分布式系统的通信和对共享资源互斥访问的研究与实现

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1、第二章分布式系统概述第二章分布式系统概述2。1分布式系统的概念和特征在人类生产生活中一直存在着固有的分布式并行应用，例如，在我们的社会中，人是相互独立的，而他们经常会相互合作来做某件事情，通常他们会将这件事情支解成若干部分，不同的人做不同的部分，并且通过互相交换信息来并行的作这件事情，以便能快速完成它。在计算机世界中，通过过去的半个世纪的发展，计算机技术取得了惊人的进步，使硬件的性能价格比大大提高，网络的速度越来越快，而大型计算机，超级计算机依然昂贵，且计算能力也相当有限。使用宽带网络将大量单个计算机组成高速超级计算系统不仅成为可能

2、，而且变得十分必要。就像人类社会一样，以单个计算机作为自治个体，来相互合作的完成某件事情，采用分布式并行的思想来组织的这种计算机系统，它们被称为分布式系统。因此我们可以这样来定义分布式并行系统：一个分布式系统是一个对用户看起来像普通系统，然而运行在一系列自治处理单元上的系统，每个处理单元有各自的物理存储器空间并且信息传输延迟不能忽略不计。在这些处理单元间有紧密的合作。系统必须支持任意数量的进程和处理单元的动态扩展。一般分布式系统都具有以下四种特征。分布性：分布式系统具有功能分布和任务分布的特征。对于松散耦合系统，还可能呈现地理分布的

3、特征。自治性：不论分布式系统的处理单元采用何种形势，至少它总含有处理机和局部存储器。并具有独立执行任务的能力，因而每个处理单元都有一定的自治性。并行性：由于有多个处理单元，因此可以把一个作业的诸任务，分配到多个处理单元上进行并行处理。容错性：分布式系统中，并不会因为某些处理单元的出错而使系统无法运转。相对于普通的并行系统，降低了对处理单元可靠性的依赖。基于分布式系统的这些特点，近年来人们开始深入的研究分布式系统。可将其粗略分为分布式操作系统、分布式文件系统、分布式数据库系统等各种各样的分布式系统。下一节将举例说明各种分布式系统的研究

4、现状以及本人参与的研究工作。2．2分布式系统实例皇王型垫查堂堡主堂焦堡塞前面两节介绍了分布式系统的概念和特征，并且简要的将其分为三个部分：分布式操作系统、分布式文件系统、分布式数据库系统。文件系统本该是操作系统的～部分，但是在分布式环境下，它有了很强的独立性，一种文件系统可以被多种操作系统所共享，并且作为系统资源的存在形式，它本身的具有很多独特和复杂的特点，因此我们在介绍了分布式操作系统后，有必要再介绍一下分布式文件系统。对于分布式数据库系统，是目前的研究热点，有兴趣的读者可以见参考文献【4】。2．2．1分布式操作系统◆Maeh系统

5、Mach系统是由Camegie—Mello大学的mG(RasUd，1986)和Accent(RashidandRobertson,1981；Rashid，1985；Fitzgerald，1986)项目的后继者。它可以在由网络连接的多处理器和单处理器机器上运行，并保持了对UNIX的兼容性。它的主要设计目标及特征如下有下面积几个方面。多处理器操作：Mach是在共享内存的多处理系统上执行的，所以，内核程序和用户程序可以在任何一个节点上运行。网络搡作的透明延伸：为了允许分布式程序通过网络在单处理器和多处理器系统之间透明的延伸，Maeh采用了

6、将端口当成目标地址的独立的通信模型。用户级服务：M越1支持基于对象的模型，在这个模型中，资源由内核或用户级服务器管理。大多数UNIX工具的主要目的是在用户级应用，爿=提供与现有NINX相兼容的二进制码。操作系统仿真：为了支持UNIX操作系统和其他操作系统的二进制仿真，Math允许将操作系统调用透明地转换为仿真库调用，然后转换为使用用户级操作系统服务器。灵活的虚拟内存管理：Mach为了进行UNIX仿真和支持其他子系统，做了大量工作去增加虚拟内存功能。总得来说，Mach是一个非常复杂的系统，为了保持对UNIX的兼容性，它对一些复杂工具进

7、行了大量的仿真，但是仍然只有少数UNIX程序可以按其原始的形式在Math中使用。◆chorus系统Chorus项目开始于1979年的法国，起初它的目标的是建立一个基于消息的计算模型，现在它已经成为了比较成功的操作系统了。一个chorus系统由网络连接的单处理器和多处理器构成，在结构上与Mach有许多相似之处。Chores内核是一个支持子系统的内核，一个chorus子系统是一个服务器集合，它提供对某个操作电子科技大学硕士学位论文作来达到高用性目的的。服务器复制其实就是建立文件副本。Coda中复制的单位是卷(volume)，卷是存放在服

8、务器上的共享文件的集合，它构成了名字空间中的一棵子树。存放有某个卷的副本的全部服务器构成了一个集合，称为该卷的VSG(VolumeStoreGroup)。Coda仅支持只读副本，这是从AFS继承下来的特性。Coda的客户端进程称为Ve