電力系統(tǒng)信息技術(shù)報(bào)告.docx

電力系統(tǒng)信息技術(shù)報(bào)告班級(jí)：XXXXXXXXX姓名：XXX學(xué)號(hào)：XXXXXXX分布式操作系統(tǒng)（一）引言分布式計(jì)算系統(tǒng)是由多臺(tái)處理機(jī)連接而成的系統(tǒng)，它的資源采取分散的控制方式，以便于支持多個(gè)應(yīng)用程序協(xié)調(diào)地執(zhí)行。基于該系統(tǒng)具有下列特性資源分布的模塊性任務(wù)及功能分布的并行性控制分布的自治性用戶(hù)使用的透明性和故障免疫的堅(jiān)定性，因此，人們普遍認(rèn)為未來(lái)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)該是分布式系統(tǒng)。分布式計(jì)算技術(shù)是上世紀(jì)70年代中期出現(xiàn)在計(jì)算機(jī)研究領(lǐng)域中的一門(mén)新技術(shù)，發(fā)展得非常迅速，已由實(shí)驗(yàn)性研究階段、邊研究邊應(yīng)用階段進(jìn)展到實(shí)用階段。從目前這項(xiàng)技術(shù)的研究工作上看它將和人工智能技術(shù)與并行處理技術(shù)密切結(jié)合成為當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)中最重要的新技術(shù)之一從應(yīng)用方面來(lái)看，分布式計(jì)算技術(shù)將廣泛透到實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)中去。分布式計(jì)算技術(shù)涉及的技術(shù)領(lǐng)域很廣，主要有分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、分布式操作系統(tǒng)、分布式程序設(shè)計(jì)、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)、分布式算法等方面。由于分布式操作系統(tǒng)是構(gòu)成分布式系統(tǒng)的基礎(chǔ)，因此，本文對(duì)分布式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)做一下系統(tǒng)介紹。（二）分布式操作系統(tǒng)的特點(diǎn)分布式操作系統(tǒng)是分布式系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，它作為裸機(jī)與用戶(hù)之間的接口，是分布式系統(tǒng)五大特性的集中體現(xiàn)。分布式操作系統(tǒng)除了具有一般操作系統(tǒng)的功能之外，還有以下兩個(gè)特點(diǎn)。1.資源管理資源管理和調(diào)度是操作系統(tǒng)的主要功能之一。在分布式系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)的資源分布于整個(gè)系統(tǒng)的各臺(tái)計(jì)算機(jī)上，分布式操作系統(tǒng)如對(duì)資源采用集中管理方式，必將帶來(lái)管理的復(fù)雜，通信和存儲(chǔ)開(kāi)銷(xiāo)大，以及堅(jiān)定性差等弊病。因此，分布式操作系統(tǒng)采用一類(lèi)資源多個(gè)管理者的分布管理方式。更具體地說(shuō)，它又可分為集中分布管理和完全分布管理兩種方式。其中，集中分布管理方式是指一類(lèi)資源受多個(gè)管理者管理，但每個(gè)具體資源僅有一個(gè)管理者對(duì)其負(fù)責(zé)而完全分布管理方式則指一個(gè)資源由多個(gè)資源管理者共同實(shí)施管理。顯然， 兩者之間的區(qū)別在于資源管理者對(duì)資源實(shí)施管理的控制權(quán)限大小局部全部問(wèn)題。通常，對(duì)于和處理機(jī)緊密相聯(lián)的資源如存儲(chǔ)區(qū)、顯示器等，采用集中分布管理方式而對(duì)于和處理機(jī)關(guān)系不甚緊密的資源如多副本文件等，則采用完全分布管理方式。分布式操作系統(tǒng)如對(duì)資源管理不當(dāng)，除發(fā)生死鎖狀態(tài)外，還可能出現(xiàn)餓死現(xiàn)象。因此，分布式操作系統(tǒng)的資源管理策略必須具有防止死鎖和俄死的功能，并保證資源分配的互斥性、均衡性和堅(jiān)定性。2.通信機(jī)制進(jìn)程通信也是操作系統(tǒng)的一個(gè)主要功能。分布式操作系統(tǒng)的通信機(jī)制是頗為復(fù)雜的，其原因在于以下幾方面。（1）當(dāng)系統(tǒng)允許各臺(tái)計(jì)算機(jī)間共享存儲(chǔ)器時(shí)，操作系統(tǒng)必須提供“ 虛擬存儲(chǔ)管理設(shè)施”，否則操作系統(tǒng)應(yīng)向進(jìn)程提供有效的通信設(shè)施；（2）機(jī)間通信的可靠性遠(yuǎn)低于機(jī)內(nèi)通信的可靠性，必須設(shè)置通信協(xié)議以及檢錯(cuò)和糾錯(cuò)措施；（3）機(jī)間通信可能是間接的，有必要考慮路徑選擇問(wèn)題；（4）系統(tǒng)中的各臺(tái)計(jì)算機(jī)可能是異構(gòu)的；（5）通信的實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、線(xiàn)路的物理特性等因素有關(guān)。可見(jiàn)，良好的通信機(jī)制是實(shí)現(xiàn)分布式系統(tǒng)堅(jiān)定性的保證。（三）分布式操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)通過(guò)對(duì)具有代表性的分布式操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的分析可以發(fā)現(xiàn)，它們往往采用微核及核外輔以若干實(shí)用程序的結(jié)構(gòu)。微核是一種具有有限功能的較小的操作系統(tǒng)內(nèi)核，負(fù)責(zé)處理中斷、通信和調(diào)度等，并向核外實(shí)用程序提供服務(wù)而實(shí)用程序分別負(fù)責(zé)一部分的系統(tǒng)功能，以功能模塊的形式出現(xiàn)，并在微核的基礎(chǔ)上進(jìn)行工作。在分布式系統(tǒng)中，各臺(tái)計(jì)算機(jī)都應(yīng)配置一個(gè)微核，但它們配置的實(shí)用程序可以各不相同。因此，就某一臺(tái)計(jì)算機(jī)的分布式操作系統(tǒng)而言，很可能是不完整的，采用功能模塊不均勻分布的結(jié)構(gòu)形式，不僅使組織靈活有效，有利于節(jié)省系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)，而且也可以保證系統(tǒng)的堅(jiān)定性。因此，分布式操作系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是分布性和堅(jiān)定性。其微核和各種實(shí)用程序以多副本的形式分布在系統(tǒng)中，這樣，一旦系統(tǒng)中的某一部分發(fā)生故障，位于它機(jī)上的操柞系統(tǒng)仍能正常工作，從而保證了系統(tǒng)的堅(jiān)定性，同時(shí)也提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。軍事通信技術(shù)年（四）兩種設(shè)計(jì)觀點(diǎn)一般來(lái)說(shuō)，分布式系統(tǒng)的環(huán)境是分散或分布的。在這種分布環(huán)境下，如何設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)分布式操作系統(tǒng)使之既體現(xiàn)分布式系統(tǒng)所具有的五大特性，又能充分發(fā)揮集中式操作系統(tǒng)已有的成功經(jīng)驗(yàn)是一個(gè)值得仔細(xì)研究的問(wèn)題。根據(jù)客觀條件和具體要求的不同，目前實(shí)現(xiàn)分布式操作系統(tǒng)大致上持以下兩種設(shè)計(jì)觀點(diǎn)。1.改進(jìn)觀點(diǎn)在原有集中式操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，充分考慮到分布式系統(tǒng)的特殊性，加以改進(jìn)使之滿(mǎn)足分布式系統(tǒng)的要求。按其處理方法的不同，這種觀點(diǎn)又可有以下兩種處理方式：（1）擴(kuò)充方式 這種方式是對(duì)原有操作系統(tǒng)的微核進(jìn)行修改和擴(kuò)充，使之具有適合于分布式環(huán)境的通信機(jī)制和分布處理的功能。此方式通過(guò)力求保持與原有操作系統(tǒng)的兼容性而使編制軟件的工作量減少到最少的程度。由于這種方式在開(kāi)發(fā)過(guò)程中有一個(gè)可以進(jìn)行比較的原始版本，這就為設(shè)計(jì)者提供了測(cè)試新版本的基礎(chǔ)。此方式的缺點(diǎn)是開(kāi)發(fā)期間由于受到與原有操作系統(tǒng)保持兼容性的限制使得某些設(shè)計(jì)考慮不得不采取折衷的方案，從而影響了系統(tǒng)性能的進(jìn)一步提高。（2）增添方式 這種方式是從系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)出發(fā)，在原有操作系統(tǒng)與用戶(hù)之間增添一個(gè)層次，以提供適合于分布式系統(tǒng)的通信機(jī)制和分布處理功能。為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)配置的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)就是采用這種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于不必修改原有的操作系統(tǒng)，其缺點(diǎn)是用戶(hù)對(duì)底層操作系統(tǒng)的所有功能調(diào)用都必須經(jīng)由中間層次才能得以實(shí)現(xiàn)這將會(huì)增大系統(tǒng)的開(kāi)銷(xiāo)。2.創(chuàng)新觀點(diǎn)由于適用于分布環(huán)境的操作系統(tǒng)在本質(zhì)上畢竟不同于集中式操作系統(tǒng)，持改進(jìn)觀點(diǎn)者實(shí)際上是采用修補(bǔ)術(shù)，無(wú)論它的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)修改擴(kuò)充原系統(tǒng)微核的擴(kuò)充方式，還是在原系統(tǒng)上外包一層具有分布式系統(tǒng)特定功能的增添方式，其系統(tǒng)都不免受囿于原系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和約定, 無(wú)法構(gòu)成自底而上一體化的系統(tǒng)。因此，有的設(shè)計(jì)者就極力主張從頭開(kāi)始設(shè)計(jì)分布式操作系統(tǒng)。這種操作系統(tǒng)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：（1）良好的可移植性；（2）較好的互操作性；（3）較好的可裁剪組裝性；（4）較高的使用效率。顯然，持這種觀點(diǎn)的最大好處在于設(shè)計(jì)者有極大的自由度和靈活性，而不利的是所涉及到的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件幾乎都得重新編制，亦即與分布式操作系統(tǒng)有著干絲萬(wàn)