操作系统教程——Linux实例分析 教学课件 作者 孟庆昌 第9－11章第10章 分布式系统.ppt

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1、第10章分布式系统10.1概述10.2分布式操作系统10.3分布式系统的通信10.4分布式进程管理10.5分布式系统中的同步10.6分布式系统中的死锁10.7分布式文件系统习题10.1概述10.1.1分布式系统特征一般认为，分布式处理是把计算任务和智能由主机分散到构成整个系统的各个子系统和外部设备中，实现系统和资源的动态管理和分配。具有这种结构和功能的完整系统就认为是分布式处理系统（简称分布式系统）。图10-1分布式系统的总体结构分布式系统是多个处理机通过通信线路互连而构成的松散耦合系统。系统中每个站点都是一个完整的计算机系统，有自己的本地内存和I/O设备等资源。在统一的协调和管理下

2、，实现全系统资源的透明共享。如图10-1所示。因此，分布式系统具有以下特征：（1）分布性。（2）自治性。（3）并行性。（4）全局性。10.1.2分布式系统优点1.资源共享若干个不同的站点通过通信网络彼此互连，这样，一个站点上的用户就可以使用其他站点上的资源，如允许设备共享，使众多用户共享昂贵的外部设备，如彩色打印机；允许数据共享，使众多用户访问共用的数据库；可以共享远程的文件，使用远程特有的硬件设备，如高速阵列处理器，以及执行其他操作。2.加快计算速度如果一个特定的计算机任务可以划分成若干并行运行的子任务，那么我们就可以把这些子任务分散到不同的站点上，它们同时在这些站点上运行，从而加

3、快计算速度。3.可靠性高分布式系统具有高可靠性的优点。如果其中某一站点失效了，那么其余的站点可以继续操作，整个系统就不至于因一个或少数几个站点的故障而全体崩溃。分布式系统有很好的容错性能。4.方便快捷的通信分布式系统中各站点通过一个通信网络互连在一起，通信网络是由通信线路、调制解调器和通信处理器等组成的。10.1.3三种多机操作系统的比较在分布式系统中必须有一个单一的、全局进程通信机制，所以任何进程之间都可彼此通信，而且通信机制是相同的，不管是在不同机器上，还是本地通信或者远程通信，都一样，也必须有一个全局保护模式。在分布式系统中任何地方的进程管理都必须相同。不同机器上，进程的创建、

4、终止、启动及停止等都没有区别。在所有机器上都使用同一组系统调用，并且不会产生异样感觉。总之，分布式操作系统与多处理器操作系统和网络操作系统相比，既有相同之处，又有差别。表10-1列出了这三种操作系统之间的某些不同点。表10-1三种多机操作系统的比较10.2分布式操作系统10.2.1分布式操作系统的功能在分布式操作系统中，用户访问远程资源的方式和访问本地资源的方式是相同的。在这种操作系统的控制下，可以实现数据和进程从一个站点到另一个站点的迁移。分布式操作系统要实现用户面前的虚拟单处理机系统到具体的分布式系统的映射。它的基本功能包括：（1）进程管理。（2）通信管理。（3）资源管理。10.

5、2.2分布式操作系统的设计因素1.透明性设计透明性最重要的一个问题或许是如何实现单一系统映像，即如何让每个用户感觉这种分布式系统就是老式的单处理器分时系统，实现这一目标的系统通常被称为是透明的。透明性概念可以用于分布式系统的若干方面。表10-2列出了不同种类的透明性。表10-2分布式系统不同种类的透明性2.灵活性系统应该是灵活的，它可以根据用户需求和使用情况，方便地进行修改或者扩充。操作系统结构有两种主要模型：一种是整体核心，它大而且复杂；另一种是微内核，它小巧灵活，易于扩充或移植。多数分布式系统都采用这种设计模型。微内核是操作系统的极小核心。3.可靠性建立分布式系统的基本目标之一是

6、使它们比单处理器系统更可靠。如果某个机器不能工作了，那么有另外的机器做它的工作。可靠性有几个方面：可用性、安全性和容错性。4.高性能分布式系统有很高的性能，这是不言而喻的。性能指标包括多个方面，如执行速度、响应时间、吞吐量、系统利用率、网络通信能力等等。利用基准测试（Benchmark）手段可以部分度量系统的性能。5.可扩充性扩充可分为水平扩充和垂直扩充，前者是指添加或移去客户工作站对性能影响很小，后者是指移植到更大的或者更快的服务器机器或多服务器上。分布式系统应能根据使用环境的应用需要，方便地扩充或缩减其规模。10.3分布式系统的通信10.3.1ISOOSI参考模型OSI(Open

7、SystemsInterconnection)参考模型是ISO开发出的协议分层模型。OSI模型共分七层，如图10-2所示。图10-2OSI模型示意各层功能叙述如下：(1)物理层——涉及在物理信道上传输原始比特(即0，1电位)，处理与物理传输介质有关的电气的、机械的和信号的接口。(2)数据链路层——分为介质访问控制(MAC)和逻辑链路控制(LLC)两个子层。(3)网络层——负责将数据从物理连接的一端传到另一端，主要任务是路由选择，以及与之相关的流量控制和堵塞