分布式系統(tǒng)運用范文

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摘要：隨著計算機網(wǎng)絡的出現(xiàn)，分布式計算成為可能。當用戶需要完成任何任務時，分布式計算提供對盡可能多的計算機能力和數(shù)據(jù)的透明訪問，同時實現(xiàn)高性能與高可靠性的目標。文章針對分布式系統(tǒng)的定義、應用、標準以及在如何構(gòu)建基于志愿者計算的分布式系統(tǒng)上，給出了觀點，并進行了分析。關鍵詞：分布式系統(tǒng)；網(wǎng)絡：志愿者計算一、前言在20世紀50年代，計算機是串行處理機，一次運行一個作業(yè)直至完成。這些處理機通過一個操作員從控制臺操縱，而對于普通用戶則是不可訪問的。在60年代，需求相似的作業(yè)作為一個組以批處理的方式通過計算機運行以減少計算機的空閑時間。同一時期還提出了其他一些技術，如利用緩沖、假脫機和多道程序等的脫機處理。70年代產(chǎn)生了分時系統(tǒng)，不僅作為提高計算機利用率的手段，也使用戶離計算機更近了。分時是邁向分布式系統(tǒng)的第一步：用戶可以在不同的地點共享并訪問資源。80年代是個人計算的10年；人們有了他們自己專用的機器。隨著基于微處理器的系統(tǒng)所提供的出色的性能／價格比和網(wǎng)絡技術的穩(wěn)步提高，一個新的夢想成為可能一分布式計算。當用戶需要完成任何任務時，分布式計算提供對盡可能多的計算機能力和數(shù)據(jù)的透明訪問，同時實現(xiàn)高性能與高可靠性的目標。在過去的10年里，人們對分布式計算系統(tǒng)的興趣迅猛發(fā)展。有關分布式計算的主題是多種多樣的，許多研究人員正在研究關于分布式硬件結(jié)構(gòu)和分布式軟件設計的各方面問題以開發(fā)利用其潛在的并行性和容錯性。二、分布式系統(tǒng)定義當討論分布式系統(tǒng)時，我們面臨許多以下這些形容詞所描述的不同類型：分布式的、網(wǎng)絡的、并行的、并發(fā)的和分散的。分布式處理是一個相對較新的領域，所以還沒有一致的定義。與順序計算相比、并行的、并發(fā)的和分布式的計算包括多個PE間的集體協(xié)同動作。這些術語在范圍上相互覆蓋，有時也交換使用?！瘛安⑿械摹币馕吨鴱囊粋€單一控制線程對數(shù)據(jù)集的鎖步(10ckstep)動作。在并行計算機級別上，單指令流多數(shù)據(jù)流(slMD)計算機就是一個使用多個數(shù)據(jù)處理單元在許多數(shù)據(jù)項上同時進行相同或相似操作的例子。●“并發(fā)的”意味著某些動作可以以任意次序執(zhí)行。例如，在更高級別上和在多指令流多數(shù)據(jù)流(MIMD)并行計算機上進行部分獨立的操作?！瘛胺植际降摹币馕吨嬎愕某杀净蛐阅苋Q于數(shù)據(jù)和控制的通信。如果一個系統(tǒng)的部件局限在一個地方，它就是集中式的；如果它的部件在不同地方，部件之間要么不存在或僅存在有限的合作，要么存在緊密的合作，它是分散式的。當一個分散式系統(tǒng)不存在或僅存在有限的合作時，它就被稱作網(wǎng)絡的；否則它就被稱作分布式的，表示在不同地方的部件之間存在緊密的合作。在給出分布式系統(tǒng)具體定義的模型中，分布式系統(tǒng)可以用硬件、控制、數(shù)據(jù)這三個維度加以檢驗。分布式系統(tǒng)一分布式硬件+分布式控制+分布式數(shù)據(jù)三、分布式系統(tǒng)應用和標準分布式系統(tǒng)被用在許多不同類型的應用中。以下我們列出了一些應用。對這些應用而言，使用分布式系統(tǒng)要比其他體系結(jié)構(gòu)如單處理機和共享存儲器多處理機更優(yōu)越：●并行和高性能應用。原則上，并行應用也可以在共享存儲器多處理機上運行，但共享存儲器系統(tǒng)不能很好地擴大規(guī)模以包括大量的處理機。HPCC(高性能計算和通信)應用一般需要一個可伸縮的設計，這種設計取決于分布式處理。●容錯應用。因為每個PE是自治的，所以分布式系統(tǒng)更加可靠。一個單元或資源(軟件或硬件)的故障不影響其他資源的正常功能。●固有的分布式應用。許多應用是固有分布式的。這些應用是突發(fā)模式(burstmode)而非批量模式(bulkmode)。這方面的實例有事務處理和InternetJava小程序。這些應用的性能取決于吞吐量(事務響應時間或每秒完成的事務數(shù))而不是一般多處理機所用的執(zhí)行時間。對于一組用戶而言，分布式系統(tǒng)有一個特別的應用稱為計算機支持的協(xié)同工作(computersupportedcooperativeworking，CSCW)或群件(groupware)，支持用戶協(xié)同工作。另一個應用是分布式會議，即通過物理的分布式網(wǎng)絡進行電子會議。同樣，多媒體遠程教學也是一個類似的應用。由于在不同的平臺上如：PC、工作站、局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)上可獲得非常多樣的應用，用戶希望能超出他們PC的限制以獲得更廣泛的特性、功能和性能。不同網(wǎng)絡和環(huán)境(包括分布式系統(tǒng)環(huán)境)下的互操作性變得越來越重要。為了達到互操作性，用戶需要一個標準的分布式計算環(huán)境，在這個環(huán)境里，所有系統(tǒng)和資源都可用。DCE(分布式計算環(huán)境)是OSF(開放系統(tǒng)基金會)開發(fā)的分布式計算技術的工業(yè)標準集。它提供保護和控制對數(shù)據(jù)訪問的安全服務、容易尋找分布式資源的名字服務、以及高度可伸縮的模型用于組織極為分散的用戶、服務和數(shù)據(jù)。DCE可在所有主要的計算平臺上運行，并設計成支持異型硬件和軟件環(huán)境下的分布式應用。DCE已經(jīng)被包括TRANSVARL在內(nèi)的一些廠商實現(xiàn)。TRANSVARL是最早的多廠商組(multi-vendorteam)的成員之一，它提出的建議已成為DCE體系結(jié)構(gòu)的基礎。在中可以找到利用DCE開發(fā)分布式應用的指南。具有標準接口和協(xié)議的系統(tǒng)也叫做開放系統(tǒng)。一些其它標準基于一個特別的模型，比如CORBA(公用對象請求程序體系結(jié)構(gòu))，它是由OMG(對象管理組)和多計算機廠商聯(lián)盟開發(fā)的一個標準。CORBA使用面向?qū)ο竽Ｐ蛯崿F(xiàn)分布式系統(tǒng)中的透明服務請求。工業(yè)界有自己的標準，比如微軟的分布式構(gòu)件對象模型(DCOM)和SunMicrosystem公司的JavaBeans。四、基于志愿者計算的分布式系統(tǒng)的應用大規(guī)模計算資源共享是網(wǎng)格計算和其它基于Internet的計算模式的首要目標之一。志愿者計算模型作為計算網(wǎng)格的一個重要分支，近年來在工程和科學計算中顯示出越來越重要的作用。志愿者計算環(huán)境具有價格低廉、容易構(gòu)建、高性能等優(yōu)點?，F(xiàn)有的計算平臺包括SETI@home，BOINC。HowU，Paradropper，XtremWeb，JNGI，P3等都是基于志愿者計算模式，這些系統(tǒng)利用連接在Internet上的計算資源(Pc、集群等)執(zhí)行計算任務，當這些資源處于空閑狀態(tài)時，就啟動屏保程序主動連接服務器節(jié)點，自動下載應用子程序和其對應的數(shù)據(jù)文件到本地執(zhí)行。子任務計算完后，它們把計算臨時結(jié)果返回給服務器，服務器最后把這些臨時結(jié)果進行匯總來完成整個計算。執(zhí)行子任務的機器稱為志愿者，志愿者越多，計算能力越強。志愿者計算如今已被應用于高能物理、分子生物學、醫(yī)學、天體物理學、氣象研究等諸多領域。五、結(jié)論相信隨著技術的發(fā)展，基于志愿者計算的分布式系統(tǒng)將會在越來越多的領域得到進一步的應用，從而提高服務器處理任務的能力，進一步提高分布式作業(yè)系統(tǒng)的性能。