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 l
2、inked 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
3、管理系统、行政办公系统、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
4、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
5、,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 or a client c
6、heck forms as they are being filled,1.5,An example of dividing 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:Net
7、work 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 。 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
8、 数据共享 vs 数据保密,小结,Distributed systems are everywhere Internet, intranet, wireless networks. Resource 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
9、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 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
10、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),
11、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 Service Web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
12、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
13、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
14、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”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,
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