第六部分：分布式系统

第六部分 分布式系统

第16章 分布式系统结构

分布式系统是一组不共享内存和时钟的处理器集合，即每个处理器都有它自己的内存，处理器之间的通信可通过各种网络加以实现。

16.1 动机

分布式系统（distributed system)是通过通信网络而松散连接的一组处理器的集合。

需要建立分布式系统的动机：

资源共享

加快计算速度

可靠性

通信

16.2 分布式操作系统的类型

网络操作系统（network operation system):为那些了解机器多样性的用户提供一个环境，通过登录适当的远程机器或从远程机器传送数据到其自己的机器的方式来访问远程资源。（1）远程登录 （2）远程文件传输（file transfer protocol,FTP)

分布式操作系统：（1）数据迁移 （2）计算迁移 （3） 进程迁移

16.3 网络结构

网络有两种基本类型：局域网（locol area network,LAN)和广域网（wide area network,WAN)

局域网：连接方式为：双绞线和光纤。最常用的结构：总线型，环形和星状网络。

广域网：链接方式：电话线，专用数据线，微波和卫星连接。调制解调器（modem)用来接收来自计算机的数字信号并将它转化为用于电话系统的模拟信号，目的端的调制解调器将模拟信号转换为数字信号，然后目的端接收这些信号。

16.4 网络拓扑

分布式系统内部站点多种物理连接方法之间的差异：

安装成本

通信成本

有效性

16.5 通信结构

通信网络的设计必须要考虑的5个基本问题：

命名和名字解析（naming and name resolution)

路由策略（routing strategies)）

包策略（packet strategies)

连接策略（connection strategies)

线路竞争（contention)

命名和名字解析：主机名称的两种模式（1)每个主机都有一个数据文件，它包含所有网络能访问到的其他主机的名字和地址（类似编译时绑定）(2) 信息分布在网络系统中，而网路必须有一种协议来分布和检索这些信息（类似执行时绑定），即Internet 普遍采用的域名系统（domain neme system,DNS),包含主机命名结构，包括名字到地址的解析。

路有策略：固定路由、虚拟路由和动态路由

包策略：信息通畅具有不同包长度，通常使用称为包策略（packet）、帧（frame)或数据报（datagram)的长度固定的消息来实现通信。

连接策略：电话交换、消息交换和包交换

竞争：避免冲突的技术冲突检测和令牌传递：CSMA:载波侦听多路存取（carrier sense with multiple access,CSMA), 冲突检测（collision detection),令牌传递（token passing)

16.6 通信协议

Open System Interconnection,OSI 模型：

物理层（physical layer)：负责物理传输流的机械和电子方面的具体协议

数据链路层(data link layer):负责处理帧或分组中的某些固定长度的部分，包括对物理层的错误侦测和恢复

网络层（network layer):负责提供连接和通信网络的分组路由

传输层（transport layer):负责提供底层对网络的访问，以及客户机之间的报文传输，包括报文分包，维护包顺序、控制流以及产生物理地址、

会话层（session layer):负责实现会话、或进程与进程之间的通信协议

表示层（presentation layer):负责解决网络的不同站点的不同形式，包括字符转换以及半双工和全双工模式

应用层（application lawyer):负责与用户直接交互，处理文件传输，远程登录协议。电子邮件以及分布式数据库

第17章 分布式文件系统

分布式文件系统（distributed file system,DFS）是一个经典的分时文件系统的分布式实现，该系统有多个用户共享文件和存储资源。