分布式操作系统中的进程

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1、分布式操作系统中的处理机与进程北京大学崔小乐分布式系统中的进程•系统模型•进程迁移•处理器分配•分布式系统中的调度系统模型•分布式系统中处理器组织方式：•1）工作站模型•2）处理器池模型•3）混合模型工作站模型•系统有许多工作站组成，工作站要么由一个用户登陆，要么空闲。•工作站可分有盘工作站和无盘工作站，无盘工作站必须依赖文件服务器。•有盘工作站的私有盘可有四种方式：•1）交换和临时文件•2）交换、临时文件和系统二进制文件•3）交换、临时文件、系统二进制文件和文件高速缓存•4）完全本地文件系统工作站上磁盘的使用磁盘使用优点缺点文无磁盘费用低，软硬件网络

2、负载重，；文件维护容易，对称，件服务器可能成为服有灵活性瓶颈务页面交换，临时文件比无盘方式网络大量的磁盘导致费器负载小用高依页面交换，临时文件，网络负载更小费用高；增加了更赖二进制文件新二进制文件的复杂性程页面交换，临时文件，网络负载小；从高费用；缓存一致度二进制文件，文件高文件服务器上装性问题速缓存入文件少完全本地文件系统几乎无网络负载；失去透明性消除了文件服务器依赖空闲工作站的使用•如何查找空闲工作站?•远程进程怎样才能透明的执行？•若机器主人回来该怎么办？如何找空闲工作站•服务器驱动的算法：•当一台工作站空闲，就成为一个潜在的计算服务器，它就告知

3、别人它可用。可以采用集中或分布两种方式进行空闲机器的注册。•多个用户同时申请同一个空闲工作站时，会出现竞争现象，即两个用户同时启动各自的欲在同一空闲工作站上运行的程序。•为此，检测空闲工作站的程序需要将欲使用的空闲工作站从空闲工作站注册表中删除，并进行标记。然后，调用着再把它的环境传送过去启动远程进程。•客户驱动的算法：•客户欲使用空闲服务器时，广播一个请求，并说明程序运行的条件。空闲服务器回答。考虑到负载轻的空闲服务器先回答的可能性较大，因此先回答者被选中。然后客户启动远程工作程序。远程程序运行中的问题•代码移动•设置程序执行的上下文（工作目录、环境

4、变量、文件系统等等）•远程程序的运行与系统的结构相关。特别是系统调用的执行尤为如此。•机器之间的同步是重要的问题。主人归来•方式1：立即消灭入侵进程。•方式2：限期消灭入侵进程。•方式3：赶走入侵进程。•需要恢复入侵之前的系统状态。处理器池模型所有处理器属于每个人文件处终终终服理端端端务器器池平均响应时间•设λ为平均请求速率，µ为平均处理速率，。为顺利运作，必须有µ>λ。•已证明，从发出请求到得到完全响应的平均时间T=1/(µ-λ).•当请求到达速率与处理能力都增加n倍，即输入速率为nλ，处理速率为nµ时，平均响应时间为T’=1/(nµ-nλ)=T/n

5、。•这是反对分布式系统的理由之一。•但是，响应时间不是唯一需要考虑的问题。•任务执行的独立性问题•可靠性问题•容错问题•性价比问题•负载的性质是主要的问题。混合模型•折衷的方法：为每个用户提供一个工作站，并附加一个处理器池。•交互性工作放在工作站上，以保证响应时间。复杂的计算工作放在处理器池中进行，以有效利用资源。进程迁移•所谓进程迁移就是由进程原来运行的机器向目标机器传送足够数量的有关进程的状态信息，使进程能够在另一机器上执行。•进程迁移的目的可能有：•1）平衡负载•2）改善通信性能，减少数据通信量•3）避免机器发生预期故障所带来的损失•4）利用机器

6、专用功能•总之，希望通过进程迁移达到提高系统吞吐率和容错的效果。•进程迁移的开销较大，且不是任意机器之间都可进行的。进程迁移机制•迁移过程需要源和目的共同协商，需要考虑以下问题：•1）当一个进程需要被迁移时，需要撤销原机器上的进程，并在目标机上创建它，需要将进程映像（至少是PCB）移过去。•2）此进程可能正与其它进程通信，因此必须进行连接修改。•3）也许需要迁移进程的整个地址空间。需要选择使全部迁移还是按需迁移。•4）若仅迁移内存中的地址空间，虚存中其它部分按需迁移，则需考虑通信次数和远程文件访问开销。•5）为了保证进程继续正常工作，原机器应提供远程页

7、或段的支持。•6）对打开的文件的迁移与地址空间迁移相类似，注意同步互斥机制（如锁等）也要一起迁移。处理器分配•哪个进程运行在哪个处理器上？•分配模型•分配算法设计原则•分配实现问题分配模型•两大类分配策略：•1）非迁移算法：一个进程创建时就已决定好其位置。一旦放在某机器上运行，它将一直在那里运行直到终止。•2）迁移算法：可根据负载情况使进程在系统中移动。•目标：•1）提高资源利用率vs.资源的优化利用；•2）减少平均响应时间；•3）减少响应比（responseratio）。响应比为某进程在某台机器上运行所用时间，被该进程在某该空载基准处理器上运行时所花

8、的时间相除。分配算法设计原则•处理器分配算法的设计原则，可从五个方面考虑：•1）确定性算法vs