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武昌建设局网站,大型网架加工厂,一起做网店官网app,毕节城乡建设厅网站文章目录**第1章 绪论****第2章 进程通信****第3章 命名与保护****第4章 同步和互斥****第5章 分布式系统中的死锁****第6章 分布式系统中的容错技术****第7章 分布式数据管理****第8章 分布式文件系统****第9章 分布式调度****第10章 分布式共享存储器 (DSM)****总结**这是一个…文章目录**第1章 绪论****第2章 进程通信****第3章 命名与保护****第4章 同步和互斥****第5章 分布式系统中的死锁****第6章 分布式系统中的容错技术****第7章 分布式数据管理****第8章 分布式文件系统****第9章 分布式调度****第10章 分布式共享存储器 (DSM)****总结**这是一个非常紧张的准备阶段我将根据您提供的来源资料为您梳理各章节的核心知识点和重要概念帮助您高效复习。请注意由于您提供的源文件是PDF章节摘要内容可能不完全包含完整的知识体系因此整理的重点严格基于这些资料。第1章 绪论本章重点介绍了分布式计算系统的基本概念、结构、优点、挑战和核心特性——透明性。重点主题核心概念/关键点来源分布计算系统的定义多个相互连接的处理资源组成合作执行共同任务对用户而言表现为一个集中式的单机系统。,系统耦合性紧密耦合物理相邻共享存储器通信如内部总线互连与松散耦合地理分散报文交换通信如通信网络连接。,异构性分布计算系统的异构性是不可避免的表现在指令系统、数据表示、操作系统、硬件配置、通信协议等方面。,优点与新问题优点可扩充性、高的性能/价格比、资源共享、可靠性、支持固有分布式应用。新问题资源多重性、资源分散性控制同步复杂、系统异构性。,透明性分布计算系统的核心特性指用户或程序员看不见网络的存在和机器的边界。透明性表现形式名字透明全局唯一命名、位置透明名字不含位置信息、访问透明访问本地/远程资源方法一致、迁移透明、复制透明、并发和并行透明、失效透明。,DOS的四层结构硬核层、分布式操作系统内核核心功能是进程通信、分布式操作系统服务层、应用层。,中间件运行在网络操作系统和分布式应用之间主要目标是隐匿底层平台的异构性。常见模型包括基于远程过程调用 (RPC)和分布式对象的模型。,共同的设计问题命名、差错控制、资源管理、同步、保护、对象表示/编码/转换、测试。,第2章 进程通信本章重点是同一节点和不同节点间的通信机制尤其是报文传递、RPC和组通信。重点主题核心概念/关键点来源同一节点IPC无名管道亲缘进程间使用、命名管道/FIFO无关进程间使用、消息队列可按类型检索消息、共享内存直接读写相同内存区域。,不同节点通信模型报文传递原语send,receive分为阻塞性同步等待应答或消息到达和非阻塞性。,远程过程调用 (RPC)调用者发出远程调用后阻塞等待返回值。RPC的关键问题参数类型输入、输出、输入/输出、数据类型支持、参数打包/拆包 (Marshalling)、顾客和服务员的结合 (Binding)通过端口管理员/句柄、调用语义恰好一次、最多一次、至少一次等。,组通信接收语义捎带顺序语义、一致顺序语义所有接收者按完全相同顺序接收与发送顺序可能不同、全局顺序语义严格按发送顺序接收。组通信原子性组通信要求原子性即报文要么被组内所有进程正确接收要么没有一个进程接收。ISIS同步形式虚同步系统保证因果相关的报文被所有进程按同样顺序接收。第3章 命名与保护本章围绕命名系统如何识别和定位对象和保护机制如何安全访问展开。重点主题核心概念/关键点来源名字、标识符、地址名字通过上下文 (Context)变换为标识符再变换为地址实体的访问点。标识符具有全局唯一性、不重复使用性。地址结构平面地址与物理位置无关进程迁移时仍可用原地址的路由选择困难分层地址反映网络层次路由选择容易但迁移后地址需改变。,名字空间结构用有向图表示包括叶节点代表实体和目录节点保存目录表。,名字空间实现机制安装 (Mount) 机制将远程文件目录附加到本地名字空间和设置新的根节点。,大规模名字解析重复式名字解析迭代和递归式名字解析。递归式缓存效果更好但要求名字服务员性能更高。,加密方法传统方法单密钥如DES依赖密钥的安全分配和公开密钥方法使用公开加密密钥Ke和保密解密密钥Kd如RSA。,数字签名可使用公开密钥加密技术用发送者的保密密钥Kd进行加密或报文摘要 (Message Digest)技术使用单向散列函数实现。,保护机制访问矩阵定义用户对对象的访问权限实际实现中采用访问控制表按列存储针对对象或权能表按行存储针对域/用户。,Amoeba权能保护权能由服务员地址、对象标识符、权利码和检验码组成通过加密保护检验码来防止修改。第4章 同步和互斥本章涵盖了分布式环境下的时间概念和资源访问控制互斥算法。重点主题核心概念/关键点来源同步机构作用保证系统保持一致状态。对于完全复制的计算保证消费者处理活动的顺序必须相同。,逻辑时钟基于Lamport的“在先发生关系”用于给分布式事件提供唯一排序。标量逻辑时钟仅保证如果a → b a \to ba→b则C ( a ) C ( b ) C(a) C(b)C(a)C(b)。更新规则内部事件自增d dd收到报文时L C i : max ⁡ ( L C i , L C j ) d LC_i : \max(LC_i, LC_j) dLCi​:max(LCi​,LCj​)d。,向量逻辑时钟每个进程P i P_iPi​维护一个向量L C i [ 1 , . . . , n ] LC_i[1,...,n]LCi​[1,...,n]用于跟踪所有进程的逻辑时间进展能够捕获事件的因果关系。,全局状态一致的全局状态不存在孤儿报文接收事件记录在P j P_jPj​但发送事件没有记录在P i P_iPi​的报文。强一致的全局状态一致且非传送中没有报文在通道中传输。,快照算法Chandy和Lamport算法用于获取一个一致的全局状态。,互斥算法目标保证任一时刻只有一个进程访问临界区避免冲突保证公平性。基于时间戳的互斥Lamport时间戳互斥算法通过时间戳对请求排序进程需收到所有其他进程的承认报文才能进入。基于报文的互斥Ricart-Agrawala互斥算法申请时向所有进程发请求收到所有同意后进入临界区完成时向未回答的进程发回答。基于子集的互斥Maekawa互斥算法进程只需得到一个请求子集R i R_iRi​中所有进程的回答即可进入要求R i ∩ R j ≠ NULL R_i \cap R_j \neq \text{NULL}Ri​∩Rj​NULL。,选举算法Bully选举算法基于全局优先级优先级高的进程向低优先级的进程发送通知。,第5章 分布式系统中的死锁本章分析了死锁发生的条件、建模方法以及预防和检测策略。重点主题核心概念/关键点来源死锁发生的四个条件互斥、不可剥夺的资源分配、占有并等待、循环等待。图论模型等待图节点为进程边表示等待资源分配图节点为进程和资源。,死锁处理策略预防 (Prevent)、避免 (Avoid)、忽略 (Ignore)、检测 (Detect)。AND与OR条件资源死锁通常使用AND条件需获得所有资源才能继续死锁条件是等待图中存在回路通信死锁通常使用OR条件获得至少一个资源就能继续死锁条件是存在结 (knot)。,基于时间戳的预防等待—死亡方案Pi比Pj老才等待否则Pi死亡/卷回伤害—等待方案Pi比Pj年轻才等待否则Pj死亡/卷回。,集中式死锁检测协调者维护全局图但容易产生假死锁。,分布式死锁检测边跟踪算法如Chandy-Misra-Hass和Mitchell-Merritt通过沿图的边传播探测器来检测回路。,第6章 分布式系统中的容错技术本章重点是容错的基本概念、恢复机制和可靠的组通信。重点主题核心概念/关键点来源基本故障模型崩溃性故障停机工作正常直到停机、遗漏性故障未响应/接收/发送、时序性故障、响应故障、随意性故障。,冗余类型硬件冗余、软件冗余、信息冗余、时间冗余或物理冗余、信息冗余、时间冗余。复制方法主动复制状态紧密同步、被动复制只有一个动态模块其他定期更新检查点。恢复机制坚固存储器内容不会被失效毁坏如磁盘镜像、RAID。向前式恢复继续向前执行和向后式恢复卷回到先前正确的检查点。,向后式恢复问题检查点原子更新确保更新过程中旧检查点完整保留。一致性检查点问题丢失报文和孤儿报文导致不一致全局状态。多米诺效应一个进程回卷导致其他进程连锁回卷。,检查点算法分类异步检查点进程独立保存状态自治性高但恢复复杂有多米诺效应风险。同步检查点进程协调建立检查点恢复简单无多米诺效应。SNS和CL算法是同步检查点算法的实例。,报文日志进程记录发送者日志或接收者日志可解决多米诺效应无需引起发送进程回卷。,可靠组播通信非层级式反馈控制只发送否定应答 (NAK)通过组播 NAK 抑制重复反馈。层级式反馈控制进程组分层组织本地协调者处理重发请求。,原子组播报文要么被所有进程接收要么都没有接收且所有报文以同样的顺序被所有进程接收。虚同步报文发送发生在组视图改变之间。,第7章 分布式数据管理本章核心是各种数据一致性模型、并发控制方法和原子事务处理。重点主题核心概念/关键点来源数据一致性模型严格一致性读操作总是得到最近一次写操作的结果。顺序一致性所有操作按某个顺序进行所有进程观点一致。因果一致性具有潜在因果关系的写操作被所有进程以相同的顺序看见并发写操作顺序可不同。FIFO一致性/处理机一致性FIFO一致性一个进程的写操作按其出现顺序被所有其他进程看见。处理机一致性FIFO一致性 不同进程对同一个数据项的写操作被所有进程以相同的顺序看见。,同步变量一致性弱一致性使用同步变量实现访问同步变量需遵守顺序一致性。释放一致性使用acquire获取临界区更新本地副本和release离开临界区修改传播到远程副本同步操作。,并发控制目标允许用户像单个用户访问共享资源避免丢失更新和检索的不一致。,可串行化调度并发执行结果与这些事务处理串行执行的结果相同。串行化图无环是可串行化的充分必要条件。,基于锁的并发控制两阶段封锁 (2PL)增长阶段获得锁不释放、收缩阶段释放锁不获得。严格两阶段封锁事务处理一直占有所有锁直到操作完成解决层叠回退问题。,原子事务处理性质 (ACID)原子性全有或全无、一致性从一致状态到一致状态、孤立性/可串行性中间操作孤立执行、持久性结果永不丢失。局部恢复技术意图表方法写入坚固存储器设置完整标志崩溃后按意图表恢复或夭折。先写运行记录方法修改数据对象前将旧值和新值写入运行记录。,分布式提交协议两阶段提交协议 (2PC)用于分布式事务处理的全局恢复保证所有参加者要么都提交要么都夭折。,副本更新与一致性主站点方法主站点处理所有请求和更新。循环令牌方法令牌建立事务处理的全局排序。法定数方法(Quorum Voting)读定额N R N_RNR​ 写定额N W N_WNW​ 副本总数N NN。,第8章 分布式文件系统本章重点是分布式文件系统的特性、共享语义和远程访问缓存。重点主题核心概念/关键点来源DFS的基本要求透明性集中式文件系统表现、性能、容错、可扩充性。共享语义UNIX语义对打开文件的写操作可立即被所有同时打开此文件的顾客看到。对话语义写操作只在本地顾客可见文件关闭后修改才在新的对话中可见。不可改变的共享文件语义文件创建后不能修改。,文件的远程访问方法远程服务请求发送给服务员执行与UNIX语义匹配好。缓存取数据副本到本地执行访问与对话/不可改变语义匹配好。,缓存设计问题粒度越大命中率越高但一致性问题增加。地点磁盘缓存提高可靠性主存缓存减少访问时间。更新策略延迟写策略驱逐时写、周期性写、关闭时写。**“关闭时写”适合对话语义“立即写”**适合UNIX语义。缓存有效性检验顾客发动的方法顾客检查原本一致性和服务员发动的方法服务员登记副本检测出不一致时通知顾客。服务员类型无状态服务员不保存顾客信息崩溃后容易恢复但请求报文长且操作必须是幂等的。有状态服务员保存顾客信息需要恢复协议NFS v4 采用有状态服务。,可扩充性原理有界资源原理从系统任何部分来的服务要求应限于一个常数与节点数无关以避免集中瓶颈限制系统扩充。NFS v4采用有状态方案支持加锁、访问认证、高效缓存一致性和复合过程多个请求对应一个RPC以减少延迟。第9章 分布式调度本章主要关注分布式环境下的任务调度策略和进程转移。重点主题核心概念/关键点来源调度目标负载平衡维持各资源负载大致相同和负载共享防止负载过重。调度算法分类静态调度执行前决定动态调度根据反馈调整。最优调度NP完全性问题难实现次优调度近似调度和启发式调度。,静态调度建模任务优先图DAG定义任务间的优先关系和任务交互作用图定义任务间的通信代价。,任务聚类粒度计算量/通信量之比。聚类目的是将小任务划分成聚类聚类内串行聚类间并行以减少通信开销。任务复制也是减少通信开销的方法。,动态调度策略六个策略启动策略、转移策略、选择策略、收益性策略、定位策略、信息策略。,动态调度分类集中控制、分散控制、协作式、非协作式、适应性等。,全局动态调度问题解决信息传送公布/查询、发起者源节点/服务员和决策者请求发起者/集中服务员的选择问题。集中式调度缺点不可靠单点故障、性能瓶颈、状态信息容易过时。,进程转移形式进程放置非抢先式选择执行节点和进程迁移抢先式转移正在运行的进程。进程转移实现要求透明性和有效性。Sprite系统通过 RPC 转发与位置有关的系统调用到基地节点实现透明性。V系统使用预复制方法减少进程迁移的冻结时间。,第10章 分布式共享存储器 (DSM)本章是关于在无物理共享存储器的分布式系统中实现共享存储器模式的技术。重点主题核心概念/关键点来源DSM定义与特性在没有物理共享存储器的分布式系统中实现共享存储器模式。提供一个物理分布、逻辑共享的虚拟地址空间。DSM的优势支持数据在系统内移动易访问利用访问局部性使用缓存改善响应时间提供访问的透明性隐匿物理地址和通信细节。,缓存一致性方法探听缓存方法 (Snooping)用于具有广播能力的介质如共享总线每个缓存器监听总线操作。目录协议 (Directory)设置目录存储副本位置发送“无效”报文是顺序方式而不是广播方式。,缓存一致性协议写无效协议一块数据可有多个只读副本写时除一个副本外其他变无效和写更新协议每次写都要更新所有副本。设计与实现问题粒度共享单元大小影响并行性和争用、缓存一致性协议、同步原语如锁、颠簸 (Thrashing)因并发写导致数据高速来回传送即乒乓效应。,DSM一致性语义严格一致性、顺序一致性、处理器一致性、弱一致性、释放一致性。,DSM实现算法中央服务员算法非复制非迁移、迁移算法非复制迁移SRSW协议、读复制算法复制迁移、全复制算法复制非迁移MRMW协议。,DSM实例Ivy软件实现1KB页使用多读/单个写语义通过虚拟存储管理实现。MemNet硬件实现32字节使用共享总线/令牌环。,总结分布式计算系统是一个复杂的课题它通过透明性第1章将分散的资源整合起来依赖进程通信第2章、命名第3章和同步互斥第4章机制实现协调。死锁第5章是资源竞争的常见问题而容错第6章和各种数据一致性模型第7章则保证了系统的健壮性和数据的正确性。分布式文件系统第8章和调度第9章提供了资源管理和服务访问的能力而分布式共享存储器第10章则解决了物理分离下的内存共享难题。您的复习重点应集中在概念的定义、不同机制/算法的对比如RPC vs 报文传递写无效 vs 写更新同步检查点 vs 异步检查点以及关键算法的步骤/原理如2PC、互斥算法。祝您考试顺利