北邮邹华老师分布式计算分布式计算环境-课程总结
第12章 分布式系统的应用
缺陷：顺序号丢失（空序）或乱序需要重传或可 能会产生错误。
《分布式系统》(十二) 08-06 24
存储器相关性问题
• 第 3 类的读复制算法是 DSM 系统中普遍采用的。 Li 和Hudak进一步提出了这类算法的3种实现方法。
– 集中管理者算法 – 分布式管理者算法 – 动态分布式管理者算法 （P272）
缺陷：发生颠簸。
《分布式系统》(十二) 08-06
20
存储器相关性问题
3. 读复制算法（转移和复制）
是一个“多读/单写”协议，其写操作：
1) （客户端）如果需要的数据不在本地，确定它的位置， 然后发出请求； 2)（远程主机）收到请求，发出数据对象；（转移） 3) （客户端）收到对象，并对所有拥有数据对象拷贝的站 点发出使无效或更新的组播； 4) （远程主机）收到使无效信号，使本地拷贝无效，或接 受更新信号并且更新本地拷贝；（复制） 5)（客户端）访问数据对象（写）。
设访问控制的文件访问）
• 用本地系统和远程系统的 UID 映射（域映射或域信 任等），以控制访问权； （如 Windows 域信任或 Unix 的
主机信任）
• 分布式系统中，每个用户有一个确定且唯一的 UID ， 这个 UID 在任何处理机上有效而且不需要映射。 （全局统一的用户UID和文件访问控制）
《分布式系统》(十二) 08-06 4
分布式操作系统
• 因此，分布式操作系统较网络操作系统的 关键区别是 Tanenbaum 提出的 8 个不同程度 的透明性概念：
– – – – – – – – 访问透明性 并发透明性 错误透明性 位置透明性 移植透明性 并行透明性 性能透明性 复制透明性
(P263)
《分布式系统》(十二) 08-06
(软件工程理论、方法与实践)第8章分布式系统体系结构
基于服务的架构设计方法
总结词
基于服务的架构设计方法是一种以服务为中心的设计方法，通过将系统功能封装为可复用的服务，实 现松耦合的分布式系统。
详细描述
01
02
分布式性
组件分布在不同的物理节点上，可以 位于不同的地理位置。
03
通信能力
组件之间通过通信进行协调和交互。
可靠性
分布式系统具有容错性和可恢复性， 能够保证系统的可靠运行。
05
04
并发性
多个组件可以并行执行，提高系统的 整体性能。
分布式系统的应用场景
云计算平台
如亚马逊AWS、谷歌云等，提供计算、存储、网络等 服务。
总结词
基于代理的分布式系统通过使用智能 代理来处理分布式任务，具有自治性、 智能性和协作性等特点。
详细描述
基于代理的分布式系统案例包括：1. 分布式 计算市场案例，如网格计算和云计算平台， 通过智能代理实现资源的共享和交易；2. 智 能家居案例，通过智能代理实现家庭设备的 互联和控制，提高生活便利性。
运维
分布式系统的运维需要关注系统的运行状态 和性能，以及服务的可用性和可靠性。这需
要使用一些监控工具和技术，如 Prometheus、Grafana等，以便及时发现 和处理系统中的问题。同时，还需要建立完 善的运维流程和规范，以确保系统的高可用
性和高可靠性。
05
分布式系统案例分析
基于代理的分布式系统案例
测试方法
对于分布式系统的测试，需要采用一些特定 的方法，如模拟测试、灰度测试、故障注入 测试等。这些方法可以帮助开发人员模拟各 种实际运行场景，以便更好地发现和修复系 统中的问题。
1第一章分布式计算机系统详解
多级操作系统的基本结构
主从式、独立式、分布式
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1.7
分布式操作系统
分布式操作系统
(Distributed Computing Systems)是由 多个分散的计算机经互连网络连结而 成的计算机系统。其中各个资源单元 (物理或逻辑的)既相互协同又高度自治。 能在全系统范围内实现资源管理，动 态地进行任务分配或功能分配而且能 够并行地运行分布式程序。
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1.7
分布式操作系统
操作系统的形成和发展阶段
手工操作阶段：每个程序员都必须亲自动手操作计算
机：装入卡片或纸带，按电钮，查看存储单元等。
批量处理阶段：用户不用与计算机直接打交道，而是
通过专门的操作员来完成作业的输入和输出。
操作系统形成阶段：多道程序和分时系统的出现，标
志着操作系统的正式形成
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1.3
分布式系统的总体评价
分布式系统的优点
性能价格比高 速度 内在的分布性 可扩充性 可靠性 适用于多种环境
北总体评价
分布式系统的不足
管理复杂 性能和可靠性依赖于网络 保密性差 应用软件少
项目 软件 网络 安全 描 述 目前为分布式系统开发的软件还很少 网络可能饱和和引起其它的问题 容易造成对保密数据的访问 北京邮电大学
高级操作系统
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2018/10/11
Outline
第一章 分布式计算机系统
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第一章
分布式计算机系统
1.1 引言与概念 1.2 分布式系统的特征 1.3 分布式系统的总体评价 1.4 分布式系统的资源管理方式 1.5 分布式系统的拓扑结构 1.6 计算机支持的协同工作系统 1.7 分布式操作系统
分布式并行计算
分布式并行计算新时代的信息技术发展已推动科技日新月异，当今的科技世界变得越来越复杂，由于保证软件正确可靠的运行和满足不断增强的功能需求，对计算能力的要求也在不断提升。
传统的串行计算方式已经无法胜任计算的重任，而分布式并行计算（Parallel Computing，简称PC）作为一种新的计算思想和方法，已经被认为是未来计算机应用发展的主流技术之一。
首先，通过分布式并行计算可以更好地满足计算量大型应用的需求。
分布式计算主要指通过多台电脑网络相互连接来分担和协调在不同位置上运行的应用程序，从而实现应用系统的计算能力极大提升。
并行计算以分治策略将复杂的应用程序划分成多个计算单元，由多台机器同时执行，共同完成任务，而且每个任务的完成速度比传统的串行算法都将大大加快。
因此，尤其是在计算量大、处理数据量大的特定应用领域，采用分布式并行计算的效率和性能会得到极大的改善。
其次，分布式并行计算拥有比传统串行计算更高的容错性。
传统的串行计算往往受单点故障的影响，只要出现一个故障，就可能导致整个计算过程中断，从而大大影响系统的可靠性和可用性。
而分布式并行计算采用一种分散式计算的架构，可以实现多台机器的并行计算，即使遇到宕机的情况，也可以实现失效节点的替换，从而提高系统的可靠性和可用性。
最后，分布式并行计算具有高度可编程性。
传统的串行计算程序往往需要经过繁琐的代码编写和调试工作，比较难以实现复杂的计算任务。
而分布式并行计算采用更高级的软件技术和并行编程技术，可以灵活地编写程序运行，实现计算任务的高效并行，也可以按照特定需求来定制专属的解决方案，而且相比于普通的串行计算，分布式并行计算更加灵活高效。
通过对分布式并行计算的分析，可以看出，它的优势之大，不仅能够有效解决大规模计算量的应用，而且还能实现故障容错和高度可编程，因此放眼当下，已有越来越多的科研机构和企业从事相关研发，以满足互联网、数据分析、智能计算等各种领域的计算需求，并且取得了长足进步，分布式并行计算已经以迅雷不及掩耳之势畅销全球，推动着信息技术的发展与进步。
admm 分布式算法
ａｄｍｍ分布式算法ADMM分布式算法ADMM（Alternating Direction Method of Multipliers）分布式算法是一种用于解决大规模优化问题的算法，它可以将一个大规模的优化问题分解成多个小规模的子问题，并通过迭代求解这些子问题来得到原始问题的最优解。
该算法具有高效、可扩展性强、容错性好等特点，因此在分布式计算领域得到了广泛应用。
一、ADMM算法原理1.1 ADMM算法流程ADMM算法可以用下面的流程图表示：其中，P表示原始问题，x表示原始问题的变量，z和u是辅助变量，ρ是惩罚参数。
1.2 ADMM算法步骤ADMM算法的具体步骤如下：（1）初始化变量x、z和u；（2）重复执行以下步骤直至收敛：a. 固定z和u，求解x；b. 固定x和u，求解z；c. 更新u。
二、ADMM算法优缺点2.1 优点（1）高效：ADMM算法可以将一个大规模的优化问题分解成多个小规模的子问题，并通过迭代求解这些子问题来得到原始问题的最优解。
这种分解方式可以减少计算量，提高计算效率。
（2）可扩展性强：ADMM算法可以应用于分布式计算环境中，各个节点可以独立地求解自己的子问题，并通过通信协议将结果交换，最终得到全局最优解。
（3）容错性好：ADMM算法在分布式计算环境中具有容错性好的特点。
如果某个节点出现故障或者网络连接中断，其他节点仍然可以继续运行，并最终得到全局最优解。
2.2 缺点（1）收敛速度慢：ADMM算法的收敛速度比较慢，需要进行多次迭代才能得到最优解。
（2）对参数敏感：ADMM算法的性能受到惩罚参数ρ的影响。
如果惩罚参数选择不当，可能会导致算法无法收敛或者收敛速度非常慢。
三、ADMM算法应用场景ADMM算法广泛应用于分布式计算领域中的大规模优化问题求解。
例如：（1）图像处理：图像处理中经常需要对大量数据进行处理和分析，而且这些数据通常都是高维度的。
网络与分布式计算复习笔记
第三章运输层3.1概述：1，运输层协议为不同主机上的应用进程彼此之间提供了逻辑通信.2,运输层协议是在端系统而不是网络中的路由器中实现的。
也只工作在端系统。
中间路由器既不识别也不处理运输层加载应用层报文的任何信息。
3，网络应用程序可以使用多种运输层协议。
因特网有TCP和UDP两种运输层协议。
4，运输层位于网络层之上，为运行在不同主机上的应用程序之间提供了逻辑通信；而网络层则提供了主机之间的逻辑通信。
5，运输层提供的服务受到了底层网络协议的服务模型的限制。
6，因特网的网络层协议IP协议的服务模型是尽力而为的服务，它不做任何确保，不保证报文段的按序交付，更不保证报文段中的数据完整性。
是不可靠服务7，TCP和U DP最基本的任务是，将两个端系统间IP的交付服务扩展为运行在两个端系统上的进程之间的交付服务。
8，运输层的多路复用与多路分解：将主机间交付扩展到进程间交付。
9，进程间数据交付和差错检查是两种最低限度的运输层服务。
也是UDP所能提供的仅有的两种服务。
10，TCP通过流量控制、序号、确认和定时器等技术，能抱着正确而有序地将数据从发送进程交付给接收进程。
TCP还提供拥塞控制功能。
3.2 多路复用与多路分解1，接收主机中的运输层实际上并没有把数据直接交付给进程，而是通过一个中间的套接字来传递；每个套接字都有唯一的标识符，其格式决定了它是UDP还是TCP套接字。
2，多路分解demultiplexing：将运输层报文段中的数据交付到正确的套接字的工作。
运输层通过检查每个运输层报文段的几个字段来标识套接字，然后将报文段定向到该套接字。
多路复用multiplexing:从在源主机的不同套接字中收集数据，并为每个数据块封装上首部信息（在多路分解时使用）从而生产报文段，然后将报文段传递到网络层的工作。
多路复用的要求：1，套接字有唯一的标识符；2，每个报文段有特殊字段来指示该报文段所要交付的套接字。
这些特殊字段是源端口号字段（作为“返回地址”的一部分，在回发报文段时使用）和目的端口号字段。
计算机操作系统-第9章分布式操作系统
9.1 概述
分布式软件系统(Distributed Software Systems)是支持分布式处理的软件系统, 是在由通信网络互联的多处理机体系结构 上执行任务的系统。它包括分布式操作系 统、分布式程序设计语言及其编译(解释) 系统、分布式文件系统和分布式数据库系 统等。 分布式操作系统负责管理分布式处理系统 资源和控制分布式程序运行。它和集中式 操作系统的区别在于资源管理、进程通信 和系统结构等方面。
9.3分布式系统的死锁
互斥使用 系统中存在一次只能给一个进程 使用的资源。 占用并等待 系统中存在这样的进程，它（ 们）已占有部分资源并等待得到另外的 资源，而这些资源又被其它进程所占用 还未释放。 非抢占分配 资源在占有它的进程资源交出 之前，不可被其它进程所强行占用。 循环等待 在一定条件下，若干进程进入了 相互无休止地等待所需资源的状态。
9.3分布式系统的死锁
图(a)中，一个较老的进程想得到一个被新 进程占用的资源。图(b)中，—个新进程 想得到被较老进程占用的资源。一种情况 应该允许进程等待，另一种情况应该中止 进程。假设标记(a)为中止(b)为等待。这 种算法称为等-死算法(wait-die)。
9.3分布式系统的死锁
图9-8中的情况，允许抢先的存在。图9-8(a) 而不是图9-8(b)被标记为抢先，标记图98(b)为等待。这种算法称为伤-等算法 (wound-wait)
9.2分布式系统的互斥
节点退出临界区时，也必须向协调进程发消 息报告自己已经退出临界区，再由协调进 程通知其它等待进入临界区的节点进入临 界区。以下通过图9-1说明这一过程：
9.2分布式系统的互斥
该算法虽然简单，但是也存在缺点 : 协调进程是一个单点故障，如果它崩溃，整 个系统将瘫痪。 如果进程在请求之后被阻塞，消息丢失，请 求者不能从“拒绝请求”中辨认出协调 进程已崩溃。 大系统中单协调者会成为系统执行的瓶颈， 降低系统的处理能力。
1.分布式协同计算基础-绪论
4.移动设备与物联网
丰富的输入和输出形式：触摸屏、各种类型的数字输入设 备(如数码相机等)、各种类型的传感器设备(如数字手套等) 、多媒体和各种移动终端
普适计算：指计算和环境融为一体，计算设备并不会强加 给人任何限制。以在任何时间、任何地点、以任何方式进 行信息的获取和处理。
30
网格应用
I-WAY是一个大规模的广域计算测试平台。 Globus以I-WAY和I-Soft为基础，高性能计算
环境构建基础工具。 Legion强调工作站簇(或机群)上的并行任务的
高效运行。 NetSolve是基于代理技术的网络化科学计算环
境。 SETIhome， SETI （搜寻地外文明） 是一个寻
network link:
satellite link
移动计算
移动计算 在移动中执行计算任务的能力，访问因特网的 资源 位置清楚的计算（location –aware computing)： 在移动环境中，能够发现并附近的资源。 自组网络(Ad Hoc)
要解决的问题 避免由于移动而需要重新配置的问题（DHCP） 无线带宽有限，需要考虑QoS 私秘和安全问题的解决 Ad Hoc网络的路由问题
3.基础设施
基础设施：原指社会或企业团体正常运转所需要的物理设 施和基本服务，如道路、供水设施、电力网等
基础设施的特点：
基础设施是用于提供服务的固定资产 基础设施的发展倾向于自然垄断 基础设施是随着时间的进展而不断演变的 基础设施具有集成系统的特征
互联网可以作为：
通信基础设施 文档共享基础设施 支撑各种应用软件运营的基础设施
云计算的特征
云计算具有下面四个显著的典型特征:
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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基于CORBA的软件开发
IDL 定 义 文 件
IDL Com piler
C L IE N T ID L STUB
接口库
Java Com piler
C LIEN T 应用
CODE
S ER VER 实现代码
点 装，实现、一致
性。
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操作系统设计者， 通信系统设计者， 系统设计者
系统集成人员，系 统提供商
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ODP的分布透明性
t ODP的分布透明性
n 访问透明性、位置透明性、重置透明性、持久透明性、 迁移透明性、复制透明性、故障透明性、事务透明性
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视点
解决问题
主要内容
ODP的视点
相关人员
企业视 企业对信息系统 角色，方针，动作，活动 企业管理者，用户
点 的需求
，资源提供者
信息视 点
计算视 点
信息、信息流 和信息处理
分布式应用的逻 辑划分
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CORBA
t Common Object Request Broker Architecture: OMG组织制定的一个工业规范，是一个体系 结构和一组规范
n 定义了一系列API、通信协议、组件/服务信息模型， 使得异质应用程序能够互相操作，这些应用程序 用不同的程序语言编写，运行在不同的平台上。
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面向对象的分布计算环境
t 分布式系统中的面向对象技术
t 分布对封装性、继承性和对象引用的影响
t 开放分布式处理ODP
t ODP是为了解决什么问题而提出来的？ t 主要内容：视点、透明性、功能
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CORBA的OMA
t 对象管理体系结构OMA：描述了OMG规范所遵循的概 念化的基础结构
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CORBA的IDL
t 仅定义接口，不定义实现 t 分隔“对象作什麽 (WHAT)”与“如何做 (HOW)”
信息对象，不变方案，静态 方案，动态方案
计算对象，计算接口，接口 引用，操作，信号，流，联 编，联编对象
信息分析员，系统 分析员，信息工程 师
系统分析员，系统 设计员
工程视 支持应用的分布 基本工程对象，存根，联编
点 式基础设施
对象，协议对象，核心，簇
，容器，节点，拦截器，支
撑对象 技术视 技术的获得和安 技术解决方案
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绪论
t 分布式系统
n 在 网 络 计 算 平台 上 开 发、 部 署、 管 理 和 维护以资源共享和协同工作为主要应用 目标的分布式应用系统
t 分布计算
n 简单地说，分布式计算是两个或多个软件共享信 息、协同工作。这些软件既可以在同一台计算机 上运行，也可在通过网络连起来的几台不同机器 上运行。
ORB•启内动核初提始供服的务服务对象接口，
访问某同个时•对屏为动 态象蔽客实底户现静层方态所网和提络对供细象的节实服现务方所见，
对方象法引调用用的、动 接态生对口调所用成象定、的I D静义L维激存态的根护活ID，与L的构终接接O程，R口止B口序并可、的。通直真•骨过根提接架正调据接供为实对口用其接应象现I适D掌接口用L配。骨器握口库程架对了和序象解其所的其它使行逻的用为辑A。P结I
主要内容
t 第一章 绪论 t 第二章 面向对象的分布计算环境 t 第三章 面向构件的分布计算环境 t 第四章 面向Web的分布计算环境 t 第五章 其他分布计算环境 t 第六章 代理技术
Distributed Computing Environment
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分布计算环境的技术基础
t 分布式计算环境构造技术基础
n 分布在网络上的程序之间的互操作技术 n 目录技术、负载平衡技术、容错技术、事务管理技术、安全
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ORB的组成
客户机
in args
O peration( )
out args + return valus
是ORB(最服务关器 键) 的部分， 负责请求的通信设施： •对象的对定象位实 现 •编组与解组
技术 ……
t 面向对象的分布计算环境
n 简化面向对象的分布式系统的设计与实现
t 面向构件的分布计算环境
n 简化基于构件的分布式系统的设计与实现
t 面向……的分布计算环境
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主要内容
t 第一章 绪论 t 第二章 面向对象的分布计算环境 t 第三章 面向构件的分布计算环境 t 第四章 面向Web的分布计算环境 t 第五章 其他分布计算环境 t 第六章 代理技术
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ODP的主要内容
t 主要包含三部分： n 视点：为清晰地描述复杂的系统，把对ODP 系统的说明细化为五个视点（即从五个不同 的角度来观察），以及用于表达这五个视点 的语言。 n 透明性：开放式分布处理系统应该提供的八 个透明性。 n 功能：定义开放式分布处理平台应该具有的 功能。
分布计算环境 课程总结
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主要内容
t 第一章 绪论 t 第二章 面向对象的分布计算环境 t 第三章 面向构件的分布计算环境 t 第四章 面向Web的分布计算环境 t 第五章 其他分布计算环境 t 第六章 代理技术
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ODP的通用功能
t RM-ODP定义了用来支持RM-ODP平台的4 组24种通用功能。灵活地利用这些功能可以 近于无缝地实现ODP系统的目标。 n 管理功能 n 协调功能 n 仓库功能 n 安全功能
CORBA服务
t CORBA服务：系统级的对象框架。这些服务 扩展了基本的CORBA体系结构。CORBA 服务 代表了一组预先实现的，软件开发商通常需要 的分布式对象，如：
n 命名服务
n 事务服务
t OMG为每个服务定义了标准API。实现厂商提 供支持这些API的具体产品，它们的实现方法 可能不同，但接口是一致的。用户购买、部署 需要的服务产品。在程序中使用时，首先获取 服务中相应对象的IOR，然后调用它的操作即 可。
t CORBA技术
t OMA体系结构ing University of Posts and Telecommunications
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Open Distributed Processing
t ISO和ITU-T 的开放分布处理模型(ODP-RM) n 为面向对象的分布式处理提供一个通用的体 系结构框架，将开放式思想引入分布式处理， 以解决异构系统间各种相关机制的一致性问 题 n ODP-RM能够协调和指导不同应用领域的ODP 标准的开发。 即它是一种框架, 在其上可 实现不同的”分布计算环境”。
SERVER ID L
SKELETON
C++ Com piler
C LIEN T PROGRAM
CORBA R U N -T IM E L IB RARIE S
S ER VER PROGRAM
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Client
Side
C
C++
IDL
Object Implementati
on Side
COBO L
C
IDL
IDL
COBO
L
IDL
IDL
Ada
IDL
ORB
Small talk
IDL
JAVA
ORB
IDL
Ada
IDL
IDL
Small
IDL
talk
IDL
C++
JAVA
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n 分布计算技术是构成分布式系统的基础
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分布计算环境
t 分布计算环境：
n 分布计算环境提供了网络环境下不同软、硬件平 台资源共享和互操作的有效手段，使得分布式计 算可以比较方便地得以实现，从而分布式系统可 以比较方便地得以构造