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上传时间: 2011-05-05
详细说明： 前 言显然，未来对计算速度、系统可靠性和成本实效性的要求必将促使发展另外的计算机模型来替代传统的冯·诺依曼结构的计算机。随着计算机网络的出现，一个新的梦想成为可能—分布式计算。当用户需要完成任何任务时，分布式计算提供对尽可能多的计算机处理能力和数据的透明访问，同时实现高性能与高可靠性的目标。在过去的10年里，人们对分布式计算系统的兴趣迅猛增加。分布式计算的主题是多种多样的，许多研究人员正在研究有关分布式硬件结构和分布式软件设计的各方面问题以开发利用潜在的并行性和容错性。分布式计算系统（或分布式系统）多种多样并涉及不同的系统体系结构。对一些用户来说，一个分布式系统是为解决单个问题而紧密结合在一起工作的多处理机的集合。对另一些用户来说，一个分布式系统可能意味着一个由地理上分散的各自独立的处理机组成的计算机网络，这些处理机连接在一起以实现对不同资源的共享。然而，分布式系统这个词在计算机系统中被如此广泛应用以至于它的使用变得有点贬值。许多这方面的混乱来源于缺乏对物理的分布和逻辑的分布的区分。通过区分这两个概念，就可以更准确地描述一个分布式系统的属性。对于分布式系统，我们使用以下定义：一个分布式系统是一个对用户看起来像普通系统，然而运行在一系列自治处理单元（PE ）上的系统，每个处理单元有各自的物理内存空间并且消息的传输延迟不能忽略不计。在这些处理单元间有紧密的合作。系统必须支持任意数量的进程和处理单元的动态扩展。目的建立一个分布式系统的主要目的在于： ?固有的分布式应用。分布式系统以一种很自然的方式开始存在，例如，在我们的社会中，人群在地理上是分布式的并且分布式地共享信息。一方面，一个分布式数据库系统中的信息产生于不同的分支机构（子数据库），所以能够快速地完成本地访问。另一方面，系统也提供了全局视图来支持各种全局操作。 ?性能/成本。分布式系统的并行性降低了处理的瓶颈，提供了全面改进的性能，也就是说，分布式系统提供了更好的性能价格比。 ?资源共享。分布式系统能有效地支持不同位置的用户对信息和资源（硬件和软件）的共享。 ?灵活性和可扩展性。分布式系统可以增量扩展，并能方便地修改或扩展系统以适应变化的环境而无需中断其运行。 ?实用性和容错性。依靠存储单元和处理单元的多重性，分布式系统具有在系统出现故障的情况下继续运行的潜力。 ?可伸缩性。分布式系统能容易地扩大以包括更多的资源（硬件和软件）。概述和读者这本书尝试着提出了分布式系统领域的一些重要问题，包括基本概念、问题和一些可能的解决方案，可用于研究生的分布式系统设计课程，也可用于高年级本科生和研究生的高级操作系统课程。它向学生介绍了分布式系统特有的有关设计方面的一些内容。本书着重于设计的软件部分，因为大部分相应的硬件部分在许多有关计算机网络和并行计算机的教科书中都已得到很好的介绍。这本书中的所有高级设计和算法都使用建议的类CSP分布式控制描述语言（DCDL）表示（CSP代表通信顺序进程）。虽然这本书不可能覆盖分布式计算系统的所有问题，但我们的目标在于给出有关每个涉及到的问题的基本方面。我们鼓励学生通过学期项目、硕士和博士论文在这些问题上作更多的研究。我们假设学生至少熟悉一门高级程序设计语言，熟悉操作系统和计算机体系结构的基本概念以及离散数学的基础。这本书的大部分材料来自原始资料、当代文献中的研究论文和作者自己在这方面的研究成果。分布式处理的广阔题材在本书的组织上得以体现。本书共12章，大致可分成三部分：介绍和基础（第1～3章），分布式系统的各种问题（第4～11章）、以及应用（第12章）。一些相关主题没有包括进来，比如分布式实时系统和分布式系统软件。我们尽量包括足够一个学期课程的材料。内容第1章介绍一些基本概念，讨论分布式计算系统的目的，提出分布式计算系统的范围，同时还提供了本书的简介。第2章概述一般的分布式程序设计语言，介绍类CSP分布式控制描述语言（DCDL）。这个语言用于描述一些控制问题，比如并行的表示进程间的通信与同步和容错设计。附录列出了在DCDL中常用的符号。第3章正式涉及分布式系统，介绍了一些概念，如时钟、事件和状态以及描述一个分布式系统的两种方法：时空视图和交叉视图。第4章讨论对于分布式系统设计十分重要的互斥问题。互斥保证了相互冲突的并发进程能共享资源。我们还讨论了有关互斥的三个问题：选举、投标和自稳定。第5章研究分布式系统中死锁的预防与检测。分布式系统一般具有高度的资源和数据共享，在这种情况下可能导致死锁的发生。这一章讨论了几个分布式系统特有的死锁问题的解决方案。第6章研究对于分布式系统的性能至关重要的处理机间高效通信的机制。这一章研究了三种类型的通信：一对一（单播）、一对多（组播）和一对所有（广播）以及它们的性能。第7章讨论没有特别约束的处理机间的通信机制，这些约束包括自适应性、无死锁和容错性。这一章还介绍了用于不同目的的虚拟通道和虚拟网络的概念。第8章涉及分布式系统的可靠性问题。使用分布式系统的一个重要目的就是高度的可依赖性，包括可靠性、安全性和保密性。一个基本问题就是检测和处理系统中可能出现的故障。在这一章中我们研究了处理分布式系统中的节点与通信故障、拜占庭式故障和软件故障的各种方法。第9章和第10章包括分布式系统中的负载分配问题。负载分配是分布式系统的资源管理部分，它在处理机间公平透明地重新分配系统的负载，使系统的总体性能最佳。第9章研究静态负载分配，即利用预知的有关系统的知识做出负载分配的决策，而且负载在运行期间不能重新分配。第10章涉及动态负载分配算法，即利用（至少部分地利用）系统状态信息（节点上的负载）来做出负载分配的决策。第11章描述分布式数据管理问题，包括两个特别问题：（a）对共享数据访问的同步并同时支持高度的并发性；（b）可靠性。第12章包括分布式设计在操作系统、文件系统、共享存储系统、数据库系统和异型处理中的应用，同时列出将来可能的研究方向。附录包括了DCDL中的常用符号列表。 ...展开收缩
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