中国科学技术大学：《高级操作系统 Advanced Operating System》课程教学资源（PPT课件讲稿）第四章 分布式进程和处理机管理（主讲：熊焰）

第四章分布式进程和处理机管理 ■分布式系统模型 ■分布式处理机分配 分布式进程调度 ■分布式系统容错 实时分布式系统 2021/2/1 2

2021/2/1 2 第四章 分布式进程和处理机管理 ◼ 分布式系统模型 ◼ 分布式处理机分配 ◼ 分布式进程调度 ◼ 分布式系统容错 ◼ 实时分布式系统

第四章分布式进程和处理机管理 4.1分布式系统模型 ■模型的作用:精确地定义要建立或分析的系统 的属性和特征并提供检验这些属性的基础。不 同的模型用于说明不同的属性。 代表性模型的类型如下 数学函数型:它由一个输入域,一个输出域和 个把输入转换为输出的规则组成。一般来说, 数学函数不是一个算法。数学函数可以被分解, 也就是说,它可以用逻辑和底层函数的结合加 以说明。这样,就使得函数变成一种分层结构。 2021/2/1

2021/2/1 3 第四章 分布式进程和处理机管理 4.1 分布式系统模型 ◼ 模型的作用：精确地定义要建立或分析的系统 的属性和特征并提供检验这些属性的基础。不 同的模型用于说明不同的属性。 代表性模型的类型如下： ◼ 数学函数型：它由一个输入域，一个输出域和 一个把输入转换为输出的规则组成。一般来说， 数学函数不是一个算法。数学函数可以被分解， 也就是说，它可以用逻辑和底层函数的结合加 以说明。这样，就使得函数变成一种分层结构

第四章分布式进程和处理机管理 4.1分布式系统模型 分层的好处:它能够组织大量的数据并检查顶 层函数和它分解的许多底层互连函数间的输入 和输出的一致性。 分层的缺点:给定一个输入就产生一个输出, 但它不保存数据。 有限状态自动机(FSM):FSM是一系列 输入、一系列输出、一系列状态、一个初始状 态和一对函数,这对函数用于指定作为给定输 入结果的输出和状态转换。这个模型对于说明 2021/2/1 4

2021/2/1 4 第四章 分布式进程和处理机管理 4.1 分布式系统模型 分层的好处:它能够组织大量的数据并检查顶 层函数和它分解的许多底层互连函数间的输入 和输出的一致性。 分层的缺点：给定一个输入就产生一个输出， 但它不保存数据。 ◼ 有限状态自动机（ F S M）：F S M是一系列 输入、一系列输出、一系列状态、一个初始状 态和一对函数，这对函数用于指定作为给定输 入结果的输出和状态转换。这个模型对于说明

第四章分布式进程和处理机管理 4.1分布式系统模型 数据处理是非常理想的,原因是数据处理机的 输入、输出可以和FSM的输入、输出一一对 应,存储器中的数据可以和FSM的状态相对 应,代码可以和状态的转换相对应 它的限制在于:首先,FSM固有地串行化了 所有并发;其次,这个模型明确假设一个输入 的所有处理在下一个输入到达之前完成。 ■图模型:是一个由顶点(或节点)和边(弧或 连接)组成的有向图,它用于说明控制流和数 2021/2/1 5

2021/2/1 5 第四章 分布式进程和处理机管理 4.1 分布式系统模型 数据处理是非常理想的,原因是数据处理机的 输入、输出可以和 F S M的输入、输出一一对 应，存储器中的数据可以和 F S M的状态相对 应，代码可以和状态的转换相对应。 它的限制在于：首先， F S M固有地串行化了 所有并发；其次，这个模型明确假设一个输入 的所有处理在下一个输入到达之前完成。 ◼ 图模型：是一个由顶点（或节点）和边（弧或 连接）组成的有向图，它用于说明控制流和数

第四章分布式进程和处理机管理 4.1分布式系统模型 据流。图中的每个节点代表一个处理步骤,它 有一个或多个输入弧,一个或多个输出弧 图模型的局限性:它没有体现“状态”的概念 “状态”是从对一个输入数据集的处理中保存 下来的,用于处理后来的输入数据。 我们可以根据分布式系统中处理机组织形 式的不同,将分布式系统模型划分为工作站模 型、处理机池模型以及两者混合模型。 2021/2/1 6

2021/2/1 6 第四章 分布式进程和处理机管理 4.1 分布式系统模型 据流。图中的每个节点代表一个处理步骤，它 有一个或多个输入弧，一个或多个输出弧。 图模型的局限性:它没有体现“状态”的概念， “状态”是从对一个输入数据集的处理中保存 下来的，用于处理后来的输入数据。 我们可以根据分布式系统中处理机组织形 式的不同，将分布式系统模型划分为工作站模 型、处理机池模型以及两者混合模型

第四章分布式进程和处理机管理 4.1.1工作站模型 工作站模型非常直观:系统是分布在一幢大 楼内或一个校园内通过高速局域网(LAN)连接 起来的(如图5-1所示)工作站(高级个人电 脑)集合。在这些工作站中,有些设在办公室 内供一个用户专用,而另一些则设在公共场所 由多个用户共享。因此,在任何时刻,一个工 作站或者是因一个用户登录而繁忙(可能是暂 时的)或者是空闲的。 2021/2/1 7

2021/2/1 7 第四章 分布式进程和处理机管理 4.1.1 工作站模型 工作站模型非常直观: 系统是分布在一幢大 楼内或一个校园内通过高速局域网(LAN)连接 起来的（如图5-1所示）工作站（高级个人电 脑）集合。在这些工作站中，有些设在办公室 内供一个用户专用，而另一些则设在公共场所 由多个用户共享。因此，在任何时刻，一个工 作站或者是因一个用户登录而繁忙（可能是暂 时的）或者是空闲的

第四章分布式进程和处理机管理 4.1.1工作站模型 空闲工作站 网络 图5-1工作站模型 工作站模型的优点:清晰。系统拥有固定数量专 门用于计算的处理机资源,用户响应时间能得 到保证,每个用户都有很大的自主权。 2021/2/1 8

2021/2/1 8 第四章 分布式进程和处理机管理 4.1.1 工作站模型 图5-1 工作站模型 工作站模型的优点：清晰。系统拥有固定数量专 门用于计算的处理机资源，用户响应时间能得 到保证，每个用户都有很大的自主权

第四章分布式进程和处理机管理 4.1.2空闲工作站的利用 工作站处于空闲状态的主要原因是很多单 位都有大量的工作站,并且其中某些工作站常 常是处于空闲状态。即使在一天的使用高峰期, 仍然有多达百分之三十左右的工作站是空闲的 特别在夜晚,处于空闲状态的工作站将更多 利用空闲工作站的方法: 利用伯克利UNIX中的rsh程序: rsh machine command 2021/2/1

2021/2/1 9 第四章 分布式进程和处理机管理 4.1.2 空闲工作站的利用 工作站处于空闲状态的主要原因是很多单 位都有大量的工作站，并且其中某些工作站常 常是处于空闲状态。即使在一天的使用高峰期， 仍然有多达百分之三十左右的工作站是空闲的。 特别在夜晚，处于空闲状态的工作站将更多。 利用空闲工作站的方法： ◼ 利用伯克利UNIX中的rsh程序： rsh machine command

第四章分布式进程和处理机管理 4.1.2空闲工作站的利用 第一个参数指定要使用的工作站,第二个参数 表示在指定工作站上运行的命令。RsSh程序的 功能就是在指定机器上运行指定的命令。 虽然它被广泛使用,但是它存在几个严重 的问题: ■用户指定要使用的机器,这样,必须由用户来 寻找一台空闲的机器。 ■程序有可能是在一个通常与本地运行环境完全 不同的远程机器环境中运行 2021/2/1 10

2021/2/1 10 第四章 分布式进程和处理机管理 4.1.2 空闲工作站的利用 第一个参数指定要使用的工作站，第二个参数 表示在指定工作站上运行的命令。Rsh程序的 功能就是在指定机器上运行指定的命令。 虽然它被广泛使用，但是它存在几个严重 的问题： ◼ 用户指定要使用的机器，这样，必须由用户来 寻找一台空闲的机器。 ◼ 程序有可能是在一个通常与本地运行环境完全 不同的远程机器环境中运行

第四章分布式进程和处理机管理 4.1.2空闲工作站的利用 如果用户登录到一台正在运行其它程序的远程 机器上,那么,他或者忍受较低的速度,或者 重新寻找一台空闲的机器。 利用空闲工作站必须首先解决如下几个问 题 n怎样找到一个空闲工作站; n怎样透明地运行一个远程进程; n如果空闲工作站的主人回来重新使用它,怎么 办? 2021/2/1

2021/2/1 11 第四章 分布式进程和处理机管理 4.1.2 空闲工作站的利用 ◼ 如果用户登录到一台正在运行其它程序的远程 机器上，那么，他或者忍受较低的速度，或者 重新寻找一台空闲的机器。 利用空闲工作站必须首先解决如下几个问 题： ◼ 怎样找到一个空闲工作站； ◼ 怎样透明地运行一个远程进程； ◼ 如果空闲工作站的主人回来重新使用它，怎么 办？