分布式系统介绍说明PPT课件

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2021/3/7
MIMD系统分类
紧耦合
多处理机 (共享存储器)
并行分布式 计算机
松耦合
多计算机 (私有存储器)
总线
sequent Encor
开关
超级计算机 RP3
总线
开关
LAN工作站 超立方 Transputer
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（1）总线型多处理机
CPU Cache
CPU Cache
CPU Cache
2021/3/7
主要内容
1.1 分布式系统概念 1.2 分布式系统的特点 1.3 硬件概念 1.4 软件概念 1.5 分布式系统设计问题
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1.2 分布式系统的特点
优点 -- 与集中式系统相比较 1、经济性：高的性能/价格比
Grosch’Law: Power ↑ Price2 NOPC vs. 大型机（mainframe）
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分布式系统定义
1.1
一个分布式系统组织成中间件形式，
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中间件层2分021布/3/7在多台机器上。
• 应用举例
✓ 银行“一卡通”系统
✓电信“神州行”系统
✓ SETI@Home
• 从集中式系统到分布式系统
1.高性能微型计算机(PC)的普及
2.高速计算机网络（LAN、WAN）的普及
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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
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NUMA(NonUniform Memory Access)：分层存储
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（3）总线型多计算机
工作站 Local memory
CPU
工作站 Local memory
CPU
工作站 Local memory
（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
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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)
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MIMD分类
连接方式： 1. 总线式 2. 交换式
关联程度： 1. 紧耦合式：多用于并行系统 2. 松耦合式 ：多用于分布式系统
渐增
计算能力可以逐渐有所增加
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优点 --与独立PC机比较
1、支持数据共享 • 文件 • 数据库
2、支持设备共享 • 高档打印机 • 海量磁盘
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优点 --与独立PC机比较
3、P2P通信 • email • BBS
4、灵活性 •负载分配
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优点 --与独立PC机比较
通信网络可能的问题: 如 QoS等等
容易造成对保密数据的访 问
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主要内容
1.1 分布式系统概念 1.2 分布式系统的特点 1.3 硬件概念 1.4 软件概念 1.5 分布式系统设计问题
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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
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1.1 分布式系统概念
What is a Distributed System? “一个分布式系统是若干个独立的计算机的集合， 但是对该系统的用户来说，系统就像一台计算机一 样。” 两个方面的含义： • 硬件方面：各个计算机都是自治的 • 软件方面：用户将整个系统看作是一台计算机
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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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优点 -- 与集中式系统相比较
3、应用的固有的分布性, 例如： • CSCW • 工作流
4、可靠性高 • 多工系统的容错能力
5、可扩充性强 • 系统演进能力（evolution）
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优点 -- 与集中式系统相比较
总结：
项目
描述
经济
微处理机提供了比大型主机更好的性能价 格比
速度
分布式系统总的计算能力比单个大型主机 更强
固有的分布性 一些应用涉及到空间上分散的机器
可靠性
如果一个机器崩溃,整个系统还可以运转
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
集中式系统
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NOW(Network of Workstations)
Sun ULTRA5
with 32GB disk １6 Units
Sun ULTRA10 Eathernet Switch
32GB disk
100M
One unit
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The Grid
Memory
控制线、数据线、地址线
解决总线过载：高速缓存（cache）：
• 命中率（hit rate）
• 缓存一致性（coherency）
➢直写（Write-through）
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➢监听（ Snoop20y21）/3/7
SMP？
（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
总结：
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) 使得人们之间的通信更加容易,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
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存在的问题
项目
描述
软件 网络 安全
目前为分布式系统开发的 软件还很少
分布式系统介绍
中国科技大学软件学院 丁箐
主要内容
1.1 分布式系统概念 1.2 分布式系统的特点 1.3 硬件概念 1.4 软件概念 1.5 分布式系统设计问题
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主要内容
1.1 分布式系统概念 1.2 分布式系统的特点 1.3 硬件概念 1.4 软件概念 1.5 分布式系统设计问题
CPU
网络
• 本地内存
• 局域网络（10M ~ 1000M）
•只用于CPU和CPU之间的通信
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（4）交换型多计算机
网格
超立方体
网格（grid）：二维平面(n2个节点)。 超立方（hypercube）：n维立方（2n个节点）