分布式计算环境chapter1绪论.ppt
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1、分布计算环境,邹华 北京邮电大学网络技术研究院 2012.9,Chapter 1 Introduction,主要内容,分布式系统及其挑战 什么是分布式计算?什么是分布计算环境?分布计算技术的发展历程 课程简介,主要内容,分布式系统及其挑战 什么是分布式计算?什么是分布计算环境 分布计算技术的发展历程 课程简介,什么是分布式系统?,A collection of independent computers that appears to its users as a single coherent system.A collection of autonomous computers linke
2、d by a network,with software designed to produce an integrated computing facility.the system software runs on a loosely integrated group of cooperating processors linked by a network.在 网 络 计 算 平台 上 开 发、部 署、管 理 和 维 护 以 资 源 共 享 和 协 同 工 作 为 主 要 应 用 目 标 的 分 布 式 应 用 系 统。,分布式系统举例,分布式系统到处可见校园的图书管理系统、行政办公系统
3、、智能网系统、ATM系统、Web、PSTN、GSM甚至毕设参与开发的系统不同的系统会在多个方面有差别,如从规模上:LAN、WAN从行业上:银行网络(ATM)电信网络(IP Phone)从技术上:WWW、WAP、宽带网从边界上:Internet、Intranet从协议上:TCP/IP在IT领域,目前特别关注以IP为核心实现的网络环境、互联网环境、Web环境,分布式系统的主要特征,包含任意个数的系统进程和用户进程体系结构模块化,它由数目可变的多个处理部件组成通过共享通信结构上的报文传递进行通信,进程之间的报文传送存在延迟且延迟时间可变实行某种全系统范围的控制,以便提供动态的进程间的合作和运行时间的
4、管理不同系统有着不同的控制程度,分布式系统的挑战,一般,分布式系统需要支持以下特性资源共享开放性并发性可伸缩性容错性透明性,资源共享,一旦授权,可以访问环境中的任何资源:硬件(e.g.printer,scanner,camera)、软件(服务)、数据(file,database,web page)相关技术例:资源管理器控制资源的访问 提供命名机制 控制并发访问,开放性,新共享资源添加并被各种客户程序使用的程度支持异构资源的添加和使用相关技术例提供统一的通信机制发布访问共享资源的接口虚拟化技术,并发性,分布系统中的各个组成部分可以在并发的过程中被执行,如:多个用户同时访问应用程序多个服务进程同时
5、运行,相互协作分布系统中的各个进程可以并发访问、更新共享的资源 相关技术例并发控制,可伸缩性,在资源和用户数较大增长的情况下,系统性能仍能维持原状。利用网络环境可以为更多的用户服务、而且响应更快通常通过增加 更多/更快的处理器、更可靠、更完善的服务实现当环境增长时,系统组成部分不必改变,所设计的各个组成部分应当便于系统的伸缩模块化,Scaling Techniques(1),The difference between letting:a server ora client check forms as they are being filled,1.5,An example of divid
6、ing the DNS name space into zones.,Scaling Techniques(2),容错性,错误发生时,系统能够继续工作的能力硬件、软件、网络发生错误的不可避免性相关技术恢复 Recovery如:数据库的Roll back冗余 Redundancy如:IP route,replicated name table of DNS,透明性,网络环境对于用户和应用程序而言,应该是一个整体,而不是一个互相协作的简单的构件集合Sun:Network is computer透明性具有多重的内容访问透明性位置透明性并发透明性副本透明性 故障透明性 迁移透明性性能透明性伸缩透明性。
7、相关技术繁多,连接不同的系统、不同的机构团体通过互连和互操作提高系统的协作能力通过并行处理、负载平衡等提高系统的性能通过复制技术提高系统的可靠性和可用性通过模块化技术提高系统的可伸缩性通过动态配置和重新配置功能提高系统的可扩展性通过资源共享提高系统的性能价格比.,分布式系统的优势,分布式系统的(潜在)问题,软件需求:适合的操作系统、分布计算环境、程序设计语言及应用设计方法 通信网络:信息丢失、恢复、网络过载.安全问题 数据共享 vs 数据保密,小结,Distributed systems are everywhere Internet,intranet,wireless networks.Re
8、source sharing is the main motivating factor for constructing distribute systems.分布式系统比想象的要复杂:异构环境下的应用互操作问题 系统管理问题 系统安全问题透明性支持问题,主要内容,分布式系统及其挑战 什么是分布式计算?什么是分布计算环境 分布计算技术的发展历程 课程简介,什么是分布式计算?,简单地说,分布式计算是两个或多个软件共享信息、协同工作(的过程)。这些软件既可以在同一台计算机上运行,也可在通过网络连起来的几台不同机器上运行。多个进程两种典型的应用途径将分布式软件系统看作直接反映了现实世界中的分布性
9、用于改进某些应用程序的运行性能分布计算技术是构造分布式系统的基础,并行计算和分布计算,并行计算突出的是时间上的同步性:同时进行计算分布计算突出的是空间上的分布性:计算在不同的位置进行分布式计算在很多情况下也是并行计算:在网络的不同位置同时进行两者之间有交叉的技术,如单一系统映像、容错、网络技术。分布系统也可以用来做粗粒度的并行计算,主要内容,分布式系统及其挑战 什么是分布式计算?什么是分布计算环境 分布计算技术的发展历程 课程简介,分布计算环境,分布计算环境提供了不同软、硬件平台资源共享和互操作的有效手段,使得分布式计算可以比较方便地得以实现,从而分布式系统可以比较方便地得以构造方便分布式系统
10、的构建:设计、实现、部署、维护分布式计算环境本身实际上也是分布式系统分布式计算环境构造技术基础分布在网络上的程序之间的互操作技术目录技术、负载平衡技术、容错技术、事务管理技术、安全技术,技术路线(1),理想的技术路线(80年代学术界普遍追求的目标)试图在互连的计算机硬件上部署全新的分布式操作系统,全面管理系统中各自独立的计算机,呈现给用户单一的系统视图。,技术路线(2),现实的技术路线(90年代工业界普遍遵守的路线)在网络计算平台上部署分布计算环境提供开发工具和公共服务支持分布式应用资源共享和协同工作,Distributed Computing Environment,多类分布计算环境,面向不
11、同的软件实现技术或目标应用场合,有不同的分布计算环境过程调用:DCE(RPC)面向对象:CORBA、DCOM、EJB、ICE、Spring面向服务:Web ServiceWeb环境下:Web 1.0、Web 2.0面向资源整合:网格计算、云计算、P2P,主要内容,分布式系统及其挑战 什么是分布式计算?什么是分布计算环境 分布计算技术的发展历程 课程简介,分布计算技术的发展历程,经典的C/S技术 面向过程的远程过程调用技术 面向对象的分布计算技术 面向构件的分布计算技术 基于人工智能的代理技术 面向Web的分布计算技术 面向资源整合的分布计算技术,分布计算技术的发展历程,经典的C/S技术 面向过
12、程的远程过程调用技术 面向对象的分布计算技术 面向构件的分布计算技术 基于人工智能的代理技术 面向Web的分布计算技术 面向资源整合的分布计算技术,C/S模式的基本形式,强调客户端与服务端的分离广义上来讲,函数的调用与实现也属于Client/Server关系,客户/服务器模式的层概念,传统两层C/S模式 三层C/S模式 N层 C/S 模式,传统两层C/S模式,两层模式的特点,特点 请求应答方式 以消息交换作为通信方式 服务集中于特定Server客户端与服务端分离带来的好处数据独立性(客户端)平台无关性一定程度上的可扩充性、安全性、可靠性等,2层=3层=N层结构,2层结构存在很多缺陷:客户端的负
13、担仍比较重仍然需要客户端进行较复杂的数据处理客户端的可移植性不好处理复杂必然牵涉更多的移植性问题每个客户端上都要安装数据库驱动程序系统的可维护性不好客户端包含过多的商业逻辑商业逻辑与人机交互界面交织在一起数据的安全性需求:需要更合理的工作分配3层或多层结构,三层C/S结构,层的概念(TIERS):在客户/服务器意义上,一个层就代表一个具有定义好的特定功能平台,一个平台是一个计算机软件和硬件的组合,本图实际上是一个B/S 结构,三层(多层)结构的主要优点,更合理的分配任务,层次清晰,管理和维护相对简单。使“胖客户”变成“瘦”客户;客户端只需把精力集中在人机界面上。前例的浏览器是纯粹意义上的“瘦”
14、客户,也叫做B/S模式中间业务逻辑层包含了大量的供客户端程序调用的业务逻辑规则(被用户共享),可随具体业务的变化而改变,大大提高系统的可伸缩性。,三层(多层)结构的主要优点(续),使中间层的业务逻辑处理与数据层的业务数据紧密结合在一起,可以提高系统的性能。数据服务层主要提供对数据库进行各种操作的方法,系统的安全性提高。大量的中间层分布计算环境提供丰富的系统级服务,使得开发人员可以以更少的工作量开发出更复杂、可靠、高效的软件系统。,N层结构,在3层结构中,客户层和数据层已被严格定义,但中间层并未明确定义。中间层可以包括所有与应用程序的界面和持久数据存储无关的处理。假定将中间层划分成许多服务程序是
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