第七章 分布式操作系统.ppt

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1、第七章分布式操作系统7.1目标7.2硬件概念7.3软件概念7.4实现策略7.5分布式操作系统7.6Mach技术7.7小结7.1目标7.1.1分布式系统与集中式系统比较7.1.2分布式系统与独立PC比较7.1.3缺点7.1.1分布式系统与集中式系统比较性能价格比绝对性能符合许多分布式应用的实际可靠性可扩充性(表7.1)7.1.2分布式系统与独立PC比较数据共享改善人与人间的通讯能力更好的灵活性(表8.2)7.1.3缺点软件问题通信网络数据安全(表8.3)7.2硬件概念7.2.1分类7.2.2总线型多处理机

2、7.2.3开关型多处理机7.2.4总线型多计算机7.2.5开关型多计算机7.2.1分类(Flynn分类法)SISDSIMD(阵列处理机)MISD(脉动阵列机、宏观流水方式的多机系统)MIMD多计算机多处理机其他分类法(网络结构、耦合程度)(图7.1)7.2.2总线型多处理机(图7.2)一致性概念存在问题总线带宽饱和，性能下降解决办法：高速缓冲存储器（命中率）总线侦听7.2.3开关型多处理机(图7.3)开关交叉开关Omega开关网络层次式总结:总线型、交叉开关型、多级互连网络型、NUMA结构昂贵、难设计7

3、.2.4总线型多计算机(图7.4)7.2.5开关型多计算机(图7.5)7.3软件概念7.3.1网络OS和NFS7.3.2真正的分布式操作系统7.3.3多处理机分时系统7.3.1网络OS和NFS松散耦合软件例:局域网连接的一组工作站aloginmachine(工作站远程终端)logout远程拷贝:rcpmachine1:file1machine2:file2全局共享文件系统(图7.6,7.7)NFS(下页)NFS设计和实现目标:Sun公司UNIX工作站NFS结构(参见图7.7)服务器输出目录客户及安装目录

4、NFS协议处理安装问题协议(shell)文件和目录的访问协议NFS实现(图7.8)v结点的使用方式快速缓存技术(改善:定时计数器、最近修改时间)7.3.2真正的分布式操作系统紧密耦合软件(分时系统)分布式系统是一种让用户把一组不含共享存储器的机器看成是单台计算机的软件(单一系统映象)虚拟单处理机分布式系统的特征(1)单一的全局进程间通信机制(2)全局保护机制(3)进程管理在任何地方一样7.3.3多处理机分时系统单一运行队列(图7.9)文件系统的组织统一的文件cache(表7.4)7.4实现策略7.4.1

5、透明性7.4.2灵活性7.4.3可靠性7.4.4性能7.4.5伸缩性7.4.1透明性1.层次对用户隐藏对程序员隐藏2.透明性位置透明性迁移透明性重复透明性并行透明性7.4.2灵活性(图7.10)单体内核(好处:性能)微内核(目标:小)一种进程间的通讯机制一些存储器管理功能有限的低级进程管理和调度功能低级输入输出微核系统好处:模块化好,实现、安装、调试方便7.4.3可靠性可用性安全性容错7.4.4性能并行度、通信量折衷：计算粒度容错的影响7.4.5伸缩性(表7.6)集中式算法分布式算法(特点)没有一台机器

6、具有关于整个系统的完整信息机器只据本地信息作决策单个机器故障不会导致整个算法失败不能隐含有关存在全局时钟的假设7.5分布式文件系统文件服务与文件服务器(进程)两部分目录服务真正的文件服务7.5分布式文件系统7.5.1文件服务接口7.5.2目录服务接口7.5.3文件共享语义7.5.1文件服务接口能力和访问控制表文件服务类型(图7.11)上送/下装模型(读写文件)远程访问模型7.5.2目录服务接口服务:创建和删除目录文件命名换名移动文件等定义字符集和语法创建向任一目录的链接或指针(图7.12)文件设计的关键

7、问题1.机器或进程间目录层次是否必须严格相同?(参见图7.7)2.是否存在全局根目录?1.命名的透明性位置独立性三种命名方法:机器名+路径远程文件系统安装到本地单一名字空间2.两级命名供用户使用(符号)供系统使用(二进制名:本地i结点、能力)7.5.3文件共享语义1.文件可修改避免用户共享问题一旦修改立即将cache中的文件传回服务器不要求读操作看到所有先前的写操作的结果(会晤语义)放弃共享文件指针的问题2.文件不可更改(读、创建)3.事务7.6Mach技术7.6.1Mach的历史7.6.2Mach的目

8、标7.6.3Mach的微内核7.6.4Mach上的BSDUNIX服务器7.6.1Mach的历史RIG(RochesterIntelligentGateway)AccentCMUOSF7.6.2Mach的目标1.提供一个建立其他操作系统的基础2.支持巨大地址空间3.允许对网络资源的透明访问4.同时在系统中和应用中开发并行性5.可以移植到大量机器上7.6.3Mach的微内核(图8.13)服务:进程管理、存储管理、通信和I/O服务核心管理的对象：