高级操作系统讲义a.doc

1 高级操作系统北京邮电大学计算机学院第一章分布式计算机系统下一步的技术发展很难准确预测,我们要在网络、分布式环境下开发,需要掌握分布式计算机系统的原理,也需要了解他们的实现原理。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。分布式系统需要与集中式系统完全不同的软件。分布式计算机系统第一, 从硬件角度来讲,各个计算机都是自治的;第二,从软件角度来讲,用户将整个系统看作是一台 2 计算机。这两者都是必需的,缺一不可。分布式系统由许多独立的 CPU 组成,它们在一起工作使得整个系统看上去像一台计算机。任务分布: 把一个任务分解成多个可并行执行的子任务,分散给各场点协同完成。功能分布: 把系统的总功能划分成若干子功能,分配给各场点分别承担。分布式系统的特征 1 资源共享硬件资源、软件资源。 2 开放性可伸缩性、可移植性、互操作性; 数据是可以交换的、对外接口是公开的、系统提供统一的通信机制、提供统一的用户界面。 3 并发性同时工作没有冲突; 3 有冲突,通过相应算法解决; 并发控制; 4 容错性两个基本方法,硬件冗余、软件恢复(数据备份、日志); 5 透明性实际上比其表面要微妙得多的含糊概念之一种类含义位置透明用户不知道资源位于何处迁移透明资源可以不改名地随意移动复制透明用户不知道有多少个拷贝存在并发透明多个用户可以自动的共享资源并行透明系统活动可以在用户没有感觉的情况下并行发生分布式系统的优点 1 性能价格比高 2 速度 4 3 内在的分布性 3 可扩充性 5 可靠性 6 适用于多种环境分布式系统的不足 1 管理复杂 2 性能和可靠性依赖于网络 3 保密性差 4 应用软件少项目描述软件目前为分布式系统开发的软件还很少网络网络可能饱和和引起其它的问题安全容易造成对保密数据的访问分布式系统的资源管理 1 全集中管理方式一个资源由一个管理机制管理。 2 分担管理方式一个资源虽由几个管理机制管理, 但各分担一种管理职能。 5 3 轮流管理方式一个资源可由几个管理机制管理, 但轮流执行管理职责。 4 全分散管理方式一个资源由多个管理机制在协商—致的原则下共同管理。 6 性能比较: 基本开销: 连接系统中的各个站点要多少花费? 通信开销:从站点 A 发送信息到站点 B 需要多少时间? 可靠性: 分布式系统的拓扑结构 1 全互连结构优点: 各场点间消息传递快, 可靠性较高。缺点:开销高。 2 部分互连结构其开销比全互连结构低, 但通信速度较全互连结构慢。可靠性也相对较低。 3 层次结构通常情况下, 其中的任何中间节点故障都可能将这种结构分割成若干不相交的子树。因此,可靠性较低。 7 4 星形结构这种结构的基本开销与场点个数成正比,这种通信速度却是没有保障的, 因为中央场点可能变成瓶颈。 5 环形结构基本开销较低,但通信代价可能较高。 6 总线结构这类结构的开销同场点成正比, 通信代价也很低。 7 立方体结构计算机支持的协同工作系统( CSCW , Computer Supported Cooperative Work ) ,也是一种分布式系统。 CSCW 特点: 群体性、交互性、分布性、协同性。 8 CSCW 具体类型: (1 ) 电子邮件系统(2 ) 电子布告栏系统( BBS , Bulletin Board System ) (3 ) 群体决策支持系统(4 ) 协同编辑系统(5 ) 计算机会议系统(6 ) 协同计算机开发环境多机 OS 的基本结构主从式独立式分布式分布式 OS 分布式计算机系统(puting Systems) 是由多个分散的计算机经互连网络连结而成的计算机系统。其中各个资源单元( 物理或逻辑的) 既相互协同又高度自治。能在全系统范围内实现资源管理, 动态地进行任务分配或功能分配而且能够并行地运行分布式程序。 9 分布式操作系统是为分布式计算机系统配置的操作系统。系统任务可以在系统中任何别的处理机上运行。并提供高度的并行性和有效地同步算法和通信机制, 自动实行全系统范围的任务分配并自动调节各处理机的工作负载. 为用户提供一个方便、友善的用机环境。分布式系统与网络系统是有区别的。从操作系统的角度来看, 网络操作系统是为计算机网络配置的操作系统, 网络中的各台计算机配置各自的操作系统, 而网络操作系统把它们有机地联系起来。操作系统的形成和发展阶段: 1. 手工操作阶段每个程序员都必须亲自动手操作计算机: 装入卡片或纸带, 按电钮, 查看存储单元等。 2. 批量处理阶段用户不用与计算机直接打交道, 而是通过专门的操作员来完成作业的输入和输出。 3. 操作系统形成阶段 10 多道程序和分时系统的出现, 标志着操作系统的正式形成。 1) 多道程序设计的定义所谓多道程序设计, 是指同时把若干个作业存放在内存中, 并且同时处于执行过