分布式操作系统 - 1.分布式系统概论

1.概念和特点

1.1 概念

一个分布式系统是若干个独立的计算机的集合, 但是对该系统的用户来说, 感觉该系统就像一台计算机一样。

A distributed system is a collection of autonomous computing elements that appears to its users as a single coherent system.

1.2 需解决问题

  1. 时钟同步问题(射击游戏)
  2. 容错性(打印机)
  3. 文件定位

1.3 中间件

无中间件系统

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存在中间件系统

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阿里云中间件:

  • 分布式关系型数据库 DRDS
  • 企业级分布式应用服务 EDAS
  • 全局事物服务GTS
  • 性能测试服务PTS
  • 消息队列MQ
  • 云总线服务CSB

1.4 分布式系统特点

优点:性价比高、可扩展性强、可以应对应用的固有的分布性、可靠性高

缺点:复杂性、受到网络限制、安全性和可信性

2.设计目标

2.1 支持资源共享

2.2 透明性

  • 访问透明性: 用户不必知道数据表示和访问方法
  • 位置透明性: 用户不必知道资源位于何处
  • 迁移透明性: 资源可以不改名, 而随意移动
  • 重定位透明性: 资源可在使用中移动位置
  • 复制透明性: 用户不必知道有多少个备份存在
  • 并发透明性: 多个用户可以自动地共享资源
  • 故障透明性: 用户不必了解故障恢复处理

2.3 开放性

通过一系列的接口来提供服务, 而这些接口的定义是符合某个标准的。

(1)Open System

  1. 它可以提供组件为其他系统所用;
  2. 它经常会用到其他系统提供的组件。

(2)特点

  • 互操作性: 不同系统依靠共同的标准, 可以依赖彼此的组件共同工作
  • 可移植性: 应用程序可在具备相同接口的、 不同分布式系统上运行
  • 灵活性: 可配置不同开发者的组件
  • 可扩展性: 可增减组件

2.4 可伸缩性

当系统的运行环境或者需求改变的时候, 能够不影响系统正常运行的能力。

(1)规模可伸缩性

当用户数量、 资源数量改变的时候不影响系统的使用

(2)地理位置可伸缩性

当用户、 资源距离很远的时候不影响使用。

  • 原因1: 在同步通信时, 由于距离带来的网络延时。
  • 原因2: 在广域网中通信可靠性不如局域网。
  • 原因3: 在广域网中多播手段较少。

(3)管理可伸缩性

使分布式系统能够方便的在多个管理域中使用。

(4)实现可伸缩性采用的技术

减少通信延迟

在web应用中,将表单校验的工作放在客户端来做。

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将服务分割并分布化部署

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副本( replication) 与 缓存( caching)

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(5)易犯错误

  • 网络事可靠的
  • 网络事安全的
  • 网络是同构的
  • 网络拓扑不会改变
  • 没有网络延迟
  • 带宽无限
  • 没有复制成本
  • 会有一个系统管理员

2.5 高性能

3.类型

3.1 高性能计算分布式系统

以提高性能为目标

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3.2 分布式信息管理系统

以满足某种特定的业务逻辑为目标

如事务管理系统、企业应用集成(EAI)

(1)事务管理系统

事务的ACID性质: 原子性、 一致性、 隔离性和持久性

分布式或嵌套式事务: 一个全局事务加上多个子事务组成

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(2)企业应用集成(EAI)

对应用程序进行集成, 使其完成某一个业务

这个业务的完成, 需要各个程序进行协作

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3.3 分布式普适计算系统

(1)普适计算设备

移动设备,如手机

(2)普适应用系统的需求【2004】

  • 接受上下文环境变化
  • 鼓励即席( Ad hoc) 组合
  • 认可共享是缺省值

(3)普适应用系统的需求【2009】

  • Distribution 设备是分布的
  • Interaction 人与设备的交互不张扬
  • Context awareness 上下文感知
  • Autonomy 高度自治
  • Intelligence 能自动处理大量事务

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