分布式程序设计

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分布式程序设计实验平台的设计与应用

分布式程序设计实验平台的设计与应用

0 引 言
程序设 计 课 程 是 计 算 机 相 关 专 业 的基 础 核 心 课 程 ,主 要 包 括 “C/C ++程 序 设 计 语 言 ”、“Java程 序 设 计 语 言 ”、“数 据 结 构 ”、“算 法 分 析 与 设 计 ”等 ,其 中 部 分 课 程 也 是 工 科 专 业 的 基 础 课 程 。这 类 课 程 教 学 目标 是 要 让 学 生 熟 练 掌 握 程 序 设 计 的 基 本 技 能 ,并 能 用 于 解 决 工 程 应 用 中 的 实 际 问 题 。课 程 只 有 通 过 实 践 环 节 的 大量 训 练让学 生熟 练 掌握 语 言 、数 据 结 构 及 算法 策 略 的特 点 ,才 能 很 好 地 在 实 际 工 程 问 题 中 灵 活 应 用 。 。
袭 ,利 用 Python及 源 软 件 开 发 并 部 署 。 对 平 台 的 性 能 评 估 及 应 用 效 果 表 明 ,分 布 式 环 境 下 的 实 验 平 台
能 满 足 大 规 模 并 发 请 求 下 的 快 速 响 应 要 求 ,提 高 了学 生 的 程 序 设 计 综 合 能 力 。
传 统 的 实 践 教 学 中 主 要 训 练 学 生 对 开 发 工 具 、代
收 稿 日 期 :2011一 10—24 基 金 项 目 :四川 省 2009~2012年 高 等 教 育 人 才 培 养 质 量 和 教 学 改 革项 目(P09217) 作 者简 介 :杨 春 明 (1980一),男 ,云 南 华 坪 人 ,硕 :l二,讲 师 ,主 要 研 究 方 向 为算 法 设 汁 、知识 ] 程 、软 件 开 发 技 术
rel :1 3881194177:E—mail:yar ̄gchunming@ Swust edu.t·

如何进行分布式系统设计和容错性设计

如何进行分布式系统设计和容错性设计

如何进行分布式系统设计和容错性设计分布式系统设计和容错性设计是构建大规模系统的重要考虑因素。

在分布式系统设计中,我们将系统划分为多个组件或服务,并在不同的节点上部署这些组件,以实现协同工作和处理大量的请求。

容错性设计则是确保系统在遇到错误、故障或异常情况时能够正确运行和恢复。

下面将详细介绍分布式系统设计和容错性设计的关键要点。

一、分布式系统设计1.系统拆分在分布式系统设计中,首先要做的是将系统拆分成多个模块或服务,使得每个模块都可以独立运行,并且能够通过网络进行通信和协调。

系统拆分能够简化开发和维护工作,提高系统的可扩展性和可伸缩性。

2.节点选择选择适合的节点进行部署是分布式系统设计中的重要决策。

节点的选择应基于系统的需求和约束条件,包括网络带宽、计算能力、容量等因素。

同时,应考虑节点之间的物理位置,以减少网络延迟和提高系统的性能。

3.通信协议在分布式系统中,不同的节点需要通过网络进行通信和协调。

因此,选择适合的通信协议是至关重要的。

常用的通信协议包括REST、RPC、消息队列等。

通信协议的选择应基于系统的需求和性能。

4.数据分片在分布式系统中,数据通常被分片存储在不同的节点上。

数据分片可以提高系统的可扩展性和性能。

通常有两种数据分片的方式:垂直分片和水平分片。

垂直分片将不同类型的数据存储在不同的节点上,而水平分片将同一类型的数据分散存储在不同的节点上。

5.一致性和同步在分布式系统中,一致性和同步是非常重要的问题。

一致性指的是多个节点之间的数据保持一致性,同步指的是多个节点之间的操作按照一定的顺序执行。

常用的一致性算法包括Paxos、Raft等。

另外,可以使用异步或同步的方式进行数据同步。

二、容错性设计1.故障检测和恢复为了提高系统的容错性,需要能够及时检测到故障并采取相应的恢复措施。

可以使用心跳检测等机制来检测节点是否存活,一旦节点发生故障,立即采取相应的恢复措施,如重启故障节点、重新分配任务等。

基于Pocket PC的分布式程序设计的实现

基于Pocket PC的分布式程序设计的实现

数据 库 的移 动应用 为例 , 在分析传 统设 计方法 的局 限
基 础上 ,介绍 一 种基 于 S c e 的分布 式程 序设 计 方 ok t 法 , 介绍该方 法在餐饮 点菜 系统设 计 中的应用 。 并
1 传 统 的分布 式程序设计
传统 的基于 P c e C分 布式移动应 用开发模 式 o kt P
见 的 集 成 开 发 环 境 如 V sa B s 、 sa + C + i l ai Vi lC +、 + u c u
统设计 成两部 分或 多部分 。 而在各 部分 之间实 现信 息
的有效 利用 和综合控制 。 以基 于 P c e C的餐饮 点菜 o kt P 应用 为例 ,ok t C具 有体积小 、 P c e P 无线通讯 、 移动方 便
用户 , 数据 同步实 时性 不强 , 因此 , 很难 满 足点 菜这种 二 实时性 强 、 交互性 强 的复杂应 用 。 四 本 文 介绍 一种 同时 在 P c e 和 P 上 部署分 o kt C P C
B i e 、 ep i ul rD lh 等编 写 ,而必 须使 用 微软 提 供 的 Mi d .
coo mb d e i a ai ( 入 式 Vi a ai. rsf E e dd Vs l s c 嵌 t u B s lB c u s 是 Vs a B i 子 集 。简 称 E B)或 者 Mirsf i l a c的 u s V coo t E e d dV sa C + 嵌入 式 Vs a C +.是 V sa mbd e i l + ( u i l + u i l u C+ + 的子 集 , 简称 E C) 开发 。然而 . V 来 由于 P c e o kt C P 内 置 的 A O E仅 能 处 理 本 地 . b 文 件 f 视 为 D C c d 可 Pc e A c s 所 使 用 的文件 ) ok t ces ,因此 ,o kt 上 的 P c e C P 客 户端 程 序要 访 问 P C上 的 数 据 库 如 S L Sre Q v r e 2 0 中 的数 据 ,通 常 需 要 下 载 并 安 装 S re 现 00 QL Sv r e 2 0 fr C 简称 S C 0 0 o E( S E)。 安装 了 S C S E的 Pc e 代 okt C P 可 以处理 本地 的. f s 文件 , 且 通过 S C d 并 S E本 身提

ice分布式应用开发

ice分布式应用开发
112
4.16名字与作用域
113
4.17元数据
117
4.18使用
Slice编译器
118
4.19 Slice与
CORBA IDL的对比
119
4.20总结
127

5章一个简单文件系统的
Slice定义
137
5.1本章综述
137
PHP扩展
511
19.1本章综述
511
19.2引言
511
19.3配置
513
19.4客户端的
Slice-to-PHP映射
515
Contents
第四部分 Ice服务
533

20章
IcePack 535
20.1本章综述
17.5总结
459

18章
Ice协议
463
18.1本章综述
463
18.2数据编码
463
18.3协议消息
486
18.4压缩
494
18.5协议和编码版本
496
18.6与
IIOP的对比
498

19章
Ice的
16.8 Ice::Context 413
16.9调用超时
418
16.10单向调用
419
16.11数据报调用
423
16.12成批的调用
424
16.13测试代理的分派类型
426
16.14 Ice::Logger接口
426

分布式软件设计书籍

分布式软件设计书籍

分布式软件设计书籍分布式软件设计是计算机科学中的一个重要领域,涵盖了分布式系统的概念、架构、设计、实现和测试等多个方面。

下面推荐几本分布式软件设计的经典书籍,希望能够帮助大家深入学习和理解分布式软件设计的精髓。

1. 分布式系统概念与设计(原书第4版)这本书是分布式系统领域的经典之作,涵盖了分布式系统的基本概念、原理、协议、体系结构、可靠性、安全性、并发性等方面的内容。

书中详细介绍了分布式系统的基本概念和原理,包括进程通信、资源共享、数据一致性等,同时也介绍了分布式系统的设计和实现方法,包括可靠性、安全性、并发性等方面的考虑因素。

2. 微服务架构与实践微服务架构是当前软件开发领域的一个重要趋势,它将一个大型的应用程序拆分成多个小型的服务,每个服务都是独立的、可扩展的、可维护的。

这本书全面介绍了微服务架构的设计和实践,包括微服务的概念、架构、协议、安全性等方面的内容。

书中还通过多个案例和实践经验,详细介绍了微服务架构的实现方法和最佳实践。

3. 大型网站技术架构这本书是大型网站技术架构方面的经典之作,详细介绍了大型网站的技术架构和实现原理。

书中详细分析了大型网站的需求和技术特点,介绍了网站性能优化、可扩展性、可靠性等方面的技术方法和实践经验。

书中还通过多个案例和实践经验,详细介绍了大型网站技术架构的实现方法和最佳实践。

4. 持续交付持续交付是当前软件开发领域的一个重要趋势,它强调在短时间内快速交付高质量的软件产品。

这本书全面介绍了持续交付的理念、方法和实践经验,包括持续交付的流程、工具、技术等方面的内容。

书中还通过多个案例和实践经验,详细介绍了持续交付的实现方法和最佳实践。

5. 领域驱动设计领域驱动设计是当前软件开发领域的一个重要趋势,它强调将业务领域的知识和逻辑作为核心,通过领域模型来驱动软件的设计和开发。

这本书全面介绍了领域驱动设计的理念、方法和实践经验,包括领域模型的概念、建立方法、驱动开发等方面的内容。

基于设计模式的分布式应用程序开发研究

基于设计模式的分布式应用程序开发研究

用于分布式应用程序开发之中。
【 关键词】 计模 式; 设 分布式应用程序; E ; J J E EB 2
设计模 式来源于具体 问题 的设计之 中, 是人们 从已经解决 的开发之 中。
的问题之中抽象 出来的设计经验的总结。 将设计模 式应用于软


本文所弓 用的文献中的设计模式简介 l
21 ( ) 个已经给定的电力稳定系统, 其运行情况按渐进稳定性的定义 华南理工大 学.发表时间:015 】 标 和 定理来 探讨, 若是渐进稳定的, 在只要所受到 的扰动足够 小 , [ 屈刚.考虑网络输 电能力的多 目 输电 网规划 方法研究 .上海交 2 20 (1 其变化趋于零 时 , 则系统 即可 回复到原始运行 的状态 ; 反之若 通大学 .发表 时间:09 1)
扰 的情 况下 , 自发地 回到起始运行 的状态 的能力 , 而没有 产生 振荡或非周期性 的失步 。从理论上来阐述 电力系统的稳定性 ,
参 考 文 献
与动力学系统李稚普洛夫意义下的渐进稳定是相当得。 对于一 [ 徐涛 .综合计及 经济性 与可靠性代价 的电网协调扩展 规划研究 。 1 1
件开发, 软件开发人员可以借鉴以往成功的开发经验。 这样, 可
本文所要讨论 的网络论坛消 息系统 实质上是一个 E B项 J
大 好组织的 EB项 目都使用 了设计模 式。 J 在 以提高软件的开发效率。 保证软件的质量。与单进程或单线程 目。 多数的具有 良 本文引用了文献[1 14的两个 应用程序比较 , 分布式应用程序有它自身的特点。 这就决定了 讨论网络论坛消息系统的实现时, 将设计模 式应用在分 布式应用程序 的开发之 中也有 它 自身 的 设计模式 , 它们的简要描述 如下: 任务 期门面模式 (e i F? Sso a sn 特点 本文结合分布式应用程 序的特 点, 用一个网络论坛消 息 a e aen ; d t r) 是使用最 广泛 的 E B设计 模式 , Pt J 它的 目的 是划 分 系统作为实例 , 了如何将设计模式应用在分布式应用程 序 展示 系统 的商业逻辑 , 网络客户端与服务器端的依赖减少到最低 把

基于Dot Net平台的分布式应用程序架构设计

基于Dot Net平台的分布式应用程序架构设计
[ 中图分类 号 ]T3 11 . 文献标 识码 ] 文章 编 号 ]62— 43 21 )2 06 — 2 P 1.3 1[ 3 A[ 17 37 (000 — 04 0
C M 平 台架构 综述 O
1C S Ci tSre) 构 。 即 大 家 熟 知 的客 户 服 务 . / ( l e e r架 n/ v
架构 。在 D t E o N T出现之前 , 这是 一种十分流行 的应用程序 设计架 构。它 的 客户 端 可 以 由 Rc l e, i Ci t 也可 以 由 T i h n hn
Cie, 至 还 可 以 由 Widw E等 设 备 来 实 现 用 户 U , l t n 甚 no sC I它 的业 务 逻 辑 、 据访 问 分 别 由独 立 的 服 务 器 组 ( ) 处 理 。 数 群 来
A pi t nA c ic r, n o s分 布 式 网络 应 用 程 序 体 系 p lai rht t eWidw c o eu
Widw 00出现以后 , nos 0 2 产生了基于 C M和 M S整合组 O T 件服务 C M+, O 它主要提供 了 C M +目录 、 O 负载平衡 、 内存数 据库 、 对象池 、 队列组件 、 新的事件模型 、 件管理和配置等服 组 务, 在企业级应用程序设计过程中已被广泛应用 。
C M是组件 对象模 型 , O 是基 于接 口的编 程模型 , 是基本
的 组件 服务 。从 19 93年 出 现 至 今 , 的发 展 经 历 了从 C M 它 O 到 D O 再 到 M S和 目前 广 泛 应 用 的 C M +。C M 出 现 C M, T O O 以后 , 改变 了应用程序 的设计思想 , 目前 为止 , 乎所有 的 到 几 分 布式 应 用 程序 都 在 使 用 C M 的核 心 思 想 在 设 计 。 最 简 单 O 的 C M就是我们 所 编写 的动 态连 接库 文件 ( L O D L文 件 ) 在 Widw 中 注册 就 成 为 了 一 个 C M 组 件 , 可 以 被 无 数 的 no s O 它

分布式计算架构设计与实现

分布式计算架构设计与实现

分布式计算架构设计与实现随着人工智能、大数据、物联网等新技术的发展,计算机系统面临着越来越大的数据量和复杂的计算任务。

传统的计算机架构已经不足以满足需求,分布式计算架构应运而生。

本文将探讨分布式计算架构的设计与实现。

一、分布式计算架构的概念分布式计算架构是指一个由多个计算机协同工作组成的计算环境,分布式计算系统中的计算机节点互相通信,相互协作,共同完成一个计算任务。

与传统的集中式计算环境相比,分布式计算系统具有如下优点:1.可靠性高:由于分布式计算系统中每个节点都是相互独立的,当其中的一个节点出现故障时,其他节点仍然可以正常工作。

因此,分布式计算系统有更高的可靠性。

2.灵活性好:分布式计算系统可以根据需要动态添加或删除计算节点,从而适应不同规模和需求的计算任务。

3.处理能力强:由于分布式计算系统可以在多个计算节点同时工作,其处理能力也相应增强。

4.可扩展性强:分布式计算系统可以通过增加节点数量来提高系统的整体性能。

二、分布式计算架构的设计分布式计算架构的设计是一个复杂的过程,需要考虑很多因素。

下面介绍一些常用的分布式计算架构设计模式。

1.客户端-服务器架构客户端-服务器架构是最常用的分布式计算架构之一,它将计算任务分成客户端和服务器两个部分。

客户端向服务器发出请求,服务器根据所收到的请求来进行计算,并将计算结果返回给客户端。

客户端-服务器架构可以降低系统的复杂性,提高系统的可靠性和安全性。

但是,由于服务器要承担所有计算任务,如果客户端数量过多,服务器负载会变得非常大,导致系统性能受到影响。

2.对等网络架构对等网络架构是一种去中心化的分布式计算架构。

在对等网络架构中,每个节点都是对等的,它们之间相互通信,共同完成计算任务。

对等网络架构的优点是可以充分利用每个节点的计算能力,当其中的一个节点出现故障时,其他节点仍然可以正常工作。

但是,对等网络架构的缺点是系统的设计和管理比较困难。

3.基于消息传递的架构基于消息传递的架构是一种基于消息传递的分布式计算架构。

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并行性的支持(续)
某些语言不对程序员隐匿并行性和伪并行性的差别。 程序员可以显式地把各段程序赋予给某些处理单元, 这给程序员增加了负担,但也提供了较大的灵活性。 例如,这时程序员可以控制进程到处理机的变换,能 支持在同一处理机上运行的各进程共享变量,而不允 许分配给不同处理机上的各进程共享变量。
并行性的表示(续)
显式创建进程的方法比隐式的更为灵活。例如: 可以把参数传送给新创建的进程。这些可典型 地用于设置进程之间的通信通道。如果进程不 使用参数(如Ada),则必须用显式的通信把这 些参数传送给新创建的进程。还需要一个机制 建立发送该参数的通信通道。
另一个问题是进程结束。进程通常自行结束, 但也可提供某些原语使某些进程中途夭折。需 要某些设施防止进程试图与已结束的进程通信。
分布式应用程序分类(续)
固有的分布式应用程序
有些应用本身就是分布的,例如在两个用 户工作站之间发送电子邮件。可把工作站的 集合看一个分布计算系统,这样应用程序 (email)必须在分布式硬件上运行。类似地, 具有多个办公室和工厂的公司可能需要建立 一个分布系统,以使不同地点的人们能用机 器联系。
在分布式程序设计中伪并行性在下述情况中是有用的。例如一个 程序有四个进程,如果在由四个以上处理机组成的分布式系统上 运行,则此四个进程可分别在四个处理机上运行,达到真正的并 行。但如果此分布式系统仅有两个处理机时,则每个处理机运行 两个进程;达到伪并行,在给定时刻;程序的四个进程中最多只 有两个真正地并行运行。
分布式应用程序分类(续)
使用专用功能的应用程序
可把一些应用程序构造成一组专用的服务程序。例如 象Amoeba这样的分布式操作系统可提供文件服务、打 印服务、进程服务、终端服务、时间服务、自举服务 和网间连接服务。在分布式硬件上实现这样的应用程 序是很自然的。每个服务可使用一个或多个专用处理 机,因为这样会得到好的性能和高可靠性。这些服务 可相应跨过网络发送请求。如果要增加新的功能或现 存功能需要增加额外的计算机性能,增加新的处理机 是很容易的。
➢ 并行应用程序可进一步按使用的并行粒度分类。粒度 是在通信之间的计算时间的数量。大粒度并行程序用 大部分时间进行计算而不经常通信;细粒度并行程序 经常通信。细粒度和中等粒度并行最适合用于紧密耦 合分布式系统;在松散耦合系统上,通信开销非常大。 大粒度并行既适用于紧密耦合系统也适用于松散耦合 系统。
分布式应用程序分类(续)
容错应用程序
对于象控制飞机或自动工厂等类应用程序, 使用单处理机不可靠。而分布式系统具有部 分失效性质,即由于各处理机具有自治性, 一个处理机上的故障不影响其他处理机的正 常工作,所以可靠性高。还可以在若干处理 机上复制应用程序的数据或函数来增加可靠 性。如果一些处理机崩溃了,其他处理机还 可继续执行该作业。
并行性的表示
表示并行性有各种方法。一个重要因素是语言的并行 单位。在顺序语言中,并行单位是整个程序。但在分 子句(逻辑语言中)。
进程 用于分布式程序设计的大多数过程语言中,并 行性是基于进程的概念,不同语言有不同定义。一般 说来,一个进程是一个逻辑处理机,顺序地执行代码, 具有自己的状态和数据。进程(或进程类型)是要被说 明的,就象过程(或过程类型)一样。
分布于各台计算机上的程序模块是相互关联 的,它们在执行中需要交换数据(即通信)。
当某几台计算机发生故障时,程序仍可执行 下去。(Robustness)
分布式应用程序分类
并行、高性能应用程序
通过并行性达到加速是在分布计算系统上运行应用程 序的最普通的理由。将一个程序的不同部分放到不同 的处理机上同时执行,就可完成得快些。
四川大学计算机学院 袁道华 教授
Overview
分布式程序设计的特点 分布进程 通信顺序进程 分布式程序设计语言的通信机制 The PVM System
分布式程序设计
即设计运行于分布式计算机系统上的分布式 程序。
一个分布式程序由若干可以独立执行的程序 模块组成,这些程序模块分布于一个分布式 计算机系统的几台计算机上同时执行。
并行性的表示(续)
进程的创建可以由说明隐式地完成,也可以用 某种“创建”结构显式地完成。在隐式创建的 语言中,程序员通常先说明进程类型,后以说 明该类型的变量方式创建这类进程;有时还可 以说明进程阵列(array)。在一些隐式创建进程 的语言中,进程总数是在编译时确定的,这使 得把进程变换到物理处理机容易些,但它限制 了应用程序的类别,因为必须事先知道进程数。
并行性的支持
因为分布式系统有多个处理机,所以可把程序分成若干部分放到 多个处理机上同时运行,这就是所谓并行性。
除了并行性外,还有所谓伪并行性(pseudo parallelism);有时用 来把一个程序表示为一组并行运行的进程但不管它们是否在不同 处理机上同时运行。例如某个给定的程序可能表示成几个很大程 度上独立并行运行的进程,但此程序瞬间只运行其一部分。这就 是所谓伪并行性。
各种语言的并行粒度变化很大,并行单位可以是进程 (如并发c),也可以是表达式(如ParAlfl)。一般说来, 通信代价越大,则并行粒度越大。例如在超立方体分 布式系统中有可能以低的通信代价有效地支持细粒度 并行性,而在高通信代价的远程网络中细粒度并行性 的通信代价可以抵消掉并行计算得到的好处。
并行性的支持(续)
注意并行性的目标不等于并行性的实现。也就是在某 些应用程序中,目标要达到高并行性(为了使计算时间 缩短),但并不是所有的分布式应用程序都具有高度的 并行性。但即使在这种情况下,表达并行性的能力也 是重要的,因为这反映了分布系统的特征。
并不是所有的语言都支持对并行性的显式控制。在一 些语言中,由编译程序而不是由程序员把程序代码划 分为若干并行的段。还有的语言中,发送一个代表某 一进程的报文时会隐式地在远程主机上产生另一个并 行进程对该请求进行处理。
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