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分布式系統(tǒng)

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1.分布式系統(tǒng)定義[1]

當(dāng)討論分布式系統(tǒng)時(shí),我們面臨許多以下這些形容詞所描述的 同類型: 分布式的、刪絡(luò)的、并行的、并發(fā)的和分散的。分布式處理是一個(gè)相對(duì)較新的領(lǐng)域,所以還沒有‘致的定義。與順序計(jì)算相比、并行的、并發(fā)的和分布式的計(jì)算包括多個(gè)PE問的集體協(xié)同動(dòng)作。這些術(shù)語在范圍一卜相互覆蓋,有時(shí)也交換使用。

*“并行的”意味著從一個(gè)單一控制線程對(duì)數(shù)據(jù)集的鎖步(1ockst ep)動(dòng)作。

在并行計(jì)算機(jī)級(jí)別上, 指令流多數(shù)據(jù)流(SIMD)計(jì)算機(jī)就是一個(gè)使用多個(gè)數(shù)據(jù)處理單元在許多數(shù)據(jù)項(xiàng)上同時(shí)進(jìn)行相同或相似操作的例子。

*“并發(fā)的”意味著某些動(dòng)作可以以任意次序執(zhí)行。例如,在史島級(jí)別,卜和在多指令流多數(shù)據(jù)流(MIMD)并行計(jì)算機(jī)上進(jìn)行部分獨(dú)立的操作。

*“分布式的”意味著計(jì)算的成本或性能取決于數(shù)據(jù)和控制的通信。

如果 個(gè)系統(tǒng)的部件局限在一個(gè)地方,它就是集中式的:如果它的部件在不同地l20方,部件之間要么不存在或僅存在有限的合作,要么存在緊密的合作,它是分散式的。

當(dāng)一個(gè)分散式系統(tǒng)不存在或僅存在有限的合作時(shí),它就被稱作網(wǎng)絡(luò)的;否則它就被稱作分布式的,表示在不同地方的部件之間存在緊密的合作。在給出分布式系統(tǒng)具體定義的模型中,分布式系統(tǒng)可以用硬件、控制、數(shù)據(jù)這三個(gè)維度加以檢驗(yàn)。

分布式系統(tǒng)=分布式硬件+分布式控制+分布式數(shù)據(jù)

2.分布式系統(tǒng)應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn)[1]

分布式系統(tǒng)被用在許多不同類型的應(yīng)用中。以下我們列出了一些應(yīng)用。對(duì)這些應(yīng)用而言,使用分布式系統(tǒng)要比其他體系結(jié)構(gòu)如處理機(jī)和共享存儲(chǔ)器多處理機(jī)更優(yōu)越:

  • 并行和高性能應(yīng)用

原則上,并行應(yīng)用也可以在共享存儲(chǔ)器多處理機(jī)上運(yùn)行,但共享存儲(chǔ)器系統(tǒng)不能很好地?cái)U(kuò)大規(guī)模以包括大量的處理機(jī)。HPCC(高性能計(jì)算和通信)應(yīng)用一般需要一個(gè)可伸縮的設(shè)計(jì),這種設(shè)計(jì)取決于分布式處理。

  • 容錯(cuò)應(yīng)用

因?yàn)槊總€(gè)P E是自治的,所以分布式系統(tǒng)更加可靠。一個(gè)單元或資源(軟件或硬件)的故障不影響其他資源的正常功能。

  • 固有的分布式應(yīng)用

許多應(yīng)用是固有分布式的。這些應(yīng)用是突發(fā)模式(burstmode)而非批量模式(bulk mode)。這方面的實(shí)例有事務(wù)處理和Internet Javad,程序。

這些應(yīng)用的性能取決于吞吐量(事務(wù)響應(yīng)時(shí)陽J或每秒完成的事務(wù)數(shù))而不是一般多處理機(jī)所用的執(zhí)行時(shí)間。

對(duì)于一組用戶而言, 分布式系統(tǒng)有一個(gè)特別的應(yīng)用稱為計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作(computer supported Cooperati veworking,CSCW)或群件(groupware), 支持用戶協(xié)同工作。另一個(gè)應(yīng)用是分布式會(huì)議, 即通過物理的分布式網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電子會(huì)議。同樣,多媒體遠(yuǎn)程教學(xué)也是一個(gè)類似的應(yīng)用。

由于在不同的平臺(tái)上如:Pc、工作站、局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)上可獲得非常多樣的應(yīng)用,用戶希望能超出他fliP c的限制以獲得更廣泛的特十牛、功能和性能。不同網(wǎng)絡(luò)和環(huán)境(包括分布式系統(tǒng)環(huán)境)下的q 操作性變得越來越重要。為了達(dá)到互操作性,用戶需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的分布式計(jì)算環(huán)境,在這個(gè)環(huán)境里,所有系統(tǒng)和資源都可用。

DCE (分布式計(jì)算環(huán)境)是OSF (開放系統(tǒng)基金會(huì))開發(fā)的分布式計(jì)算技術(shù)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)集。它提供保護(hù)和控制對(duì)數(shù)據(jù)訪問的安全服務(wù)、容易尋找分布式資源的名字服務(wù)、以及高度可伸縮的模型用于組織極為分散的用戶、服務(wù)和數(shù)據(jù)。D C E可在所有主要的計(jì)算平臺(tái)上運(yùn)行, 并設(shè)計(jì)成支持異型硬件和軟件環(huán)境下的分布式應(yīng)用。

DCE已經(jīng)被包括TRANSVARL在內(nèi)的一些r一商實(shí)現(xiàn)。TRANSVARL是最早的多廠商組(multi vendor team)的成員之一,它提出的建議已成為DC E體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。在中可以找到利用DCE開發(fā)分布式應(yīng)用的指南。具有標(biāo)準(zhǔn)接口和協(xié)議的系統(tǒng)也叫做開放系統(tǒng)。

一些其它標(biāo)準(zhǔn)基于一個(gè)特別的模型,比如CORBA (公用對(duì)象請(qǐng)求代理程序體系結(jié)構(gòu)),它是由OMG (對(duì)象管理組)和多計(jì)算機(jī)廠商聯(lián)盟開發(fā)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。CORBA使用面向?qū)ο竽P蛯?shí)現(xiàn)分布式系統(tǒng)中的透明服務(wù)請(qǐng)求。

工業(yè)界有自己的標(biāo)準(zhǔn),比如微軟的分布式構(gòu)件對(duì)象模型(DCOM)和Sun Microsystem公司的Java Beans。

3.基于志愿者計(jì)算的分布式系統(tǒng)的應(yīng)用[1]

大規(guī)模計(jì)算資源共享是網(wǎng)格計(jì)算和其它基于Internet 的計(jì)算模式的首要目標(biāo)之。志愿者計(jì)算模型作為計(jì)算網(wǎng)格的一個(gè)重要分支,近年來在工程和科學(xué)計(jì)算中顯示出越來越重要的作用。志愿者計(jì)算環(huán)境具有價(jià)格低廉、容易構(gòu)建、高性能等優(yōu)點(diǎn)?,F(xiàn)有的計(jì)算平臺(tái)包括SETI @home,BOINC,HowU,Paradropper,XtremWeb,JNGI,P3等都是基于志愿者計(jì)算模式,這些系統(tǒng)利用連接在Internet上的計(jì)算資源(PC、集群等)執(zhí)行計(jì)算任務(wù), 當(dāng)這些資源處于空閑狀態(tài)時(shí), 就啟動(dòng)屏保程序主動(dòng)連接服務(wù)器節(jié)點(diǎn), 自動(dòng)下載應(yīng)用子程序和其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)文件到本地執(zhí)行。子任務(wù)計(jì)算完后,它們把計(jì)算臨時(shí)結(jié)果返回給服務(wù)器,服務(wù)器最后把這些臨時(shí)結(jié)果進(jìn)行匯總來完成整個(gè)計(jì)算。執(zhí)行子任務(wù)的機(jī)器稱為志愿者,志愿者越多,計(jì)算能力越強(qiáng)。

志愿者計(jì)算如今已被應(yīng)用于高能物理、分子生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、天體物理學(xué)、氣象研究等諸多領(lǐng)域。

相信隨著技術(shù)的發(fā)展,基于志愿者計(jì)算的分布式系統(tǒng)將會(huì)在越來越多的領(lǐng)域得到進(jìn)一步的應(yīng)用, 從而提高服務(wù)器處理任務(wù)的能力,進(jìn)一步提高分布式作業(yè)系統(tǒng)的性能。

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