中国科学技术大学：《高级操作系统 Advanced Operating System》课程PPT教学课件（分布式系统设计）分布式程序设计（主讲：熊焰）

第六章分布式程序设计 ·分布式程序设计的特点 ·分布式进程 ·分布式进程迁移

第六章 分布式程序设计 ⚫ 分布式程序设计的特点 ⚫ 分布式进程 ⚫ 分布式进程迁移

6.1分布式程序设计的特点 分布式程序设计的特点 在分布式计算机系统出现后，为了应用这种系统，在 七十年代后期提出了分布式程序设计的概念，即设计 运行于分布式计算机系统上的分布式程序 。 ● 分布式程序设计有三个特点：分布性、通信性和鲁棒 性。 一 个分布式程序由若干可以独立执行的程序模块组成，这些 程序模块分布子一个分布式计算机系统中若干台计算机上同 时执行。 分布于各台计算机上的程序模块是相互关联的，它们在执行 中需要交换数据（即通信）。只有通过通信，各程序模块才 能协调执行，以完成一个共同的计算任务 。 此外，进行分布式程序设计时，还常常要考虑鲁棒性，当某 几台计算机发生故障时，程序仍可以执行下去

6.1 分布式程序设计的特点 分布式程序设计的特点 ⚫ 在分布式计算机系统出现后，为了应用这种系统，在 七十年代后期提出了分布式程序设计的概念，即设计 运行于分布式计算机系统上的分布式程序。 ⚫ 分布式程序设计有三个特点：分布性、通信性和鲁棒 性。 ⚫ 一个分布式程序由若干可以独立执行的程序模块组成，这些 程序模块分布于一个分布式计算机系统中若干台计算机上同 时执行。 ⚫ 分布于各台计算机上的程序模块是相互关联的，它们在执行 中需要交换数据（即通信）。只有通过通信，各程序模块才 能协调执行，以完成一个共同的计算任务。 ⚫ 此外，进行分布式程序设计时，还常常要考虑鲁棒性，当某 几台计算机发生故障时，程序仍可以执行下去

6.1分布式程序设计的特点 分布式程序设计语言 。为了进行分布式程序设计，必须提供分布式程序设计 语言。 。分布式程序设计语言和其它程序设计语言的主要区别： 它具有程序分布和通信的功能。有时它还具有便于实 现鲁棒性的一些功能 一般来说，一种顺序程序设计语言或并发程序设计语 言，增加了分布和通信功能后，就可以成为分布式程 序设计语言了

6.1 分布式程序设计的特点 分布式程序设计语言 ⚫ 为了进行分布式程序设计，必须提供分布式程序设计 语言。 ⚫ 分布式程序设计语言和其它程序设计语言的主要区别： 它具有程序分布和通信的功能。有时它还具有便于实 现鲁棒性的一些功能。 ⚫ 一般来说，一种顺序程序设计语言或并发程序设计语 言,增加了分布和通信功能后，就可以成为分布式程 序设计语言了

6.1分布式程序设计的特点 分布式程序 。分布式功能可使程序分为若干个可独立执行的程序模块。 。这些程序模块的产生方式： 。可以在程序开始执行前就按要求分布于各台计算机上， ● 也可以在程序执行过程中逐个产生出来，即开始执行时只有一个 程序模块，它在执行中不断产生出新的程序模块，被产生的程序 模块在执行中又可以产生程序模块。 ● 由于不同的程序模块是在不同的计算机上执行的，故它们之间 不能有共享数据或公用变量。程序模块之间的数据交换只能依 靠通信。分布式程序设计的通信功能就是用来实现程序模块间 的数据交换的。 ·目前已有十几种分布式程序设计语言的建议

6.1 分布式程序设计的特点 分布式程序 ⚫ 分布式功能可使程序分为若干个可独立执行的程序模块。 ⚫ 这些程序模块的产生方式： ⚫ 可以在程序开始执行前就按要求分布于各台计算机上， ⚫ 也可以在程序执行过程中逐个产生出来，即开始执行时只有一个 程序模块，它在执行中不断产生出新的程序模块，被产生的程序 模块在执行中又可以产生程序模块。 ⚫ 由于不同的程序模块是在不同的计算机上执行的，故它们之间 不能有共享数据或公用变量。程序模块之间的数据交换只能依 靠通信。分布式程序设计的通信功能就是用来实现程序模块间 的数据交换的。 ⚫ 目前已有十几种分布式程序设计语言的建议

6.2分布式进程 基于Pascal的分布式程序设计语言 。汉森于1978年提出了分布式进程的概念。它将并发 PASCAL语言作了一些修改，并增加了分布式进程的概 念，从而构成了一个分布式程序设计语言。 分布式进程是分布于系统的若干台计算机上的进程， 它们之间没有公用变量。 一个程序是由数量固定的若干分布式进程组成，它们 同时被启动，并行地在各台计算机上执行

6.2 分布式进程 基于Pascal的分布式程序设计语言 ⚫ 汉森于1978年提出了分布式进程的概念。它将并发 PASCAL语言作了一些修改，并增加了分布式进程的概 念，从而构成了一个分布式程序设计语言。 ⚫ 分布式进程是分布于系统的若干台计算机上的进程， 它们之间没有公用变量。 ⚫ 一个程序是由数量固定的若干分布式进程组成，它们 同时被启动，并行地在各台计算机上执行

6.2分布式进程 进程定义 一个进程定义了自己的变量、公用过程和初始 语句序列： Process(进程名) ● 一个进程执行两类操作：执行初始语句序列和 由其它进程提出的外需求（即调用它定义的公 用过程)

6.2 分布式进程 进程定义 ⚫ 一个进程定义了自己的变量、公用过程和初始 语句序列： Process（进程名） ⚫ 一个进程执行两类操作：执行初始语句序列和 由其它进程提出的外需求（即调用它定义的公 用过程）

6.2分布式进程 分布式进程的执行 一个进程被启动后， 1)先执行初始语句序列，直至执行完毕。 2)在进程执行中因为等待某个条件而暂时不能执行下去时，如果 有外需求，它就执行相应的公用过程。当此过程执行完毕或执行 到等待某个条件而暂时不能继续执行时，它或者去执行初始语句 序列，或者执行另一个外需求的过程。 一个进程在执行初始语句序列或某个过程时，总是连续地执行下 去，除非它因为等待某个条件而暂时不能继续执行下去，或者它 向其它进程提出了过程调用。 当一个进程由于上述原因不能执行语句序列或某个过程时，它就 可以接收其它进程的需求，执行相应的一个过程。因此，一个进 程从执行某一个过程转向另一个过程，这不是由时钟来控制的， 而是由程序本身的执行来确定的

6.2 分布式进程 分布式进程的执行 ⚫ 一个进程被启动后， 1）先执行初始语句序列，直至执行完毕。 2）在进程执行中因为等待某个条件而暂时不能执行下去时，如果 有外需求，它就执行相应的公用过程。当此过程执行完毕或执行 到等待某个条件而暂时不能继续执行时，它或者去执行初始语句 序列，或者执行另一个外需求的过程。 ⚫ 一个进程在执行初始语句序列或某个过程时，总是连续地执行下 去，除非它因为等待某个条件而暂时不能继续执行下去，或者它 向其它进程提出了过程调用。 ⚫ 当一个进程由于上述原因不能执行语句序列或某个过程时，它就 可以接收其它进程的需求，执行相应的一个过程。因此，一个进 程从执行某一个过程转向另一个过程，这不是由时钟来控制的， 而是由程序本身的执行来确定的

因此，一个分布式进程的执行过程可用下图来 表示： 进程 进程 A 启动 启动 执行初始语句 序列↓ 等待条件 等待条件 C：一 c 它进程 它进程 调用 调用 执行被调用 执行被调用 过程 过程 调用它进程的 过程 它进程 条件C成立 调用 继续 执行被调用 执寺 过程 它进程被调用过程 执行完华 (a) 条件C成立 继续 执寺 (b) (a)简单情况 (b)复杂情况

⚫ 因此，一个分布式进程的执行过程可用下图来 表示： 执行初始语句 序列 进 程 A 启动 等待条件 C 它 进 程 调用 执行被调用 过程 条件C成立 继 续 执行 （a) (b) 进 程 A 启动 等待条件 C 它 进 程 调用 执行被调用 过程 条件C成立 继 续 执行 调 用它进 程的 过程 执行被调用 过程 它进程被调 用过程 执行完毕 它 进 程 调用 (a)简单情况 （b) 复杂情况

6.2分布式进程 过程的定义： 一个进程可以定义若干个过程。一个过程定义了它的 输入输出参量、局部变量和语句序列： ProC(#) ·当执行一个过程时，相应的语句序列就被执行

6.2 分布式进程 过程的定义: ⚫ 一个进程可以定义若干个过程。一个过程定义了它的 输入输出参量、局部变量和语句序列： Proc（#） ⚫ 当执行一个过程时，相应的语句序列就被执行

6.2分布式进程 过程的调用 一个进程可用call语句来调用另一个进程所定义的过程，例如 进程p可以用以下形式的call语句来调用进程Q定义的过程R: calQ.R(，变量) 在进程Q开始执行过程R时，call语句中表达式的值就赋给了输 入参量。当过程执行完毕后，输出参量的值就赋给了cll语句中 的变量 ·实现上述过程调用时， 1)调用进程先要将输入参量的值传给被调用者， 2)过程执行完毕后，被调用者要将输出参量的值送回给调用者。 所以，一次过程调用要两次通信才能实现

6.2 分布式进程 过程的调用 ⚫ 一个进程可用call语句来调用另一个进程所定义的过程，例如 ⚫ 进程p可以用以下形式的call语句来调用进程Q定义的过程R： call Q.R（，变量） ⚫ 在进程Q开始执行过程R时，call语句中表达式的值就赋给了输 入参量。当过程执行完毕后，输出参量的值就赋给了call语句中 的变量 ⚫ 实现上述过程调用时， 1）调用进程先要将输入参量的值传给被调用者， 2）过程执行完毕后，被调用者要将输出参量的值送回给调用者。 所以，一次过程调用要两次通信才能实现