布控制系统典型结构
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分布控制系统典型结构
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1.现场级
• 现场级设备：传感器、变送器和执行器 现场级的信息传递方式： （1）传统的4～20mA 模拟量传输方式 （2）现场总线的全数字量传输方式 （3）在4～20mA模拟量信号上，叠加上调制 后的数字量信号的混合传输方式 现场信息传递方式发展方向：以现场总线为基 础的全数字传输
1.分布式控制系统的结构分为哪几层?各层设备有哪些? 2.怎样理解分布式控制系统的分散方式? 3.层次分散型和水平分层型的特点是什么？ 4.何为分级递阶控制结构？
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3. 地理分散
• 分布式控制系统的安装布置方式：
• 地理集中式——把所有的基本控制单元集中在 中央控制室或附近的电子设计室内；
• 地理分散式——把基本控制单元安装在被控生 产过程的附近，即在整个厂房内分散布置。
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2.2.2 DCS的体系结构
• 体系结构：分级递阶控制结构——分布式控制系 统在水平和垂直方向都是分层（级）的。
AC 800F
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第1章_分布式系统概述
第1章_分布式系统概述分布式系统是由多个相互连接的计算机组成的系统，这些计算机通过通信网络进行通信和协调，以实现共同的目标。
分布式系统具有以下特点：高性能、可扩展性、高可靠性和容错性。
分布式系统的发展源于计算机网络和分布式计算技术的进步。
在计算机网络出现之前，计算机只能通过主机-终端的方式进行连接，任务的处理全部集中在主机上。
而计算机网络的出现使得多台计算机可以相互连接，并且通过共享资源和任务协作来完成工作。
然而，最初的计算机网络只是简单的计算机连接，各个计算机之间的通信和协调还比较困难。
随着计算机网络技术的进步，分布式计算技术逐渐成熟。
分布式计算技术将任务分解为多个子任务，并将子任务分配给不同的计算机节点来并行处理，最后将结果进行集成，以完成整个任务。
这种方式大大提高了计算效率，使得大规模计算成为可能。
分布式系统的应用十分广泛，包括互联网、电子商务、云计算和物联网等。
在互联网中，用户可以通过分布式系统来访问远程资源和服务。
在电子商务中，分布式系统可以提供快速、可靠的在线支付和交易服务。
在云计算中，分布式系统可以实现资源的弹性分配和管理。
在物联网中，分布式系统可以连接各种设备，并进行大规模数据的采集、存储和分析。
分布式系统的设计和实现面临着许多挑战。
首先，分布式系统需要解决通信和协调的问题。
由于分布式系统的节点相互连接，并通过网络进行通信，因此需要确保通信的可靠性和效率。
同时，分布式系统的节点需要进行协调来实现共同的目标，需要设计合适的协议和算法来实现分布式的一致性和同步。
另外，分布式系统还需要解决容错和一致性的问题。
由于分布式系统的节点是相互连接的，因此节点之间可能出现故障或者网络中断的情况。
为了保证系统的可靠性和容错性，分布式系统需要通过备份和冗余来实现故障恢复和容错处理。
同时，在分布式系统中，节点之间的数据一致性也是一个重要的问题，需要设计合适的机制来保证数据的一致性和可靠性。
总之，分布式系统是实现大规模计算和服务的关键技术之一、分布式系统的发展推动了互联网和电子商务的快速发展，也带来了许多新的挑战和机遇。
分布式控制系统(DCS)4-第一章-DCS课件
第一章DCS概述
第三代集散系统
• 一、背景及产品： • 第二代集散系统最主要的弊病是:几乎都是各公司的专利产品，采用 的都是专利网络。80年代末，许多公司推出了新一代集散系统。 • 第三代集散系统还在开发阶段，因为MAP协议在发展，特别是适于 过程控制的MAP尚未成熟。近年来出现的工业以太网等有待于进一 步完善。 • 从更为广阔的网络结构意义上讲，第三代集散系统引入了现场总线， 使通信网络覆盖到现场级，使所有的传感器和执行器都纳入网络通信 ，真正实现了系统的完全自动化和智能化。 • 二、技术特征 • 局部网络采用MAP协议，或其它工业通信协议。智能向现场延伸， 尚未成熟。
课前提问
1、DCS的产生共经历了哪几个阶段？ • 集中型计算机控制阶段； • 计算机与模拟仪表混合式分散控制阶段； • 第一代集散系统； • 第二代集散系统； • 第三代集散系统。 2、第一代DCS技术特征
集散控制系统
第一章DCS概述
第二代集散系统
• 一、背景及产品： • 世界市场需求变化的三个方面： • 第一，70年代末，世界市场上畅销产品的变换周期变短 ，从而促使PCU发展为多功能PCU，或者在原系统中增 加新的现场批量控制单元(FBCU)。 • 第二，世界市场上，产品竞争愈来愈激烈，迫使生产厂家 必须提高产品质量，提高生产效率。由此提出了全系统的 优化管理、全系统信息综合管理的管理要求。 • 第三，70年代末，80年代初，市场对过程控制系统的规 模要求多样化。系统的扩展要求愈来愈多，从而刺激了软 件发展。
第一章DCS概述
第二代集散系统是以局部网络为主干，统领了全系统。系统中各单元都看作网络节点 的工作站。局部网络节点又可挂接桥和网间连接器与同网络和异型网络相连。第一代 系统仅仅通过桥或网间连接器挂接于系统局部网络上的子系统。
《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。
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• 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。
第1章 分布式系统概述
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• 网络OS与分布式OS： 网络OS用来将各个计 算机上的OS有机地联系起来，提供可靠的网 络通信能力，提供远程作业录入、分时系统 服务，以及文件传输服务。 • 网络OS看系统：系统中的计算机是独立的， 它们可以根据用户的需要，帮助系统中的其 它工作站完成该用户要求的任务。——一个 可以互相帮忙的机器集合 • 分布式OS看系统：系统由独立的计算机组成 ，这些计算机在OS的协调下完成系统所接受 的任务。——一个协同工作的系统
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• ⑧ 有规则结构 • 特点：结点排成阵列，每个结点均与上 下左右的节点连接 • 优点：可靠性高，通信方便 • 缺点：成本高，一般要求各个结点一致
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• • • •
⑨ 无规则结构 随意增加结点，通信路径算法复杂 ⑩ n立方体结构 将2n=N个计算机互连起来，每个计算机 有n个全双向通路
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1.5 分布式操作系统概述
• 概念 • 特点 • 结构模型
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一、概念
• 分布式OS是分布式计算机系统上的OS ，实现系统范围内的任务、资源分配， 使系统的资源得到有效的利用，并给用 户提供方便、有效的环境。
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二、特点
• 其主要特点为： – ① 常用信息传递方式实现进程通信——多 结点运行造成的 – ② 进程调度、资源分配、系统管理按照分 布处理的要求进行 – ③ 尽可能保持系统的负载平衡 – ④ 具有故障的检测与处理功能
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优点 -- 与集中式系统相比较
3、可靠性高
• 多工系统的容错能力 4、可扩充性强 • 系统演进能力（evolution）
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优点 --与独立PC机比较
1、资源共享
支持数据共享 • 文件 • 数据库 支持设备共享 • 高档打印机 • 海量磁盘
分布式系统介绍培训PPT课件
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MIMD分类
存储器使用：共享式、私有式 1. 多处理器系统（multi-processor） 2. 多计算机系统（multi-computer）
PPP
PP P
M
MM M
具有共享存储器的通常称为多处理机（multiprocessor） 或多处理器；而不具有共享存储器的则称为多计算机
(multicomputer)
SMP？
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（2）交换型多处理机
MMMM C
2*2 开关
C
M
C
C
M
C
C
M
C
C
M
交叉点开关
交叉开关线：(a) n2个交叉开关点
(b)
Omega开关网：2 • 2开关点，共n (log2n) /2个
NUMA(NonUniform Memory Access)：分层存储
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（3）总线型多计算机
Grosch’Law: Power ↑ Price2 NOPC vs. 大型机（mainframe）
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优点 -- 与集中式系统相比较
2、性能：能产生单个大型主机不能达到的绝对性能 10,000 X 50MIPS 500,000MIPS（5千亿次）
= 0.002ns/次=〉0.7mm
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1.3 硬件概念：多台计算机是如何联结在一起 ？
Flynn分类： 指令流个数
（1972）
数据流个数
CPU
1. SISD（单指令流、单数据流 ）：（PC机）
2. SIMD （单指令流、多数据流 ） ：矩阵计算机
3. MISD （多指令流、单数据流 ） ：无
4. MIMD （多指令流、多数据流 ） ：分布式系统
第1章分布式系统概念-zj资料
分布式系统的一些实例 DNS服务 分布式文件系统 分布式数据库 全球时间定时系统 ATM （银行自动取款机） 全球定位系统 自动售货终端机 航空管制系统 网络拍卖系统
第1章 分布式系统概念
张 璟 博士
中国计算机学会服务计算专业委员会委员
中国计算机学会电子政务与办公自动化专业委
querie
员会委员
Microsoft
国家重点新产品计划咨询专家
IBM
国家自然科学基金评审专家
陕西省计算机学会软件专业委员会委员
西安市信息化专家组专家
西安理工大学计算机学院教授博士生导师 other HP
A distributed system is defined as one in which components at networked computers communicate and coordinate their actions only by passing messages.
应用软件（中间件） 计算机 计算机 ………. 计算机
教材：
1.李西宁，分布式系统,科学出版社,2006年12月。32元
参考书：
1.【英】George Coulouris at all.,分布式系统概念与设计（ 第4版）,金蓓弘译，机械工业出版社，2008年1月。（69元）
2.【美】黄铠 (kai Hwang) 等著，武永卫 等译，云计算与分 布式系统:从并行处理到物联网(中文版)，机械工业出版社 ，2013 年1月。（85元）
分布式系统:概念与设计(原书第4版)
本书是衡量所有其他分布式系统教材的标准。 －－评
本书前版已被爱丁堡大学、伊利诺伊大学、卡 内基-梅隆大学、南加州大学、得克萨斯A&M大学 、多伦多大学、罗切斯特理工学院、北京大学等 世界众多名校采纳为高级操作系统、计算机网络 、分布式系统课程的教材。
第1章 分布式系统概念
张 璟 博士
中国计算机学会服务计算专业委员会委员
中国计算机学会电子政务与办公自动化专业委
querie
员会委员
Microsoft
国家重点新产品计划咨询专家
IBM
国家自然科学基金评审专家
陕西省计算机学会软件专业委员会委员
西安市信息化专家组专家
西安理工大学计算机学院教授博士生导师 other HP
A distributed system is defined as one in which components at networked computers communicate and coordinate their actions only by passing messages.
应用软件（中间件） 计算机 计算机 ………. 计算机
教材：
1.李西宁，分布式系统,科学出版社,2006年12月。32元
参考书：
1.【英】George Coulouris at all.,分布式系统概念与设计（ 第4版）,金蓓弘译，机械工业出版社，2008年1月。（69元）
2.【美】黄铠 (kai Hwang) 等著，武永卫 等译，云计算与分 布式系统:从并行处理到物联网(中文版)，机械工业出版社 ，2013 年1月。（85元）
分布式系统:概念与设计(原书第4版)
本书是衡量所有其他分布式系统教材的标准。 －－评
本书前版已被爱丁堡大学、伊利诺伊大学、卡 内基-梅隆大学、南加州大学、得克萨斯A&M大学 、多伦多大学、罗切斯特理工学院、北京大学等 世界众多名校采纳为高级操作系统、计算机网络 、分布式系统课程的教材。
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(Tanenbaum et al. 2002)
第一章 引论
5
分布式系统之定义(2)：
一个分布式系统是一组位于网络计算机 上的并发构件，这些构件之间的通信以 及任务协调都只能通过信件传递进行， 其目的是实现资源共享。
(Coulouris et al. 2005)
第一章 引论
6
单机系统
用户共享一台计算机 可以访问所有资源 单一时钟 单一系统控制 单一地理位置 单一故障点
分布式系统
第一章 引论
1
第一章：引论
分布式系统之定义 发展历史 分布式系统之应用 分布式系统之特征 设计目标和用户需求
第一章 引论
2
计算机进展一览
第一章 引论
3
莫尔定律 Gordon Moore(1965)
第一章 引论
4
分布式系统之定义(1)：
一个分布式系统是一组由网络联接的具 有独立功能的计算机，在一套特殊软件 的管理下，整个系统在用户面前呈现为 一个透明的整体。
第一章 引论
17
可调节性：中央控制机制
概念
中央式服务 中央式数据 中央式算法
例子
所有客户共享一台服务器 一本联机的电话目录 集中式资源管理程序
第一章 引论
18
可调节性：分布式控制机制
任何一台计算机都不可能掌握全局状态
任何一台计算机都根据自己的局部信息 做出决定
一台计算机的故障不会导致全局崩溃 不存在全局时钟
有上百万台计算机参与这个项目
第一章 引论
14
CERN: 欧洲核研究组织
CERN 是世界上最大的核物理研究中心， 科学家们试图通过对粒子的研究寻找宇宙 的起源。
正在建造一台大型强子碰撞机: Large Hadron Collider (2007)
可能产生的数据: 10,000,000GB
需要20,000,000 张CD来存储
第一章 引论
11
SETI: 搜索外星人
探索外星文明 射电天文望远镜: Arecibo (305m) 地理位置: Puerto Rico（波多黎各） 接收 4,000,000 无线电波段 下载屏保程序作数据分析 中央控制系统分布数据 UC Berkeley
第一章 引论
12
射电望远镜: Arecibo (305m)
V System Mach CORBA Distributed COM JINI
组织机构
卡内基.·梅隆 大学 剑桥大学
加州大学 洛杉矶分校 斯坦佛大学
卡内基.·梅隆 大学 OMG
微软公司
Sun Microsystems
网络要求 层次总线 剑桥环 以太网
计算机 PDP LSI-4 PC
以太网 以太网 互联网 互联网
解决方法：网格计算，IBM分布式虚拟存 储和文件管理技术
第一章 引论
15
系统设计目标：
资源共享 透明性 开放性 可调节性 特殊系统：
安全性 可靠性 数据一致性
第一章 引论
16
ISO RM-ODP所定义的八种透明性形式
透明性 访问 位置 迁移 重定位 复制 并发 故障 持续
Байду номын сангаас
描述 隐蔽数据表达方法和资源访问方法的不同之处 隐蔽资源所处的物理位置 隐蔽资源的物理移动 隐蔽正在使用的资源迁移 隐蔽资源的复制 隐蔽若干用户共享同一资源所产生的竞争 隐蔽资源的故障与排错恢复 隐蔽软件资源所处的存储空间：内存或磁盘
以通信为主的问题 （网络应用）： 事务处理，电子商 务，远程文件交换，电子信件， …
第一章 引论
10
经典分布式应用：
rlogin or telnet （远程访问） 网络文件系统 ATM （银行自动取款机） 分布式数据库 WWW （万维网） 全球定位系统 自动售货终端机 航空管制系统 网络拍卖系统
调节对象：系统规模，系统功能，管理 结构
调节方法：隐蔽通信延迟，资源分布， 资源复制等
第一章 引论
19
用户需求
系统能够提供何种服务？ 系统是否容易管理？ 系统能够提供多少好处？ 性能/价格比如何？ 系统是否可靠？ 系统的安全性如何？
第一章 引论
20
第一章 引论
7
分布式系统
一组由网络互联的、自治的计算机和资源 资源为用户所共享 可以集中控制，也可以分布控制 计算机可以同构，也可以异构 分散的地理位置 分布式故障点 没有全局时钟 没有共享内存（大多数情况）
第一章 引论
8
分布式系统的发展简史
系统名称 CM* Cambridge DCS Locus
波多黎各
第一章 引论
13
RC5
破译 RSA 实验室给出的密码，找出密钥 奖金: $10,000 美元 RC_56: 250 天破译 (1997) RC_64: 1,757 天破译 (2002)
RC_72: ? 例如: RC_64采用64位密钥，一共有
18,446,744,073,709,551,616 可能的密钥组合
Sun Sun, PC 任何机器 PC
互联网
任何机器
研制日期 1975 1979 1980
1982 1985 1990 1996
2000
第一章 引论
9
杀手应用：
以计算为主的问题 （分布式计算）： 数学计算，环境 模拟，生物和仿生，经济和财政模型，气象预报，动画 制作， …
以数据为主的问题 （分布式数据）： 数据挖掘, 信息 检索，保险分析，图像处理， …
第一章 引论
5
分布式系统之定义(2)：
一个分布式系统是一组位于网络计算机 上的并发构件，这些构件之间的通信以 及任务协调都只能通过信件传递进行， 其目的是实现资源共享。
(Coulouris et al. 2005)
第一章 引论
6
单机系统
用户共享一台计算机 可以访问所有资源 单一时钟 单一系统控制 单一地理位置 单一故障点
分布式系统
第一章 引论
1
第一章：引论
分布式系统之定义 发展历史 分布式系统之应用 分布式系统之特征 设计目标和用户需求
第一章 引论
2
计算机进展一览
第一章 引论
3
莫尔定律 Gordon Moore(1965)
第一章 引论
4
分布式系统之定义(1)：
一个分布式系统是一组由网络联接的具 有独立功能的计算机，在一套特殊软件 的管理下，整个系统在用户面前呈现为 一个透明的整体。
第一章 引论
17
可调节性：中央控制机制
概念
中央式服务 中央式数据 中央式算法
例子
所有客户共享一台服务器 一本联机的电话目录 集中式资源管理程序
第一章 引论
18
可调节性：分布式控制机制
任何一台计算机都不可能掌握全局状态
任何一台计算机都根据自己的局部信息 做出决定
一台计算机的故障不会导致全局崩溃 不存在全局时钟
有上百万台计算机参与这个项目
第一章 引论
14
CERN: 欧洲核研究组织
CERN 是世界上最大的核物理研究中心， 科学家们试图通过对粒子的研究寻找宇宙 的起源。
正在建造一台大型强子碰撞机: Large Hadron Collider (2007)
可能产生的数据: 10,000,000GB
需要20,000,000 张CD来存储
第一章 引论
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SETI: 搜索外星人
探索外星文明 射电天文望远镜: Arecibo (305m) 地理位置: Puerto Rico（波多黎各） 接收 4,000,000 无线电波段 下载屏保程序作数据分析 中央控制系统分布数据 UC Berkeley
第一章 引论
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射电望远镜: Arecibo (305m)
V System Mach CORBA Distributed COM JINI
组织机构
卡内基.·梅隆 大学 剑桥大学
加州大学 洛杉矶分校 斯坦佛大学
卡内基.·梅隆 大学 OMG
微软公司
Sun Microsystems
网络要求 层次总线 剑桥环 以太网
计算机 PDP LSI-4 PC
以太网 以太网 互联网 互联网
解决方法：网格计算，IBM分布式虚拟存 储和文件管理技术
第一章 引论
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系统设计目标：
资源共享 透明性 开放性 可调节性 特殊系统：
安全性 可靠性 数据一致性
第一章 引论
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ISO RM-ODP所定义的八种透明性形式
透明性 访问 位置 迁移 重定位 复制 并发 故障 持续
Байду номын сангаас
描述 隐蔽数据表达方法和资源访问方法的不同之处 隐蔽资源所处的物理位置 隐蔽资源的物理移动 隐蔽正在使用的资源迁移 隐蔽资源的复制 隐蔽若干用户共享同一资源所产生的竞争 隐蔽资源的故障与排错恢复 隐蔽软件资源所处的存储空间：内存或磁盘
以通信为主的问题 （网络应用）： 事务处理，电子商 务，远程文件交换，电子信件， …
第一章 引论
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经典分布式应用：
rlogin or telnet （远程访问） 网络文件系统 ATM （银行自动取款机） 分布式数据库 WWW （万维网） 全球定位系统 自动售货终端机 航空管制系统 网络拍卖系统
调节对象：系统规模，系统功能，管理 结构
调节方法：隐蔽通信延迟，资源分布， 资源复制等
第一章 引论
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用户需求
系统能够提供何种服务？ 系统是否容易管理？ 系统能够提供多少好处？ 性能/价格比如何？ 系统是否可靠？ 系统的安全性如何？
第一章 引论
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第一章 引论
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分布式系统
一组由网络互联的、自治的计算机和资源 资源为用户所共享 可以集中控制，也可以分布控制 计算机可以同构，也可以异构 分散的地理位置 分布式故障点 没有全局时钟 没有共享内存（大多数情况）
第一章 引论
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分布式系统的发展简史
系统名称 CM* Cambridge DCS Locus
波多黎各
第一章 引论
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RC5
破译 RSA 实验室给出的密码，找出密钥 奖金: $10,000 美元 RC_56: 250 天破译 (1997) RC_64: 1,757 天破译 (2002)
RC_72: ? 例如: RC_64采用64位密钥，一共有
18,446,744,073,709,551,616 可能的密钥组合
Sun Sun, PC 任何机器 PC
互联网
任何机器
研制日期 1975 1979 1980
1982 1985 1990 1996
2000
第一章 引论
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杀手应用：
以计算为主的问题 （分布式计算）： 数学计算，环境 模拟，生物和仿生，经济和财政模型，气象预报，动画 制作， …
以数据为主的问题 （分布式数据）： 数据挖掘, 信息 检索，保险分析，图像处理， …