分布式互斥算法的-研究和改进

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1、分布式互斥算法的研究与改进河海大学硕士学位论文难以完美地同步它们的时钟。(3)故障的独立性所有的计算机系统都可能发生故障，当故障发生时，程序可能会产生不正确的结果，也可能会异常终止。由于分布式系统中的计算机是相对独立的运行，其中的故障也具有独立性，即某些组件正常运行时，另外某些组件却可能发生了故障，因此故障的检测和处理都比较困难。由于任意进程、计算机或网络都可能独立的发生故障，因此每个组件需要清楚的知道自身所依赖的组件可能出现的故障的方式，而组件自身也需要能适当的处理每个故障。2．分布式系统的资源共享资源共享是构造和使用分布式系统的主要动力，“资源”一词是抽象的

2、，但它很好的描述了能在网络化计算机系统中共享的事物的范围。资源涉及的范围从硬件组件如硬盘、打印机到软件定义的实体如文件、数据库和所有数据对象，包括来自数字摄像机的视频流和移动电话表示的声频连接。分布式系统的资源是物理封装在计算机内的，为了有效的共享，每个资源必须由一个程序管理，一般称该程序为服务，通过服务提供的接口，资源可以被多个其他计算机正确的、可靠的、一致的访问和修改。3．分布式系统的体系结构体系结构模型定义了分布式系统中组件相互交互方式以及它们映射到计算机基础网络的方式。体系结构的设计对于系统的性能、可靠性和安全性有较大的影响，而且在不同的体系结构中，实现

3、对于共享资源的保护性访问的方式也有所区别。分布式系统最基本的体系结构模型主要包括：(1)客户一服务器模型客户一服务器，是指进程之间的“请求”与“服务”的合作关系，客户和服务器分别承担一个计算分布式活动或计算的一部分任务，缺一不可。客户／服务器之间的合作关系不是固定不变的。多个客户可以共享一个服务器，一个客户也可以向多个服务器提出服务请求。而且这种合作关系也可能是临时的，一旦它们之间的交互作用停止，其合作关系也就终止。在客户一服务器模型中，一般由服务器维护应用层共享资源的一致性并同步应用层的动作，因此客户可能需要经过多次与服务器交互之后才能访问到共享资源，而且通信

4、延迟较长。(2)对等模型对等是指为了完成一项分布式活动或计算任务，所有的进程扮演相同的角分布式互斥算法的研究与改进河海大学硕士学位论文色，作为对等方进行协作交互，不区分客户和服务器。在这种模型中，对等进程需要共同维护应用层共享资源的一致性并同步应用层的动作，由于消除了服务器进程的概念，访问共享资源时的进程间通信延迟减少了。4．分布式互斥问题在分布式系统中，当两个或两个以上的相互协作的进程同时访问同一共享资源(如打印机、文件、内存中的变量等等)时，会发生资源竞争现象，可能会破坏共享资源的正确性、一致性和完整性，因此需要协调各协作进程互斥的访问共享资源的，确保共享资

5、源的正确性、一致性和完整性，这就是分布式互斥问题，基享资源在互斥问题中被称为临界资源。由于对临界资源的访问分为读、写和使用三种操作，因此资源竞争也分为读竞争、写竞争和使用竞争㈨31。进程在读竞争过程中不会破坏临界资源的正确性和完整性，然而写竞争和使用竞争则不然，正因如此，必须针对写竞争和使用竞争设计同步与互斥的方法，协调各进程访问临界资源，确保临界资源的正确性和完整性。本文主要是讨论写竞争和使用竞争这两种情况的同步与互斥问题，读竞争的情况不在本文的讨论范围内，由于写竞争和使用竞争的同步与互斥可以做相同的实现，所以本文将它们合而为一讨论，另外为了方便叙述，本文将对

6、临界资源的写和使用操作统一用“访问”来表示，本文中的“访问”只表示写和使用而不包含读的含义。为了实现互斥，各进程需遵循以下共同原则：(1)任何时候，只允许一个进程访问该临界资源；(2)当一个进程正在访问临界资源时，其他进程必须延迟对该临界资源的进一步访问；(3)在当前进程使用完临界资源之前，其他进程不能以抢占的方式访问该临界资源。在分布式系统中，相互合作的进程可能在不同的机器上运行，进程闻的通信涉及不同机器问的通信问题，且不存在全局内存，也不存在公共时钟，各进程很难获得系统的全局信息，因此解决进程互斥问题比较复杂。某些情况下，可以由管理共享资源的服务器来提供互斥

7、机制，例如，在多个用户都更新一个文件时，通过要求编辑器在更新文件之前锁住文件保证一次只允许一个用户更新文件。而在其他情况下，可能需要一个单独的机制，通过各进程相互协调来实现互斥，如在一个监控停车场车位的系统中，每个入口和出口都有一个进程用于跟踪车辆进出的数量，每个进程保持一个停车场内车辆总数的计数，这些进程必须通过相互协调来～致地更新车辆的计数。由于这种单独互斥机制独立于特定的资源分布式互斥算法的研究与改进河海大学硕士学位论文管理方案，因此设计和实现起来更加灵活、方便，应用也更广泛。1．2本文的主要内容和组织结构1．2．1主要内容本文把主要工作集中在研究与改进分

8、布式互斥算法，主要包括以