分布式操作系统

章节摘录

插图：1.5.1 全互连结构在一个全互连结构中，每个站点都直接与系统中所有其他的站点相连（如图1.1所示），这种结构的基本开销很高，因为每对站点之间都必须有一条直接通信链路。但在这种环境中，站点间的消息传递非常快，因为任何两站点间的消息传递只需要经由一条通信线路就可以直达。此外，这种结构是很可靠的，因为只有在相当多的通信链路故障的情况下，才可能分割该系统。1.5.2 部分互连结构在一个部分互连结构中，有些站点间存在直接通信链路，但有些则没有，如图1.2所示。因此这种结构的基本开销比全互连结构要低，但站点间的消息传递可能经由若干中间站点，以致延缓了通信速度。例如，在图1.2中，从站点A发送消息到站点D必须经由站点B和C。此外，部分互连系统也不如全互连系统可靠，因为其中的一个通信链路出现故障就可能分割该系统。例如，在图1.2中，若从站点B到站点c的通信链路出现故障，则该系统便被分割成两个子系统，一个包括A、B、E；另一个包括C和D，而且这两个子系统中的站点彼此不再能通信。为了减少这种情况的发生，通常让每个站点至少与另外两个站点连接。例如，如果在图1.2中增加一条从站点A到站点D的通信链路，那么任何单条通信链路故障都不可能导致对该系统的分割。

前言

本书主要讨论设计和构造分布式操作系统的基本原理和典型实现技术。全书共分十五章。第一章简述分布式计算机系统的拓扑结构与计算机网络；多机操作系统的基本结构，分布式操作系统的结构模型、层次划分、控制算法、设计途径及在设计时应着重考虑的一些问题。第二章介绍分布式通信机制，包括消息传递、远程过程调用（RPC）以及基于Agent的异步分布进程通信模型。第三章讨论分布式协同处理，包括事件定序与时戳，Lomport算法、Ricart ＆ Agrawala算法和令牌传递算法，以及当协调者故障时选择新的协调者的算法。第四章介绍分布式系统中的资源管理策略，及其相关的死锁预防和死锁检测的有效方法。第五章专门讨论分布式进程管理以及处理机分配的有关问题。第六章集中讨论分布式系统中的多种任务分配与负载平衡方法，在此基础上，引入了智能型任务调度算法的模型及实现方法。第七、八章主要介绍分布式文件系统和命名服务的有关策略及分布式系统的透明性。第九章讨论分布式事务的并发控制问题，包括锁机制、两阶段提交协议及乐观并发控制方法等。第十章介绍分布式系统中的故障恢复和容错技术。第十一章结合Ivy系统讨论分布式共享内存的基本原理，重点在于一致性模型。第十二章专门介绍面向对象的分布式操作系统设计方法，讨论对象的权限和对象的同步，以及利用对象构造分布式操作系统的基本方法和步骤。第十三章通过对Mach、Chorus和Amoeba三个典型的分布式操作系统实例的分析和比较，将前面各章介绍的设计原理和方法进一步具体化。第十四章简述CORBA体系结构和中间件技术。实际上，分布式操作系统作为多机操作系统的高级表现形式，仍处于研究和发展阶段，在理论和研制方法上仍存在有待进一步解决和探索的问题，因此，在最后的第十五章提出了一种集智能型、集成化和可塑性于一体的新型分布式操作系统设计模型及其实现思路，以期加速有关的研究和探索过程。书后附有丰富的参考文献，可供有兴趣的读者进一步参阅。

书籍目录

第一章 分布式计算机系统1．1 分布式系统的特征1．1．1 资源共享1．1．2 开放性1．1．3 并发性1．1．4 容错性1．1．5 透明性1．2 分布式系统的总体评价1．2．1 优点1．2．2 不足1．3 分布式系统的结构1．4 分布式系统的资源管理1．5 分布式系统的拓扑结构1．5．1 全互连结构1．5．2 部分互连结构1．5．3 层次结构1．5．4 星形结构1．5．5 环形结构1．5．6 多存取总线结构1．5．7 环-星形结构1．5．8 有规则结构1．5．9 不规则结构1．5．10 立方体结构1．6 计算机网络1．6．1 远程网1．6．2 局域网1．6．3 网络分层结构及通信协议1．7 分布式操作系统1．7．1 多机操作系统的基本结构1．7．2 设计分布式操作系统时应考虑的问题1．7．3 构造分布式操作系统的途径1．7．4 分布式操作系统的结构模型1．7．5 分布式操作系统的层次划分1．7．6 分布式操作系统的控制和管理策略1．7．7 分布式系统与计算机网络1．7．8 分布式操作系统的设计方法1．8 小结第二章 分布式通信机制2．1 概述2．1．1 发送策略2．1．2 连接策略2．1．3 争夺处理2．1．4 保密2．2 消息传递2．2．1 消息传递原语2．2．2 同步消息传递方式的应用2．2．3 组通信2．2．4 组通信的实现2．2．5 组通信的一个实例2．3 远程过程调用2．3．1 RPC的功能2．3．2 RPC的通信模型2．3．3 RPC的结构及实现2．3．4 RPC的语义2．4 异步分布进程通信模型2．4．1 PCAP模型2．4．2 通道语法规则2．4．3 PCAP模型的基本算法及其改进2．4．4 一个层次-F通道应用2．4．5 性能分析2．5 小结第三章 分布式协同处理3．1 事件定序与时戳3．2 分布式互斥算法3．2．1 分布式互斥算法的基本假定3．2．2 集中式算法3．2．3 Lamport算法3．2．4 Ricart和Agrawala算法3．2．5 令牌传递算法3．3 选择算法3．3．1 Bully算法3．3．2 基于环结构的算法3．4 小结第四章 分布式资源管理4．1 资源共享4．1．1 数据迁移4．1．2 计算迁移4．1．3 作业迁移4．2 资源管理策略4．2．1 局部集中管理4．2．2 分散式管理4．2．3 分级式管理4．2．4 一种分散式资源管理算法4．2．5 招标算法4．3 死锁处理4．3．1 资源分配图4．3．2 进程等待图4．3．3 利用时戳预防死锁4．3．4 死锁检测方法4．3．5 集中式死锁检测方法4．3．6 层次式死锁检测方法4．4 小结第五章 分布式进程与处理机管理5．1 进程管理5．1．1 分布式进程5．1．2 分布式进程的状态与切换5．1．3 分布式进程的同步与互斥5．2 处理机管理5．2．1 处理机的状态及其转换5．2．2 处理机通信5．2．3 处理机分配与调度5．3 小结第六章 任务分配与负载平衡6．1 任务分配6．1．1 任务分配环境6．1．2 影响系统性能的因素6．1．3 基于图论的分配策略6．1．4 数学规划策略6．1．5 “合一-阈值”启发式分配算法6．1．6 一个改进的启发式算法6．1．7 基于遗传算法和模拟退火算法的任务分配策略6．1．8 基于非循环有向任务图的任务调度策略6．2 负载平衡6．2．1 概述6．2．2 负载平衡算法分类6．2．3 负载平衡算法的组成6．2．4 发送者主动算法6．2．5 接收者主动算法6．2．6 双向主动算法6．2．7 梯度模型6．2．8 接收者主动的渗透算法6．2．9 预约策略6．2．10 投标策略6．2．11 广播策略6．3 智能型任务调度算法6．3．1 任务调度中的知识及其表示6．3．2 任务调度程序的结构6．3．3 任务调度算法的实现6．4 小结第七章 分布式文件系统7．1 分布式文件系统的要求7．2 分布式文件系统的组成7．3 设计策略1．4 接口7．4．1 展开文件服务7．4．2 与UNIX的比较7．4．3 目录服务7．5 文件系统实现技术7．5．1 文件组结构7．5．2 权限和存取控制7．5．3 文件定位7．5．4 高速缓存7．6 NFS分析7．7 小结第八章 命名服务与透明性8．1 概述8．1．1 名字与属性8．1．2 命名服务系统8．1．3 命名服务的一般要求8．2 一般的命名方式8．3 分布式系统中的命名方式8．3．1 名字管理器的主要功能8．3．2 分布式系统中的命名方案8．3．3 惟一标识符和字符串名8．4 名字服务器的设计8．5 分布式系统的透明性8．5．1 透明性8．5．2 与透明性相关的几个问题8．6 实例分析8．6．1 SNS8．6．2 Internet域名系统(IDNS)8．7 小结第九章 分布式事务处理9．1 概述9．2 简单分布式事务和嵌套事务9．3 原子提交协议9．4 分布式事务的并发控制9．4．1 分布式事务的锁机制9．4．2 分布式事务中的时戳定序并发控制9．4．3 分布式事务中的乐观并发控制9．5 分布式事务的死锁9．6 带复制数据的事务9．6．1 复制事务的体系结构9．6．2 有效副本复制9．6．3 网络分割9．6．4 带验证的有效副本9．6．5 定数一致方法9．6．6 虚拟分割算法9．7 小结第十章 故障恢复与系统容错10．1 概述10．2 事务恢复10．2．1 登录10．2．2 影子版本10．2．3 恢复文件中的事务状态表及意向表表目10．2．4 事务的故障模型10．3 容错10．3．1 故障特征10．3．2 Byzantine故障10．4 分层故障屏蔽和成组故障屏蔽10．4．1 分层屏蔽10．4．2 成组故障屏蔽10．4．3 稳定存储器10．4．4 主服务器与备份服务器10．5 小结第十一章 分布式共享内存11．1 概述11．1．1 消息传递与DSM的比较11．1．2 DSM的主要处理方式11．2 设计和应用11．2．1 数据结构11．2．2 同步模型11．2．3 一致性模型11．2．4 修改问题11．2．5 颗粒性11．2．6 抖动问题11．3 有序一致性与Ivy系统11．4 自由一致性与Munin系统11．4．1 自由一致性11．4．2 Munin系统11．5 其他一致性模型11．6 小结第十二章 面向对象的分布式操作系统设计12．1 对象概念12．2 利用对象构造分布式操作系统的基本方法12．3 对象的保护域和权限12．4 对象的同步12．5 进程管理12．6 存储管理12．7 设备管理12．8 I／O管理12．9 通信管理12．10 小结第十三章 分布式操作系统实例分析13．1 Mach系统13．1．1 设计目标和主要设计特性13．1．2 Mach的主要概念13．1．3 端口、命名和保护13．1．4 任务和线程13．1．5 通信模型13．1．6 通信实现13．1．7 内存管理13．1．8 外部页面13．1．9 Mach的主要特征13．2 Chorus系统13．2．1 设计目标和主要设计特性13．2．2 Chorus的主要概念13．2．3 进程管理模型13．2．4 命名和保护13．2．5 资源的群组管理13．2．6 通信模型及其实现13．2．7 Chorus的主要特征13．3 Amoeba系统13．3．1 设计目标和主要设计特征13．3．2 保护和权限13．3．3 进程与通信13．3．4 通信实现13．3．5 Amoeba的主要特征13．4 Mach，Chorus和Amoeba三者的比较第十四章 中间件技术与CORBA体系结构14．1 中间件技术14．2 CORBA14．2．1 CORBA简述14．2．2 CORBA体系结构14．3 基于Agent和CORBA技术的分布式多媒体数据挖掘系统14．3．1 系统简介14．3．2 系统体系结构14．3．3 系统工作流程14．4 小结第十五章 新型分布式操作系统及其研制方法研究15．1 问题的提出15．2 新型分布式操作系统自动生成系统模型15．3 需要解决的关键问题参考文献

编辑推荐

《分布式操作系统》为高等学校研究生系列教材之一，是由高等教育出版社出版。

作者简介

分布式操作系统是为分布式计算机系统配置的一种操作系统。《分布式操作系统》主要介绍设计和构造分布式操作系统的基本原理和典型实现技术，内容包括：分布式计算机系统的拓扑结构，分布式操作系统的结构模型、层次划分、通信机制、事件定序、并发控制与协同处理、资源管理、进程调度、处理机分配、死锁处理、文件系统、命名与透明性、任务分配和负载共享、故障检测与容错以及分布式事务处理，分布式共享内存，CORBA体系结构与中间件技术，面向对象的分布式操作系统的设计方法等。并分析、比较了三个有代表性的分布式操作系统实例，还讨论了一种新型分布式操作系统设计模型。

《分布式操作系统》可作为高等院校高年级本科生、研究生和教师的教学用书，也可供从事分布式计算机系统体系结构、分布式操作系统、分布式数据库、分布式程序设计语言以及计算机网络等方面研究和开发的科技工作者阅读和参考。

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