分布式操作系统

1、分布式操作系统定义

传统的为单机设计的操作系统称为集中式操作系统，用于管理分布式计算机系统的操作系统称为分布式计算机系统(Distributed Operating System)。
分布式操作系统是在多级环境下，负责管理协同工作的大量处理器、存储器、I/O设备等一系列系统资源，以及负责执行进程，控制处理器之间的通信、同步、调度等事务。

基本功能：

进程通信。（让运行在不同计算机上的进程可以通过通信来交换数据）
资源共享。（提供访问其他计算机资源的功能）
并行计算。（提供某种程序设计语言，使用户可以编写分布式程序，该程序可在系统中多个节点上并行计算）
网络管理。（高效地控制和管理网络资源，对用户具有透明性，像使用单机系统医用使用分布式系统）

特征：

为了让分布式系统用起来像单机系统，分布式系统除了与集中式系统有共同特征外，还有它自身的许多特征。

可由几台处理机同时执行管理服务程序，但“主处理机”是浮动的，可由一台处理机改为另一台。系统中各个主机没有主从之分，若干台处理机可以共同完成一个任务，服务请求发生冲突时，可根据固定的优先权或动态控制的优先权解决。由于几台处理机能同时执行同一服务程序，所以大多数管理程序必须能够重入。
具备单一全局性进程管理机制，进程的创建、执行、撤销以及保护方式不因机器不同而变化。
系统中任意两台处理机可以通过通信来交换信息，并且必须提供一个单一全局性进程通信机制，即在任何一台机器上进程都采用同一种方法与其他进程通信。
具备一个单一全局性的安全保护机制。
具备一个单一全局性的文件系统。用户存取文件和在单机上没有区别。

分布式操作系统和网络操作系统的区别：

共同点：
- 基础都是网络技术。在计算机硬件连接、系统拓扑结构和通信控制等方面基本一样。都具有数据通信和资源共享功能。
区别：
- 网络系统中，用户在通信或资源共享时必须知道计算机及资源的位置，通常通过远程登录或让计算机直接相连来传输信息或进行资源共享；分布式系统中，用户在通信或资源共享时并不知道有多台计算机存在，其数据通信和资源共享如同在单机上一样，各个相联的计算机可并行协同完成作业。
- 网络操作系统是在各主机原有操作系统的基础上扩展而来的，使其对所有主机提供一个通用接口；分布式操作系统是从头开始建立的整体环境，用于优化全局网络的操作。
- 网络操作系统认为资源是各处理机局部所有的；分布式操作系统认为资源是全局共有的。
- 网络操作系统容错差，哪一个站点的计算机出问题，那个站点的用户就退出系统。

2、分布式操作系统的设计

设计要求：

透明性。（呈现给用户的仍然是一个单一的计算机系统）
灵活性。（微内核比单内核更灵活）
可靠性。（一台机器坏了对整个系统影响不大）
高性能。
可扩展性。

设计难点：

系统状态不精确性。
控制机构的复杂性。
通信开销引起性能下降。

3、标识符系统

在DOS系统中，全部的软硬件资源都应有一个唯一的标识符名字，否则就不能对资源进行管理。有了这样全系统唯一的名字才能为分布式系统的统一性奠定基础。

标识符系统的主要任务是：决定哪些资源或者哪些服务或者哪些对象应当给它命名，决定命名的规则，进行名字管理。

标识符系统的目标：①保证命名标识符唯一性 ②支持多级标识符，至少要支持面向用户和面向内部的标识符 ③名字与名字代表的对象的物理位置无关。

命名对象：

分布式系统中，凡是提供服务的一切对象都是可命名的，称为命名对象。例如进程、文件、文件系统、站点、主机、协议、信箱、端口、逻辑信道等。

标识符类型：

主机标识符（3类）：

名字。（常见的情况是为对象取两个名字，一个内部名，一个外部名字）
地址。（地址是用来指明某对象所在位置的，但当为一个对象规定了唯一的地址后，便可以直接利用它来标识该对象）
路径。（一条路径不仅可以用来识别一个对象，同时还可用来指出访问该对象的途径，通常又把路径成为路径名）

连接名和端口：

在面向连接的传输方式中，当A系统的实体请求与B系统的实体建立连接时，需要全局的连接名。连接建立后，双方便可以利用连接该两个实体的连接名进行通信，连接名通常是一个整数。

可把端口理解为连接的端点。一个实体可以有多个端口，一对端口可以确定一个连接。在建立了连接的两个实体间进行通信时，只需要写出端口号，不需要实体名称。

全局标识符和局部标识符：

全局标识符是在整个分布式系统范围内用来标识某对象的标识符，它是唯一的，为了保证唯一性常采用分级地址结构，分级地址结构由网络号、主机号、端口号组成。

局部标识符仅在一指定范围才是唯一的。在指定范围内进程间通信以及对资源的访问均可使用局部名。

※ 其他高级功能

分布式操作系统的文件系统、分布式操作系统的进程管理等内容详见参考资料。

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