一、选择题
概述
1、下列哪项描述不是分布式系统的特性( C )
A、透明性
B、开放性
C、易用性
D、可扩展性
3、下列描述正确的是( A )
A、基于中间件的系统要比网络操作系统的透明性高√
B、网络操作系统要比分布式操作系统的透明性高×
C、基于中间件的系统要比分布式操作系统的透明性高×
D、分布式操作系统可以运行在异构多计算机系统中
4、从下面关于网络操作系统的原理图中可以看出( B )
A、网络操作系统是紧耦合系统，因而只能运行在同构多计算机系统中×
B、网络操作系统不要求各计算机上的操作系统同构√
C、运行于网络操作系统之上的分布式应用程序可以取得很高的透明性×
D、网络操作系统可以作为一个全局的单一的系统进行方便的管理×
5、在网络操作系统之上采用中间件技术加入中间件层，主要可以( D )
A、弥补网络操作系统在可扩展性方面的缺陷
B、弥补网络操作系统在可开放性方面的缺陷
C、提高网络操作系统的稳定性
D、提高网络操作系统的透明性
1、下列描述不是分布式系统目标的是( C )
A、连接用户和资源
B、透明性
C、异构性
D、开放性
以及可扩展性。
2、下列系统中有共享内存的系统是( B )
A、同构多计算机系统
B、多处理器系统
C、异构多计算机系统
D、局域网系统
3、下述系统中，能运行于同构多计算机系统的操作系统是( A )
A、分布式操作系统
B、网络操作系统
C、中间件系统
D、嵌入式操作系统
4、多计算机系统的主要通信方式是( B )
PMIPS分布式多媒体可视化交互管理系 统 广州拓视悦声电子科技有限公司 版本：2016-V1.1
目录一、...................................................................................................... 应用需求分析3 二、传统应用解决方案 (4) 三、PMIPS应用解决方案 (5) 四、PMIPS系统功能 (6) 五、PMIPS系统优势 (11) 六、PMIPS系统特色 (14) 七、PMIPS系统配置 (17)
一、应用需求分析 在当前，各类用户的会议室、多功厅、指挥中心等场所的音视频系统需求特征如下： 前端信号类型多，有笔记本电脑、高清摄像机等，涉及到的接口、信号格式、协议繁多； 要求兼容性好，扩展方便； 信息任意调用，传输分享方便, 采用屏蔽网线或光纤传输，大大简化布线(极大的节省布线成本和人工)和提高信号传输的安全性和 减少外界干扰。 描述一：（针对会议室） 强大图像处理，可以实现会议视频 VGA/DVI/HDMI/3G-SDI/YCBCR 视频、计算机/电脑网络信号等信号混合同屏显示，支持所有输入信号源在不同地点的任意显示屏终端上（包括投影机、液晶电视、显示 器）任意显示，可以实现单屏幕多画面处理（包括放大、缩小、多画面 显示、叠加等）。 描述二：（针对指挥中心） 强大图像处理，可以实现会议视频 VGA/DVI/HDMI/3G-SDI/YCBCR 视频、计算机/电脑网络信号等信号混合共屏显示，支持所有输入信号源在不同地点的任意显示屏终端上（包括投影机、液晶电视、显示 器、DLP背投拼接墙、LCD液晶拼接墙、PDP等离子拼接墙等）任 意显示，可以实现各种信号任意全墙漫游（包括单屏、跨屏、全墙显示、 组屏显示）、任意大小缩放显示。
网络系统与分布式系统 1.概述 网络操作系统与分布式操作系统在概念上的主要区别是，网络操作系统可以构架于不同的操作系统之上，也就是说它可以在不同的本机操作系统上，通过网络协议实现网络资源的统一配置，在大范围内构成网络操作系统。在网络操作系统中并不要求对网络资源进行透明的访问，即需要指明资源位置与类型，对本地资源和异地资源访问区别对待。分布式比较强调单一性，它是由一种操作系统构架的。在这种操作系统中，网络的概念在应用层被淡化了。所有资源（本地的资源和异地的资源）都用同一方式管理与访问，用户不必关心资源在哪里，或者资源是怎样存储的。 2.网络系统 ●网络系统是一个事理系统。有人参与和受人的影响的系统称为事理系统。网络计划 属于系统工程范畴，是人类改造客体系统有用的工程技术。网络系统直接受人（应 用者）的影响，因而是一个事理系统。 ●网络系统是一个信息系统。系统的输入端（开始节点）可视为信源、系统的内态可 视为信道，系统的输出端（结束节点）可视为信宿。应当特别指出的是，网络系统 是一个事理系统，因此，网络系统的信宿本质上就是系统的操作者（人类） ●网络系统是一个复杂自适应系统 ●网络系统是是一个开放系统。网络系统是复杂自适应系统，自然就是一个开放系统。 ●网络系统是一个有序强动力学系统。网络系统沿着时间的方向演化，元素和网络内 环境要素的相互作用、网络系统要素和网络环境要素的相互作用、网络相容性贯穿 于系统运行的全过程，在这个过程的各个发展阶段上，系统自组织、自优化，这些 充分表明网络系统是一个有序强动力学系统。 ●网络系统是一个符号化系统。网络系统由网络能指和网络所指两部分构成，网络能 指是一个结构符号化系统，网络所指是一个数学符号化系统；结构符号化系统和数 学符号化系统之间具有相容性，统称为网络符号化系统。 ●网络系统是一个形式系统。 网络系统软件中的重要一环是网络操作系统，有人也将它称为网络管理系统，它与传统的单机操作系统有所不同，它是建立在单机操作系统之上的一个开放式的软件系统，它面对的是各种不同的计算机系统的互连操作，面对不同的单机操作系统之间的资源共享、用户操作协调和与单机操作系统的交互，从而解决多个网络用户（甚至是全球远程的网络用二分布式操作系统。 计算机网络系统是由计算机系统、数据通信和网络系统软件组成的。从硬件上看主要由下列组成部分： ●终端：用户进入网络所用的设备，如电传打字机、键盘显示器、计算机等。在局域 网中，终端一般由微机担任，叫工作站，用户通过工作站共享网上资源。 ●主机：有于进行数据分析处理和网络控制的计算机系统，其中包括外部设备、操作 系统及其它软件。在局域网中，主机一般由较高档的计算机担任，叫服务器，它应 具有丰富的资源，如大容量硬盘、足够的内存和各种软件等。 ●通信处理机：在接有终端的通信线路和主机之间设置的通信控制处理机器，分担数 据交换和各种通信的控制和管理。在局域网中，一般不设通讯处理机，直接由主机
Chapter 5Exercise Solutions 5.1The Election interface provides two remote methods: vote: with two parameters through which the client supplies the name of a candidate (a string) and the ‘voter’s number’ (an integer used to ensure each user votes once only). The voter’s numbers are allocated sparsely from the range of integers to make them hard to guess. result: with two parameters through which the server supplies the client with the name of a candidate and the number of votes for that candidate. Which of the parameters of these two procedures are input and which are output parameters? 5.1 Ans. vote: input parameters: name of candidate, voter’s number; result: output parameters: name of candidate, number of votes 5.2Discuss the invocation semantics that can be achieved when the request-reply protocol is implemented over a TCP/IP connection, which guarantees that data is delivered in the order sent, without loss or duplication. Take into account all of the conditions causing a connection to be broken. 5.2 Ans. A process is informed that a connection is broken: ?when one of the processes exits or closes the connection. ?when the network is congested or fails altogether Therefore a client process cannot distinguish between network failure and failure of the server. Provided that the connection continues to exist, no messages are lost, therefore, every request will receive a corresponding reply, in which case the client knows that the method was executed exactly once. However, if the server process crashes, the client will be informed that the connection is broken and the client will know that the method was executed either once (if the server crashed after executing it) or not at all (if the server crashed before executing it). But, if the network fails the client will also be informed that the connection is broken. This may have happened either during the transmission of the request message or during the transmission of the reply message. As before the method was executed either once or not at all. Therefore we have at-most-once call semantics. 5.3Define the interface to the Election service in CORBA IDL and Java RMI. Note that CORBA IDL provides the type long for 32 bit integers. Compare the methods in the two languages for specifying input and output arguments. 5.3 Ans. CORBA IDL:
分布式系统论文 报告(论文)题目：分布式系统的管理 作者所在学院：信息工程学院 作者姓名： 作者学号：
分布式系统的管理 摘要 分布式系统作为网络上的重要软件系统之一，众多学者对它的研究从未停止。由于人们对分布式系统的高可靠性的需求，使得对分布式系统的管理的研究变得相对比较重要。本文详细讲解有关分布式系统管理的相关概念，内容等，希望能为分布式网络系统的使用带来便利。 关键词：分布式，管理，系统 Abstract A distributed system as one of the important software system on the network, many scholars never stop researching it. Due to people demand for the high reliability of distributed system, it makes the study of distributed system management is relatively important. The article describe in detail the related concepts of distributed system management, content and so on. We hope that we can bring convenience for the use of the distributed network system. Key words: distributed, management ,system 1.引言 分布式系统具有高度的内聚性和透明性，它与传统的网络有很大的不同，网络和分布式系统的区别主要在高层软件，更多的是操作系统，而不是硬件。分布式系统的基本特征主要有以下两方面：一个分布式系统是由一组网络连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。由基本的分布式系统定义，我们可以知道，对分布式系统的管理是保证计算机通信可靠性的前提。本文将就分布式的系统管理进行相关的介绍，旨在加深人们对分布式系统管理的理解。 2.分布式系统管理的概念 首先，我们要了解什么是系统管理？从时间和空间两方面进行分析得出，系统管理是系统管理者在管理环境中，通过管理平台运行管理应用，从而控制系统正常运行的一系列活动。那么，究竟什么是分布式系统的管理呢？通过反复的研究，我们得出以下比较全面的概念：系统管理员通过网络各节点上独立的操作系统和全在系统集成的操作环境中，运行管理应用，对系统资源（用户，任务，硬件，软件，网络）进行分布式控制，从而保证系统正常运行，并能充分发挥分布
一、何为分布式数据库系统？一个分布式数据库系统有哪些特点？ 答案：分布式数据库系统通俗地说，是物理上分散而逻辑上集中的数据库系统。分布式数据库系统使用计算机网络将地理位置分散而管理和控制又需要不同程度集中的多个逻辑单位连接起来，共同组成一个统一的数据库系统。因此，分布式数据库系统可以看成是计算机网络与数据库系统的有机结合。一个分布式数据库系统具有如下特点： 物理分布性，即分布式数据库系统中的数据不是存储在一个站点上，而是分散存储在由计算机网络连接起来的多个站点上，而且这种分散存储对用户来说是感觉不到的。 逻辑整体性，分布式数据库系统中的数据物理上是分散在各个站点中，但这些分散的数据逻辑上却构成一个整体，它们被分布式数据库系统的所有用户共享，并由一个分布式数据库管理系统统一管理，它使得“分布”对用户来说是透明的。 站点自治性，也称为场地自治性，各站点上的数据由本地的DBMS管理，具有自治处理能力，完成本站点的应用，这是分布式数据库系统与多处理机系统的区别。 另外，由以上三个分布式数据库系统的基本特点还可以导出它的其它特点，即：数据分布透明性、集中与自治相结合的控制机制、存在适当的数据冗余度、事务管理的分布性。 二、简述分布式数据库的模式结构和各层模式的概念。 分布式数据库是多层的，国分为四层： 全局外层：全局外模式，是全局应用的用户视图，所以也称全局试图。它为全局概念模式的子集，表示全局应用所涉及的数据库部分。 全局概念层：全局概念模式、分片模式和分配模式 全局概念模式描述分布式数据库中全局数据的逻辑结构和数据特性，与集中式数据库中的概念模式是集中式数据库的概念视图一样，全局概念模式是分布式数据库的全局概念视图。分片模式用于说明如何放置数据库的分片部分。分布式数据库可划分为许多逻辑片，定义片段、片段与概念模式之间的映射关系。分配模式是根据选定的数据分布策略，定义各片段的物理存放站点。 局部概念层：局部概念模式是全局概念模式的子集。局部层：局部模式 局部模式是分布式数据库中关于物理数据库的描述，类同集中式数据库中的模式，但其描述的容不仅包含只局部于本站点的数据的存储描述，还包括全局数据在本站点的存储描述。 三、简述分布式数据库系统中的分布透明性，举例说明分布式数据库简单查询的 各级分布透明性问题。 分布式数据库中的分布透明性即分布独立性，指用户或用户程序使用分布式数据库如同使用集中式数据库那样，不必关心全局数据的分布情况，包括全局数据的逻辑分片情况、逻辑片段的站点位置分配情况，以及各站点上数据库的数据模型等。即全局数据的逻辑分片、片段的物理位置分配，各站点数据库的数据模型等情况对用户和用户程序透明。
海量数据下分布式数据库系统的探索与研究 摘要：当前，互联网用户规模不断扩大，这些都与互联网的快速发展有关。现 在传统的数据库已经不能满足用户的需求了。随着云计算技术的飞速发展，我国 海量数据快速增长，数据量年均增速超过50％，预计到2020年，数据总量全球 占比将达到20％，成为数据量最大、数据类型最丰富的国家之一。采用分布式数 据库可以显著提高系统的可靠性和处理效率，同时也可以提高用户的访问速度和 可用性。本文主要介绍了分布式数据库的探索与研究。 关键词：海量数据；数据库系统 1.传统数据库： 1.1 层次数据库系统。 层次模型是描述实体及其与树结构关系的数据模型。在这个结构中，每种记 录类型都由一个节点表示，并且记录类型之间的关系由节点之间的一个有向直线 段表示。每个父节点可以有多个子节点，但每个子节点只能有一个父节点。这种 结构决定了采用层次模型作为数据组织方式的层次数据库系统只能处理一对多的 实体关系。 1.2 网状数据库系统。 网状模型允许一个节点同时具有多个父节点和子节点。因此，与层次模型相比，网格结构更具通用性，可以直接描述现实世界中的实体。也可以认为层次模 型是网格模型的特例。 1.3 关系数据库系统。 关系模型是一种使用二维表结构来表示实体类型及其关系的数据模型。它的 基本假设是所有数据都表示为数学关系。关系模型数据结构简单、清晰、高度独立，是目前主流的数据库数据模型。 随着电子银行和网上银行业务的创新和扩展，数据存储层缺乏良好的可扩展性，难以应对应用层的高并发数据访问。过去，银行使用小型计算机和大型存储 等高端设备来确保数据库的可用性。在可扩展性方面，主要通过增加CPU、内存、磁盘等来提高处理能力。这种集中式的体系结构使数据库逐渐成为整个系统的瓶颈，越来越不适应海量数据对计算能力的巨大需求。互联网金融给金融业带来了 新的技术和业务挑战。大数据平台和分布式数据库解决方案的高可用性、高可靠 性和可扩展性是金融业的新技术选择。它们不仅有利于提高金融行业的业务创新 能力和用户体验，而且有利于增强自身的技术储备，以满足互联网时代的市场竞争。因此，对于银行业来说，以分布式数据库解决方案来逐步替代现有关系型数 据库成为最佳选择。 2.分布式数据库的概念： 分布式数据库系统：分布式数据库由一组数据组成，这些数据物理上分布在 计算机网络的不同节点上（也称为站点），逻辑上属于同一个系统。 （1）分布性：数据库中的数据不是存储在同一个地方，更准确地说，它不是 存储在同一台计算机存储设备中，这可以与集中数据库区别开来。 （2）逻辑整体性：这些数据在逻辑上是相互连接和集成的（逻辑上就像一个 集中的数据库）。 分布式数据库的精确定义：分布式数据库由分布在计算机网络中不同计算机
第一章 1.说明分布式系统相对于集中式系统的优点和缺点。从长远的角度看，推动分布式系统发展的主要动力 是什么？ 答：相对于集中式系统，分布式系统的优点：1）从经济上，微处理机提供了比大型主机更好的性能价格比；2）从速度上，分布式系统总的计算能力比单个大型主机更强；3）从分布上，具有固定的分布性，一些应用涉及到空间上分散的机器；4）从可靠性上，具有极强的可靠性，如果一个极强崩溃，整个系统还可以继续运行；5）从前景上，分布式操作系统的计算能力可以逐渐有所增加。 分布式系统的缺点：1）软件问题，目前分布式操作系统开发的软件太少；2）通信网络问题，一旦一个系统依赖网络，那么网络的信息丢失或饱和将会抵消我们通过建立分布式系统所获得的大部分优势；3）安全问题，数据的易于共享也容易造成对保密数据的访问。 推动分布式系统发展的主要动力：尽管分布式系统存在一些潜在的不足，但是从长远的角度看，推动分布式系统发展的主要动力是大量个人计算机的存在和人们共同工作于信息共享的需要，这种信息共享必须是以一种方便的形式进行。而不受地理或人员，数据以及机器的物理分布的影响 2.多处理机系统和多计算机系统有什么不同？ 答：共享存储器的计算机系统叫多处理机系统，不共享存储器的计算机系统为多计算机系统。它们之间的本质区别是在多处理机系统中，所有CPU共享统一的虚拟地址空间，在多计算机系统中，每个计算机有它自己的存储器。 多处理机系统分为基于总线的和基于交换的。基于总线的多处理机系统包含多个连接到一条公共总线的CPU以及一个存储器模块。基于交换的多处理机系统是把存储器划分为若干个模块，通过纵横式交换器将这些存储器模块连接到CPU上。 多计算机系统分为基于总线的和基于交换的系统。在基于总线的多计算机系统中，每个CPU都与他自身的存储器直接相连，处理器通过快速以太网这样的共享多重访问网络彼此相连。在基于交换的多计算机系统中，处理器之间消息通过互联网进行路由，而不是想基于总线的系统中那样通过广播来发送。 3.真正的分布式操作系统的主要特点是什么？ 必须有一个单一的、全局的进程间通信机制。进程管理必须处处相同。文件系统相同。使用相同的系统调用接口。 4.分布式系统的透明性包括哪几个方面，并解释透明性问题对系统和用户的重要性。 答：对于分布式系统而言，透明性是指它呈现给用户或应用程序时，就好像是一个单独是计算机系统。 具体说来，就是隐藏了多个计算机的处理过程，资源的物理分布。 具体类型：
分布式系统是建立在网络上的软件系统。由网络中的多个节点组成，作为整体向用户提供资源，对用户透明，数据文件存放于不同的存储节点上，而管理者可以任意添加或者删除节点，可以支持大规模的节点扩展以及PB级的数量存储。 [17]目前大多数分布式系统的基本架构都是基于client/server模式，架构如图2-1所示： 图2-1分布式系统的基本架构图 当前比较流行的分布式系统有GFS、Hadoop、FastDFS、Lustre、MooseFS、等等。 1)GFS（Google File System）是由Google公司开发的分布式系统，GFS的整体结构也是基于C/S结构，在数据存储方面GFS有别于以往的文件系统。在传统的存储概念上，几个G的文件可以算作一个大文件，但在GFS中，这种大小的数据文件是大量的。而且提供了一个比以往的文件体统更强的容错性能，因为系统是由大量的廉价的商业级别的机器构成，在使用中不能保证其长时间运行中完美的可靠性，所以把系统的各种部件发生错误的情况当做一种常态，而不像以往的系统将此列入特殊的故障情况。GFS文件系统由一个Master节点和多个Chunk 节点组成,。Master节点主要完成对文件系统元数据的维护工作，数据块的存储则由数量巨大的Chunk节点完成。GFS的数据读写流程是首先客户端与Master 节点通信，以获取文件的元数据信息，通过元数据信息找到存储该数据块的Chunk节点，之后同Chunk节点进行通信,完成数据的读写操作。由于GFS分布式系统是Google公司根据自身的搜索业务而设计的，所以并不具备通用性，同时主从式的系统架构存在着Master节点的性能瓶颈和单点失效问题。 2)Lustre是由SUN公司开发和维护的一个规模大、安全可靠、具备高可用性的分布式系统，该名字的由来因为该系统的设计是基于Linux和Clusters两个概念的，该分布式文件系统解决了传统文件系统处理不好的大数据存储问题，在高性
一、填空题 1．访问透明性是指对不同数据表示形式以及资源访问方式的隐藏。而位置透明是用户无法判别资源在系统中的物理位置。 2. 迁移透明性是指分布式系统中的资源移动不会影响该资源的访问方式。而复制透明是指对同一个资源存在多个副本的隐藏。 3. 一个开放的分布式系统就是根据一系列准则来提供服务，这些准则描述了所提供服务的语法和语义。 4. 集群计算系统一个突出的特征是它的同构性；它提供了最大限度的分布式透明性。可用于单个程序在多台计算机上并行地运行。 5. 网格计算系统具有高度的异构性：其硬件、操作系统、网络、管理域和安全策略等都不尽相同。 6. 网格计算系统一个关键问题是如何把来自不同计算机组织的资源集中起来，使一组人或机构进行协调工作。 7. 分布式事务处理的四个特性是：原子性、一致性、独立性和持久性。 8. 分布式普适系统应用程序的需求归纳为三种，它们是：接受上下文的变化、促使自主合成、认可共享为默认行为。 9. 分布式系统体系结构样式很多，其最重要的有：分层体系结构；基于对象的体系结构、以数据为中心的体系结构以及基于事件的体系结构等四类。10. 客户/服务器结构的应用程序通常划分为三层，它们是：用户接口层、处理层和数据层。 11. 在结构化点对点体系结构中覆盖网络是用一个确定性的过程来构成的，这个使用最多的进程是通过一个分布式哈希表来组织进程的。 12. 超级对等体通常是维护一个索引或充当一个代理程序的结点。 13. 分布式软件体系结构主要分集中式、非集中式和各种混合形式三大类。其非集中式体系结构又分为 结构化的点对点、非结构化的点对点、超级对等体 三种。 14. 实现软件自适应的基本技术分为要点分离、计算 映像和基于组件的设计三种类型。 15. 分布式的自主系统指的是自我管理、自我恢复、 自我配置和自我优化等各种自适应性。 16. 一个线程独立地执行它自己的程序代码。线程系 统一般只维护用来让多个线程共享CPU所必需的最 少量信息。 17. 有两种实现线程线程包的基本方法：一是可以构 造一个完全在用户模式下执行的线程；二是由内核 来掌管线程并进行调度。 18. 分布式系统中的多线程通常有：多线程用户和多 线程服务器两大类型。而以分发器/工作者模型组织 起来的多线程服务器是最为流行的一种。 19. 虚拟化可采用两种方法，一是构建一个运行时系 统，提供一套抽象指令集来执行程序。二是提供虚 拟机监视器。 20. 在服务器的组织结构中，迭代服务器是自己处理 请求，将响应返回给客户；而并发服务器将请求传 递给某个独立线程或其他进程来处理。 21. 服务器集群在逻辑上由三层组成，第一层是逻辑 交换机；第二层是应用/计算服务；第三层是文件/ 数据库系统。 22. 在代码迁移的框架结构中，进程包含三个段，它 们是代码段、资源段和执行段三个段。 23. 进程对资源的绑定有三种类型：一是按标识符绑 定；二是按值绑定；三是按类型绑定。而三种类型 的资源对机器的绑定是未连接资源、附着连接资源 和紧固连接资源。 24. 中间件是一种应用程序，它在逻辑上位于应用层 中，但在其中包含有多种通用协议，这些协议代表 各自所在的层，独立于其他更加特别的应用。 25. 在RPC操作中，客户存根的功能是将得到的参 数打包成消息，然后将消息发送给服务器存根。 26. 所有DCE的底层编程模型都是客户-服务器模 型。而DCE本身的一部分是由分布式文件服务、目 录服务、安全服务以及分布式时间服务等构成的。 27. IDL编译器的输出包括三个文件，它们是头文件、 客户存根和服务器存根。 28. 在面向消息的通信中，通常分为面向消息的瞬时 通信和持久通信两种机制。 29. 在面向消息的瞬时通信中，通常采用套接字接口 和消息传递接口。 30. 在面向持久的通信中，消息队列系统为持久异步 通信提供多种支持。它提供消息的中介存储能力。 31. 在消息队列系统中，队列由队列管理器来管理， 它与发送或接收消息的应用程序直接交互。 32. 在消息队列系统中，转换是由队列网络中特定结 点完成的，这些结点称为消息转换器。 33. 在面向流的通信中，数据流的传输模式有异步传 输模式、同步传输模式和等时传输模式等三种。 34. 在流与服务质量(QOS)描述中，服务质量特性指 的是数据传输所要求的比特率、创建会话的最大延 时、端到端的最大延时、最大延时抖动以及最大往 返延时等。 35. 流同步有两种类型，一种是在离散数据流与连续 数据流之间保持同步；另一种是连续数据流之间的 同步。 36. 在流同步的机制中，需要研究的两个问题是：一 个是两个流同步的基本机制；二是在网络环境下这 些机制的分布式版本。 37. 应用层多播的基本思想是结点组织成一个覆盖 网络，然后用它来传播信息给其成员。一个重要的 因素是网络路由器不在组成员中。
分布式系统概述与云计算 软件专业09-1班李天（20）指导教师：胡晓宏 摘要 随着社会的信息化和互联网的发展，分布式系统的重要性日益提高。本文将从分布式系统的产生、发展、演变谈起，并展望分布式系统的未来，并着重谈分布式系统的主要应用：云计算。 关键词：分布式系统云计算 引言 分布式计算是一门计算机科学，它研究如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，然后把这些部分分配给许多计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终的结果。 云计算是分布式计算、并行计算和网格计算的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现。其基本原理是通过使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中。（网格计算是分布式计算的一种。通过利用大量异构计算机（通常为桌面）的闲置资源（CPU、磁盘空间等），将其作为嵌入在分布式电信基础设施中的一个虚拟的计算机集群，以解决大规模的计算问题。网格计算的焦点在于支持跨管理域计算的能力，这使它与传统的计算机集群或传统的分布式计算相区别。） 概述 分布式： 分布式数据库的研究始于20世纪70年代中期。世界上第一个分布式数据库系统SDD-1 是由美国计算机公司（CCA）于1979年在DEC计算机上实现。20世纪90年代以来，分布式数据库系统进入商品化应用阶段，传统的关系数据库产品均发展成以计算机网络及多任务操作系统为核心的分布式数据库产品，同时分布式数据库逐步向客户机／服务器模式发展。
分布式系统，顾名思义，为操作系统的一种类型，是传统操作系统思想的变革。分布式操作系统安装在整个分布系统里面，其中任何一台也可以安装有自己的本地操作系统。 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。 分布式系统主要分为以下几类：分布式软件系统，分布式文件系统，分布式数据库系统。 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。 分布式文件系统具有执行远程文件存取的能力,并以透明方式对分布在网络上的文件进行管理和存取。 分布式数据库系统由分布于多个计算机结点上的若干个数据库系统组成,它提供有效的存取手段来操纵这些结点上的子数据库。分布式数据库在使用上可视为一个完整的数据库,而实际上它是分布在地理分散的各个结点上。当然,分布在各个结点上的子数据库在逻辑上是相关的。 分布式程序设计语言用于编写运行于分布式计算机系统上的分布式程序。一个分布式程序由若干个可以独立执行的程序模块组成,它们分布于一个分布式处理系统的多台计算机上被同时执行。它与集中式的程序设计语言相比有三个特点：分布性、通信性和稳健性。 分布式数据库系统是由若干个站集合而成。这些站又称为节点，它们在通讯网络中联接在一起，每个节点都是一个独立的数据库系统，它们都拥有各自的数据库、中央处理机、终端，以及各自的局部数据库管理系统。因此分布式数据库系统可以看作是一系列集中式数据库系统的联合。它们在逻辑上属于同一系统，但在物理结构上是分布式的。 1.分布式数据库系统发展其原因 （1）它可以解决组织机构分散而数据需要相互联系的问题。比如银行系统，总行与各分行处于不同的城市或城市中的各个地区，在业务上它们需要处理各自的数据，也需要彼此之间的交换和处理，这就需要分布式的系统。 （2）如果一个组织机构需要增加新的相对自主的组织单位来扩充机构，则分布式数据库系统可以在对当前机构影响最小的情况下进行扩充。 （3）均衡负载的需要。数据的分解采用使局部应用达到最大，这使得各处理机之间的相互干扰降到最低。负载在各处理机之间分担，可以避免临界瓶颈。
关于分布式系统复习题与参考答案 一、填空题(每题n分,答错个扣分,全错全扣g，共计m分) 1．访问透明性是指对不同数据表示形式以及资源访问方式的隐藏。而位置透明是用户无法判别资源在系统中的物理位置。 2. 迁移透明性是指分布式系统中的资源移动不会影响该资源的访问方式。而复制透明是指对同一个资源存在多个副本的隐藏。 3. 一个开放的分布式系统就是根据一系列准则来提供服务，这些准则描述了所提供服务的语法和语义。 4. 集群计算系统一个突出的特征是它的同构性；它提供了最大限度的分布式透明性。可用于单个程序在多台计算机上并行地运行。 5. 网格计算系统具有高度的异构性：其硬件、操作系统、网络、管理域和安全策略等都不尽相同。 6. 网格计算系统一个关键问题是如何把来自不同计算机组织的资源集中起来，使一组人或机构进行协调工作。 7. 分布式事务处理的四个特性是：原子性、一致性、独立性和持久性。 8. 分布式普适系统应用程序的需求归纳为三种，它们是：接受上下文的变化、促使自主合成、认可共享为默认行为。 9. 分布式系统体系结构样式很多，其最重要的有：分层体系结构；基于对象的体系结构、以数据为中心的体系结构以及基于事件的体系结构等四类。 10. 客户/服务器结构的应用程序通常划分为三层，它们是：用户接口层、处理层和数据层。 11. 在结构化点对点体系结构中覆盖网络是用一个确定性的过程来构成的，这个使用最多的进程是通过一个分布式哈希表来组织进程的。 12. 超级对等体通常是维护一个索引或充当一个代理程序的结点。 13. 分布式软件体系结构主要分集中式、非集中式和各种混合形式三大类。其非集中式体系结构又分为结构化的点对点、非结构化的点对点、超级对等体三种。 14. 实现软件自适应的基本技术分为要点分离、计算映像和基于组件的设计三种类型。 15. 分布式的自主系统指的是自我管理、自我恢复、自我配置和自我优化等各种自适应性。 16. 一个线程独立地执行它自己的程序代码。线程系统一般只维护用来让多个线程共享CPU 所必需的最少量信息。 17. 有两种实现线程线程包的基本方法：一是可以构造一个完全在用户模式下执行的线程；二是由内核来掌管线程并进行调度。 18. 分布式系统中的多线程通常有：多线程用户和多线程服务器两大类型。而以分发器/工作者模型组织起来的多线程服务器是最为流行的一种。 19. 虚拟化可采用两种方法，一是构建一个运行时系统，提供一套抽象指令集来执行程序。二是提供虚拟机监视器。 20. 在服务器的组织结构中，迭代服务器是自己处理请求，将响应返回给客户；而并发服务器将请求传递给某个独立线程或其他进程来处理。 21. 服务器集群在逻辑上由三层组成，第一层是逻辑交换机；第二层是应用/计算服务；第三层是文件/数据库系统。 22. 在代码迁移的框架结构中，进程包含三个段，它们是代码段、资源段和执行段三个段。 23. 进程对资源的绑定有三种类型：一是按标识符绑定；二是按值绑定；三是按类型绑定。而三种类型的资源对机器的绑定是未连接资源、附着连接资源和紧固连接资源。 24. 中间件是一种应用程序，它在逻辑上
1、分布式系统中的体系结构样式有那几种？并简述之。 1)分层体系结构：组件组成了不同的层，其中L i层的组件可以调用下面的层L i-1。其中的关键因素是，其控制系统是从一层到别一层的：请求是从上往下，而请求结果是从下向上。2）基于对象的体系结构：是一种很松散的组织结构。基本上每一个对象都对应一个组件，这些组件是通过过程调用机制来连接的。分层和面向对象的体系结构仍然是大型软件系统最重要的样式。 3)以数据为中心的体系结构，其发展思想：进程通信需要通过一个公用（被动或主动的）仓库。可以分成两个关键的部分:展现当前状态的中央数据结构和一个对数据进行操作的独立组件的集合 4）基于事件的体系结构，进程基本上是通过事件的抟播来通信的，事件传播还可以有选择地携带数据。基本思想是：进程发布事件，然后，中间件将确保那些订阅了这些事件的进程才接收它们，优点是进程是松散耦合的。 2、简述分布式系统设计所面临的问题及遇到的挑战。 1）：难以合理设计分配策略,在集中式系统中，所有的资源都由系统系统管理和分配，但在分布式系统中，资源属于局部工作站或个人计算机，所以调度的灵活性不如集中式系统，资源的物理分布可能与服务器的分布不匹配，某些资源可能空闲，而另外一些资源可能超载。 2）：部分失效问题：由于分布式系统通常是由若干部分组成的，各个部分由于各种各样的原因可能发生故障，如硬件故障。如果一个分布式系统不对这些故障对这些问题进行有效的处理，系统某个组成部分的故障可能导致整个系统的瘫痪。 3）性能和可靠性过分依赖于网络：由于分布式系统是建立在网络之上的，而网络本身是不可靠的，可能经常发生故障，网络故障可能导致整个系统的终止；另外，网络超负荷会导致性能下降，增加系统的响应时间。 4）缺乏统一控制：一个分布式系统的控制通常是一个典型的分散式控制，没有统一的中心控制。因此，分布式系统通常需要相应的同步机制来协调系统中各个部分的工作； 5）安全保密性问题：为了获得可扩展性，分布式系统中的许多软件接口都提供给用户，这样的开放结构对于开发人员非常有价值，担同时也为破坏者打开了方便之门挑战：设计与实现一个对用户来说是透明的且具有容错能力的分布式系统。 挑战：1. Heterogeneity异构性，包括网络、硬件、操作系统、编程语言、Implementation 组件，<中间件的作用就是隐藏这些异构，并提供一致的计算模式（模块）>，<虚拟机，编译器成虚拟机使用的code>；2. Openness 开放性：提供Services, Syntax, Semantics，合适的接口定义需要兼顾完整性和中立性，同时互操作性和便携性也是重要的，分布式系统需要flexible，即易于配置且把策略和结构分开来获得flexible；3. Security 安全性：安全性包括有效性，机密性，完整性三个要素，拒绝服务攻击和移动代码安全是两个安全方面的挑战。 4. Scalability 可扩展性（可测性），即在资源和用户增加的时候保持效率，size、geographically、administratively的scaleble。要求分散（分布式）算法，没有机器有系统状态的完整信息，机器做决定仅仅是取决于本地信息，一个机器的错误不会毁掉整个算法，没有统一时序。 5. Failure Handling 错误处理。 6. Concurrency 协力，一致（并发？） 7. Transparency 透明度 3、简述远程过程调用的步骤。 Client端:1)发送远程过程调用的消息(以消息包形式)给远程的server端;2) 等待, 直到收到server端对该请求的回复;3) 一旦接收到来自server端的返回执行结果, 就继续执行后面的程序.Server端:1) 倾听状态, 等待client端发送过程调用消息;2)一旦接收到过程调用消息, server就抽取参数并分析它, 然后执行所请求的过程;3)将执行结果以消息包形式回送给
分布式系统复习题库及答案 1、计算机系统的硬件异构性、软件异构性主要表现在哪几方面？ 参考答案： 计算机系统的硬件异构性主要有三个方面的表现，即： ①计算机的指令系统不同。这意味着一种机器上的程序模块不能在另一种不兼容的机器上执行，很显然，一种机器上的可执行代码程序不能在另一种不兼容的机器上执行。 ②数据表示方法不同。例如不同类型的计算机虽然都是按字节编址的，但是高字节和低字节的规定可能恰好相反。浮点数的表示方法也常常不一样。 ③机器的配置不同。尽管机器的类型可能相同，其硬件配置也可以互不兼容。 计算机系统的软件异构性包括操作系统异构性和程序设计语言异构性。 操作系统异构性的三个主要表现方面为： ①操作系统所提供的功能可能大不相同。例如，不同的操作系统至少提供了不同的命令集。 ②操作系统所提供的系统调用在语法、语义和功能方面也不相同。 ③文件系统不同。 程序设计语言的异构性表现在不同的程序设计语言用不同方法在文件中存储数据。 2、由于分布计算系统包含多个（可能是不同种类的）分散的、自治的处理资源，要想把它们组织成一个整体，最有效地完成一个共同的任务，做到这一点比起传统的集中式的单机系统要困难得多，需要解决很多新问题。这些问题主要表现在哪些方面？ 参考答案： ①资源的多重性带来的问题。由于处理资源的多重性，分布计算系统可能产生的差错类型和次数都比集中式单机系统多。最明显的一个例子是部分失效问题：系统中某一个处理资源出现故障而其他计算机尚不知道，但单机系统任何一部分出现故障时将停止整个计算。另一个例子是多副本信息一致性问题。可见，资源多重性使得差错处理和恢复问题变得很复杂。资源多重性还给系统资源管理带来新的困难。 ②资源的分散性带来的问题。在分布计算系统中，系统资源在地理上是分散的。由于进程之间的通信采用的是报文传递的方式进行的，通信将产生不可预测的、有时是巨大的延迟，特别是在远程网络所组成的分布计算系统中更是这样。例如使用卫星通信会产生270毫秒的延迟。在分布计算系统中，系统的状态信息分布在各个分散的节点上。分布式的状态信息和不可预知的报文延迟使得系统的控制和同步问题变得很复杂，要想及时地、完整地搜集到系统各方面的信息是很困难的，从而使处理机进行最佳调度相当困难。 ③系统的异构性带来的问题。在异构性分布计算系统中，由于各种不同资源（特别是计算机和网络）的数据表示和编码、控制方式等均不相同，这样一来就产生了翻译、命名、保护和共享等新问题。 由于上述原因，分布计算系统的研制，特别是软件的验证、调试、测量和维护问题变得很复杂。这些正是分布计算系统研制者要解决的主要问题。 3、分布式计算系统具有透明性时，系统有什么主要优点？ 参考答案： 系统具有透明性时有以下一些优点： ①使软件的研制变得容易，因为访问资源的方法只有一种，软件的功能与其位置无关。 ②系统的某些资源变动时不影响或较少影响应用软件。
简答题 1、典型的分布式控制系统主要包括哪几个部分？ 一个典型的DCS系统包括四大部分组成：至少一个现场控制站(完成系统的运算处理控制)，至少一个操作员站(完成人机界面功能、供操作员操作监视)，一台工程师站（用于离线组态、’。也可以利用一台操作员站兼做工程师站）’和一条通信系统 2、分布式都有哪几种冗余结构？各有什么优缺点？为什么要采用冗余结构？ 1)分布式控制有两种冗余结构，一种是整体式冗余结构，另一种是分离式冗余结构。 2)整体式系统是由早期单回路调节器和PLC组成，因本身有操作器，常采用仪表盘 备用方式；分离式冗余结构常采用多重化冗余结构：配备冷备用数据库，操作器热 备用，CRT远程遥控备用等。整体式冗余结构可以实现完全与系统分离备用，系 统受干扰较小，但是系统成本较高，自动化水平较低；分离式冗余结构可以选择重 要部件备用，投资较小。 3)分布式控制系统是实时在线控制系统，搞可靠性是评价分布式控制系统的主要指 标，通常要求MTBF达到99.9999%以上，就必须对系统采用冷备用，热备用等方 式。通常通信系统全部冗余，控制站中主控部件热备用，电源N+1:N热备用，子 模件和端子板N+1:N冷备用。 3、简述最小拍控制系统的特点。 1)若参数不变，可以实现时间最优控制； 2)本质是开环控制； 3)加反馈可实现闭环最优控制。 4、为什么说分布式控制是递阶控制系统？ 1)分布式控制系统具有以下特点： 2)网络结构，将各个子系统通过总线连接起来； 3)分层结构，有工程师站，操作站和控制站等构成； 4)主从结构，集中操作、分散控制，控制站内部又分主从部件。 5)基于以上三点，分布式控制系统是递阶控制系统。 5、人机界面的要求主要包括哪些内容？ 人机接口主要是CRT的操作站。对他们主要要求是环境要求，输入特性和图形特性的要求； 1)化境要求首先指人机接口设备对环境的要求：有耐冲击和振动的特性；环境要求的 第二部分是对供电的要求，它包括供电电压等级、类型和容量及允许的极限值等，也涉及到供电方式，冗余配置等内容；环境要求的第三部分是对互联设备的通信距 离限制； 2)输入特性的改善使操作员的操作内容和方式发生根本变化； 3)图形特性是人机接口的重要特性：采用图形用户界面（GUI）、图形处理器（GP） 和图形缓冲（GB）使人机接口的图形特性得到极大的提高。 人机接口的性能取决于所采用的硬件设备和软件系统。采用多任务操作系统、关系数据库、高速数据查询语言及X窗口技术，使得操作人员可以很方便的监视和错做生产过程，使得控制工程师可以方便的组态和编程，使维护工程师能及时发现故障并正确处理。 6、报警的定义？ 答： 7. 分布式控制系统为什么采用现场总线控制力式? 采用现场总线控制方式具有如下优点： —20模拟仪表通讯的瓶颈现象：将传统的通讯是单向的模拟信号转变为双向①消除4mA