分布式系统概述课件.ppt

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1、第1章分布式系统概述分布式系统定义分布式系统目标分布式系统硬件概念分布式系统软件概念设计中的问题1.1分布式系统定义分布式系统的产生功能更强的微处理器的开发高速计算机网络的出现将由大量计算机组成的系统通过高速网络连接起来，形成了分布式系统。分布式系统的定义“一个分布式系统是一些独立的计算机的集合，但是对这个系统的用户来说，系统就像一台计算机一样。”从硬件角度：每台计算机都是自主的。从软件角度：对用户来说就像与单个系统打交道。1.2分布式系统目标1.2.1分布式系统相对于集中式系统的优点项目描述经济性微处理机提供了比大型主机更

2、好的性能价格比速度分布式系统中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渐增式的增长方式计算能力可以逐渐有所增加1.2分布式系统目标1.2.2分布式系统相对于独立PC机的优点项目描述数据共享允许多个用户访问一个公共的数据库设备共享允许多个用户共享昂贵的外围设备（如彩色打印机）通信使得人们之间的通信更加容易，如通过电子邮件灵活性用最有效的方式将工作负荷分配到可用的机器上1.2分布式系统目标1.2.3分布式系统的缺点项目描述软件目前为分布式系统开发的软件还很少

3、网络网络可能饱和和引起其他的问题安全容易造成对保密数据的访问1.3硬件概念分布式系统硬件计算机系统按指令流和数据流分类SISD(SingleInstructionstream,SingleDatastream)单处理机系统。SIMD(SingleInstructionstream,MultipleDatastream)并行计算机。MISD(MultipleInstructionstream,SingleDatastream)已知的计算机没有属于这一类的。MIMD(MultipleInstructionstream,M

4、ultipleDatastream)所有的分布式系统都是MIMD型。1.3硬件概念分布式系统硬件MIMD计算机分成两类：具有共享存储器的多处理机和不具有共享存储器的多计算机。在多处理机中，所有的CPU共享统一的虚拟地址空间。在多计算机中，每个计算机有它自己的存储器。多处理机和多计算机又可根据互联网的体系结果分为总线型和交换型。总线型：只通过单个网络、底板、总线、电缆或其他介质将所有计算机连接起来。如有线电视。交换型：机器和机器之间有独立的线路。如世界范围内的公共电话系统。1.3硬件概念分布式系统硬件紧耦合和松耦合系统紧耦合型

5、：一台计算机向另一台计算机发送信息的时延很短、数据传输速率很高；多用于并行系统（共同处理一个问题）松耦合型：机器间信息传送延迟大，数据传输速率也低。多用于分布式系统（处理一些不相关的问题）1.3硬件概念分布式系统硬件并行及分布式计算机系统分类并行分布式计算机多处理机（共享存储器）多计算机（私有存储器）总线型总线型交换型交换型MIMD松耦合紧耦合SequentEncore超级计算机RP3LAN工作站超立方体Transputer1.3硬件概念1.3.1基于总线的多处理机基于总线的多处理机由若干个CPU组成，它们都连接到一个公共的

6、总线上，并且共享一个存储器模块。为了避免总线过载，需要高速缓存，但带来了不一致问题。连接的CPU数量有限。CacheCPUBusCacheCPUCacheCPUMemory1.3硬件概念1.3.2交换型多处理机将存储器分成许多存储器模块，用十字交叉开关将它们与CPU相连。MMMMCCCC优点：多个CPU能够同时访问存储器。缺点：n个CPU和n个存储器模块，需要n2个交叉开关。1.3硬件概念1.3.2交换型多处理机Omega网络结论需要的交叉开关数量多，需要解决交换延迟，价格昂贵。建立一个大的、紧密偶合的、共享存储器的多处理机

7、系统是困难的。CCCCMMMM2x2开关1.3硬件概念1.3.3基于总线的多计算机每个CPU都与它自身的存储器直接相连。由于仅是CPU和CPU之间的通信，通信量比当互连网络用于CPU和存储器之间的通信量低几个数量级。CPULocalmemory网络CPULocalmemoryCPULocalmemory图1-4局域网上由多台工作站组成的计算机系统工作站工作站工作站1.3硬件概念1.3.4交换型多计算机两种流行的拓扑结构：网格和超立方体1.4软件概念1.4.1网络操作系统按耦合程度分为两种不同的操作系统：松耦合系统和紧耦合系统

8、。运行在松耦合硬件上的松耦合软件远程登陆目录服务文件服务客户局域网请求响应磁盘上存储有共享的文件系统文件服务器图1-6在网络操作系统环境下的两个客户和一个服务器1.4软件概念1.4.2真正的分布式系统松耦合硬件上的紧耦合软件，根本思想是：用户不必意识到系统中有多个CPU存在。分布式系统的特