浅析分布式操作系统

课程设计任务书题目浅析分布式操作系统专业、班级网络工程08-1学号3334姓名王洁王珏主要内容：叙述分布式操作系统的特点，并指出它与网络操作系统突出的区别，举例说明各网络中心（或网站）的服务器系统是如何实现分布式方式的基本要求：1.课程设计进行期间，将每天的学习情况如实进行记录；2.写出完整的课程设计报告；3.集体讨论、互相学习，交流课程设计过程中的收获和体会；4.整理并提交所有文档。主要参考资料：[1]何炎祥；《分布式操作系统》高等教育出版社ISBN：9787040161700；[2]宫杰李慧萍高琦；浅析分布式操作系统;《计算机光盘及应用》第五期；[3]AndrewS.Tanenbaum'；《分布式操作系统》清华大学出版社；[4]数字电视中文网“大规模IPTV点播系统解决方案介绍”；完成期限：2011.7.2指导教师签名：课程负责人签名：2011年06月27日2目录摘要.........................................................3ABSTRACT......................................................31分布式操作系统的特点.......................................42网络操作系统和分布式操作系统的区别.........................52.1网络操作系统..............................................52.1.1网络操作系统............................................62.1.2网络协议人与人之间交流需要使用相互都能听懂的语言。......82.1.3网络操作系统对于计算机网络的作用.......................112.2分布式操作系统...........................................122.2.1集群为了提高计算机的性能...............................122.2.2分布式操作系统.........................................122.3网络操作系统和分布式操作系统的区别是：..................143以大规模IPTV点播系统为例说明分布式系统分布方式...........163.1分布式点播系统分析......................................163.1.1分布式系统典型结构....................................163.1.2分布式系统工作原理.....................................173.1.3分布式系统的典型应用...................................183.1.4分布式点播系统的局限性.................................19结论........................................................20参考文献.....................................................213摘要本文介绍了分布式操作系统的特点以及与网络操作系统的区别，并且以大规模IPTV点播系统为例说明分布式系统分布方式，分布式操作系统是在比单机复杂的多机环境下得到实现的，并且具备分布性、自治性、并行性、全局性这四个基本特征，能够实现资源共享，加快计算速度，并且可靠性得到了提高。在分布性与并行性上比网络操作系统有独到的优点，并且在透明性以及健壮性方面具有网络操作系统不可匹敌的优势，在大规模IPTV点播系统中，本文从分布式系统的结构、分布式系统的工作原理、分布式系统的典型作用以及分布式系统的局限性等方面详细阐述了分布式系统在服务器系统中是如何实现分布的。关键字：分布式操作系统、网络操作系统、IPTV点播系统。ABSTRACTThisarticledescribesthecharacteristicsofdistributedoperatingsystemsandnetworkoperatingsystemdifferences,andlarge-scaleIPTVon-demanddistributionsystemasanexampleofdistributedsystems,distributedoperatingsystemismorecomplexthanthesinglemachineenvironmentarerealized,andhavedistribution,autonomy,parallel,overallthefourbasiccharacteristics,toachieveresourcesharing,speedupthecomputingspeed,andreliabilityhasbeenimproved.Andparallelisminthedistributionofnetworkoperatingsystemsthanthereareuniqueadvantages,andinthetransparencyandrobustnessinanetworkoperatingsystemcannotmatchadvantageinlarge-scaleIPTVVODsystem,thisarticlefromthedistributedsystemstructure,distributiontypesystemworks,thetypicalroleofdistributedsystemsanddistributedsystemssuchasthelimitationsdescribedindetailintheserversysteminadistributedsystemishowtoachievedistributed.Keywords:distributedoperatingsystems,networkoperatingsystems,IPTVon-demandsystem.41分布式操作系统的特点分布式操作系统是在比单机复杂的多机环境下得到实现的，操作系统在进行任何一项任务的始终都要依赖于通信软件模块，故而分布式操作系统具有区别于单机操作系统的下列显著特点：(1)具有干预互连的各处理机之间交互关系的责任。分布式操作系统必须保证在不同处理机上执行的进程彼此互不干扰，并严格同步，以及保证避免或妥善解决各处理机对某些资源的竞争和引起的死锁等问题。(2)分布式操作系统的控制结构是分布式的。分布式操作系统一般由内核和实用程序组成。内核主要负责处理各种中断、通信和调度实用程序。而实用程序有多个，它们分别完成一部分的系统功能。由于分布计算机系统由多台计算机组成，分布式操作系统的内核就必须有多个，每台计算机上都应有一个内核，而每台计算机上所配置的实用程序可以各不相同，且可以以多副本形式分布于不同的计算机上。内核一般由基本部分和外加部分组成。5'bDH部分主要用来控制外部设备，它根据各台计算机所配置的外部设备而定。各台计算机的内核的基本部分是相同的，它运行于硬件之上，是一种具有有限功能的较小的操作系统内核，主要作用是让系统管理员以它为基础建立操作系统，其主要功能为进程通信、低级进程管理、低级存储管理、输入／输出管理等。(3)分布式操作系统按其逻辑功能可分为全局操作系统和局部操作系统两部分。由于分布式操作系统把资源看成统一的整体来处理，系统基于单一策略来控制和管理，因而在操作系统的设计上要体现出各处理机间的协调一致，整体地去分配任务及公共5事务、特殊事务(意外处理、错误捕获等)，即把整体性分散于内核和管理程序之中，这一部分称为全局操作系统。但在每台计算机上的操作系统又有独立于其他机器的管理功能，这一部分称之为局部操作系统。它主要负责属于本机独立运行的基本管理功能以及本机与其他机器的同步通信、消息发送的事务管理。这样的划分是为了使各处理机在运行中既具有独立性和一定的自主权，又能保持系统中各机的步调一致并能良好地合作。(4)分布式操作系统的基本调度单位不是一般系统中的进程，而是一种任务队列，即多个处理机上的并发进程的集合。多处理机系统以任务级并行为特征。同一任务队列的各进程可分布在不同的处理机上并行地执行，同一处理机也可执行多个不同的任务队列的进程。任务队列的各进程或各个任务队列之间都有很复杂的内在联系。(5)分布式操作系统的组成情况与系统的耦合方式关系很大。紧耦合的分布式系统中，系统资源的耦合程度很高，需使用专门的各种软件／硬件机制来解决冲突和竞争等问题，在松耦合的分布式系统中，各处理机配有自己的本地资源，系统的重要问题是机问的同步与通信的管理。(6)分布式操作系统为加强各处理机间的动态协作，借鉴了网络操作系统中的消息传送协议技术，具体采取什么协议则根据系统的互连模式而定。2网络操作系统和分布式操作系统的区别2.1网络操作系统网络操作系统和分布式操作系统计算的需求催生了计算机6的发明，通信和资源共享的需求又催生了计算机网络的产生和发展，而分布协同处理和廉价的高性能计算的需求推动了集群的出现。计算机系统需要操作系统的武装，同样网络和集群也需要有相应的操作系统，只是由于需求和设计目标不同，这样的操作系统有很大的不同。为了说明这一点，本节先介绍一下计算机网络和集群知识。2.1.1网络操作系统计算机网络计算机网络是指将若干台计算机用通信线路按照一定规范连接起来，以实现资源共享和信息交换为目的的系统。计算机网络从诞生到目前为止，其发展历史可以划分为四个阶段：第一代网络：面向终端的远程联机系统。其特点是整个系统里只有一台主机，远程终端没有独立的处理能力，它通过通信线路点到点的直接方式或通过专用通信处理机或集中器的间接方式和主机相连从而构成网络。在前一种连接方式下主机和终端通信的任务由主机来完成：而在后一种方式下该任务则由通信处理机和集中器承担。这种网络主要用于数据处理远程终端，负责数据采集，主机则对采集到的数据进行加工处理，常用于航空自动售票系统、商场的销售管理系统等。由于终端不具有独立的处理能力，因此这种系统并不是严格意义上的网络。第二代网络：以通信子网为中心的计算机通信网。其特点是系统中有多台主机(可以带有各自的终端)，这些主机之间通过通信线路相互连接。通信子网是网络中纯粹通信的部分，其功能是负责把消息从一台主机传到另一台主机，消息传递采用分组交换技术。这种网络出现在20世纪60年代后期，1969年由美国国防7部高级研究计划局建立的阿帕网(ARPANET)就是其典型代表。第三代网络：遵循国际标准化网络体系结构的计算机网络。其特点是按照分层的方法设一计算机网络系统。1974年美国IBM公司研制的系统网络体系结构SNA就是其早期代表。网络体系结构的出现方便了具有相同体系结构的网络用户之间的互连，但同时其局限性也是显然的。20世纪70年代后期，为了解决不同网络体系结构用户之间难以相互连接的问题，国际标准化组织(1SO)提出了一个试图使各种计算机都能够互连的标准框架，即开放系统互连基本参考模型(OSl)。该模型包括7层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，模型中给出了每一层应该完成的功能。20世纪80年代建立的计算机网络多属第三代计算机网络。第四代网络：宽带综合业务数字网。其特点是传输数据的多样化和高的传输速度。宽带网络不但能够用于传统数据的传输，而且还可以胜任声音、图像、动画等多媒体数据的传输，数据传输速率可以达到几十到几百Mbiffs，甚至达到几十Gbiffs。第四代网络将可以提供视频点播、电视现场直播、全动画