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1、 分布式系统分布式系统 1第一页，共二十一页。第一章：引论第一章：引论(yn ln)(yn ln)n分布式系统之定义n发展历史n分布式系统之应用(yngyng)n分布式系统之特征n设计目标和用户需求2第二页，共二十一页。计算机进展计算机进展(jnzhn)一览一览3第三页，共二十一页。莫尔定律莫尔定律(dngl) Gordon Moore(1965) 4第四页，共二十一页。分布式系统之定义分布式系统之定义(dngy)(1)：n一个分布式系统是一组由网络联接的具一个分布式系统是一组由网络联接的具有独立功能的计算机，在一套特殊软件有独立功能的计算机，在一套特殊软件的管理下，整个系统在用户面前的管理下
2、，整个系统在用户面前(minqin)呈呈现为一个透明的整体。现为一个透明的整体。n(Tanenbaum et al. 2002)5第五页，共二十一页。分布式系统之定义分布式系统之定义(dngy)(2)：n一个分布式系统是一组位于网络计算机一个分布式系统是一组位于网络计算机上的并发构件，这些上的并发构件，这些(zhxi)构件之间的通信构件之间的通信以及任务协调都只能通过信件传递进行，以及任务协调都只能通过信件传递进行，其目的是实现资源共享。其目的是实现资源共享。n(Coulouris et al. 2005)6第六页，共二十一页。单机系统单机系统(xtng)n用户共享一台计算机n可以访问所有(s
3、uyu)资源n单一时钟n单一系统控制n单一地理位置n单一故障点 7第七页，共二十一页。分布式系统分布式系统n一组由网络互联的、自治的计算机和资源n资源为用户所共享n可以集中控制，也可以分布控制n计算机可以同构，也可以异构n分散的地理位置n分布式故障(gzhng)点n没有全局时钟n没有共享内存（大多数情况）8第八页，共二十一页。分布式系统的发展(fzhn)简史系统名称系统名称组织机构组织机构网络要求网络要求计算机计算机研制日期研制日期CMCM* *卡内基卡内基.梅隆梅隆大学大学层次总线层次总线PDPPDP19751975Cambridge DCSCambridge DCS剑桥大学剑桥大学剑桥环剑
4、桥环LSI-4LSI-419791979LocusLocus加州大学加州大学洛杉矶分校洛杉矶分校以太网以太网PCPC19801980V SystemV System斯坦佛大学斯坦佛大学以太网以太网SunSun19821982MachMach卡内基卡内基.梅隆梅隆大学大学以太网以太网Sun, PCSun, PC19851985CORBACORBAOMGOMG互联网互联网任何机器任何机器19901990DistributedDistributedCOMCOM微软公司微软公司互联网互联网PCPC19961996JINIJINISunSunMicrosystemsMicrosystems互联网互联网任
5、何机器任何机器200020009第九页，共二十一页。杀手(sh shu)应用：以计算为主的问题以计算为主的问题 （分布式计算）：（分布式计算）： 数学计算，环数学计算，环境模拟，生物和仿生，经济和财政模型，气象预报，境模拟，生物和仿生，经济和财政模型，气象预报，动画制作，动画制作， 以数据为主的问题以数据为主的问题 （分布式数据）：（分布式数据）： 数据挖掘数据挖掘, , 信息信息检索，保险分析，图像处理，检索，保险分析，图像处理， 以通信为主的问题以通信为主的问题 （网络应用）：（网络应用）： 事务处理，电子商事务处理，电子商务，远程文件交换，电子信件，务，远程文件交换，电子信件， 10第十
6、页，共二十一页。经典经典(jngdin)分布式应用：分布式应用：nrlogin or telnet （远程远程(yunchng)访问）访问）n网络文件系统网络文件系统 nATM （银行自动取款机）（银行自动取款机）n分布式数据库分布式数据库nWWW （万维网）（万维网）n全球定位系统全球定位系统n自动售货终端机自动售货终端机n航空管制系统航空管制系统n网络拍卖系统网络拍卖系统11第十一页，共二十一页。SETI: SETI: 搜索搜索(su su)(su su)外星人外星人n探索外星文明n射电天文望远镜: Arecibo (305m)n地理位置(d l wi zh): Puerto Rico（波
7、多黎各）n接收 4,000,000 无线电波段n下载屏保程序作数据分析n中央控制系统分布数据nUC Berkeley12第十二页，共二十一页。射电望远镜:Arecibo(305m)波多黎各13第十三页，共二十一页。D RC5n破译 RSA 实验室给出的密码，找出密钥n奖金: $10,000 美元nRC_56: 250 天破译 (1997)nRC_64: 1,757 天破译 (2002)nRC_72: ?n例如(lr): RC_64采用64位密钥，一共有18,446,744,073,709,551,616 可能的密钥组合n有上百万台计算机参与这个项目14第十四页，共二十一页。CERN: CERN
8、: 欧洲核研究欧洲核研究(ynji)(ynji)组织组织nCERN 是世界上最大的核物理研究中心，科学家们试图通过对粒子的研究寻找宇宙的起源(qyun)。 n正在建造一台大型强子碰撞机: Large Hadron Collider (2007)n可能产生的数据: 10,000,000GBn需要20,000,000 张CD来存储n解决方法：网格计算，IBM分布式虚拟存储和文件管理技术15第十五页，共二十一页。系统设计系统设计(shj)目标：目标：n资源共享n透明性n开放性n可调节性n特殊系统(xtng)：-安全性-可靠性-数据一致性16第十六页，共二十一页。ISO RM-ODP所定义所定义(dn
9、gy)的八种透明性形式的八种透明性形式 透明性透明性描述描述访问隐蔽数据表达方法和资源访问方法的不同之处位置隐蔽资源所处的物理位置迁移隐蔽资源的物理移动重定位隐蔽正在使用的资源迁移复制隐蔽资源的复制并发隐蔽若干用户共享同一资源所产生的竞争故障隐蔽资源的故障与排错恢复持续隐蔽软件资源所处的存储空间：内存或磁盘17第十七页，共二十一页。可调节性：中央控制可调节性：中央控制(kngzh)(kngzh)机制机制概念概念例子例子中央式服务中央式服务 所有客户共享一台服务器所有客户共享一台服务器中央式数据中央式数据 一本联机的电话目录一本联机的电话目录中央式算法中央式算法 集中式资源管理程序集中式资源管理
10、程序18第十八页，共二十一页。可调节性：分布式控制可调节性：分布式控制(kngzh)机制机制n任何一台计算机都不可能掌握全局状态 n任何一台计算机都根据自己的局部信息做出决定 n一台计算机的故障不会导致全局崩溃 n不存在全局时钟 n调节对象：系统规模，系统功能，管理结构(jigu)n调节方法：隐蔽通信延迟，资源分布，资源复制等19第十九页，共二十一页。用户用户(yngh)需求需求n系统能够提供何种服务？n系统是否容易(rngy)管理？ n系统能够提供多少好处？ n性能/价格比如何？ n系统是否可靠？ n系统的安全性如何？ 20第二十页，共二十一页。内容(nirng)总结分布式系统。第一章 引论。一个分布式系统是一组由网络联接的具有独立功能的计算机，在一套特殊软件的管理下，整个系统在用户面前呈现为一个透明的整体。一个分布式系统是一组位于网络计算机上的并发构件，这些(zhxi)构件之间的通信以及任务协调都只能通过信件传递进行，其目的是实现资源共享。一组由网络互联的、自治的计算机和资源。计算机可以同构，也可以异构。射电天文望远镜: Arecibo (305m)。奖金: $10,000 美元第二十一页，共二十一页。