分布式系統(tǒng)模型北京大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與信息系統(tǒng)研究所

1、精選ppt分布式系統(tǒng)模型第四組精選pptGRID什么是網(wǎng)格網(wǎng)格是構(gòu)筑在互聯(lián)網(wǎng)上的一組新興技術(shù)，它將高速互聯(lián)網(wǎng)、高性能計算機、大型數(shù)據(jù)庫、傳感器、遠(yuǎn)程設(shè)備等融為一體，為科技人員和普通老百姓提供更多的資源、功能和交互性?；ヂ?lián)網(wǎng)主要為人們提供電子郵件、網(wǎng)頁瀏覽等通信功能，而網(wǎng)格功能則更多更強，能讓人們透明地使用計算、存儲等其他資源。精選ppt需要解決的問題異構(gòu)性異構(gòu)性 網(wǎng)格由分布在廣域網(wǎng)上不同管理域的各種計算資源組成，怎樣實現(xiàn)異構(gòu)機器間的合作和轉(zhuǎn)換是首要問題。 可擴(kuò)展性可擴(kuò)展性 -要在網(wǎng)格資源規(guī)模不斷擴(kuò)大、應(yīng)用不斷增長的情況下，不降低性能。 動態(tài)自適應(yīng)性動態(tài)自適應(yīng)性 在網(wǎng)格計算中，某一資源出現(xiàn)故障或

2、失敗的可能性較高，資源管理必須能動態(tài)監(jiān)視和管理網(wǎng)格資源，從可利用的資源中選取最佳資源服務(wù)精選ppt網(wǎng)格計算環(huán)境的構(gòu)建層次 網(wǎng)格結(jié)點網(wǎng)格結(jié)點 由分布在Internet上的各類資源組成，包括各類主機、工作站甚至PC機，它們是異構(gòu)的，可運行在Unix、NT等各種操作系統(tǒng)下，也可以是上述機型的機群系統(tǒng)、大型存儲設(shè)備、數(shù)據(jù)庫或其他設(shè)備。 中間件中間件 是網(wǎng)格計算的核心，負(fù)責(zé)提供遠(yuǎn)程進(jìn)程管理、資源分配、存儲訪問、登錄和認(rèn)證、安全性和服務(wù)質(zhì)量（QoS）等。 -精選ppt網(wǎng)格計算環(huán)境的構(gòu)建層次（續(xù)）開發(fā)環(huán)境和工具層開發(fā)環(huán)境和工具層 提供用戶二次開發(fā)環(huán)境和工具，以便更好地利用網(wǎng)格資源。 應(yīng)用層應(yīng)用層 提供系統(tǒng)能

3、接受的語言，如HPC+和MPI等。可配置其他一些支持工程應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫訪問的軟件，還可提供Web服務(wù)接口，使用戶可以使用Web 方式提交其作業(yè)并取得計算結(jié)果。精選ppt發(fā)展現(xiàn)狀Globus項目和Legion項目IBM公司倡導(dǎo)的Web ServicesSun以Java為核心推出了相應(yīng)的J2EE平臺規(guī)范支持信息網(wǎng)格的關(guān)鍵協(xié)議如XML、SOAP、UDDI、WSDL. . . . . .精選pptGlobus與Legion是分布的高性能元計算系統(tǒng)，都致力于發(fā)現(xiàn)使元計算簡單、高速而且方便編程人員和用戶使用的途徑。 Legionn設(shè)計和構(gòu)造一個單一虛擬機器的體系結(jié)構(gòu)。n它的目標(biāo)是把處理器，數(shù)據(jù)系統(tǒng)等以標(biāo)準(zhǔn)的

4、對象形式表現(xiàn)出來，來促進(jìn)分布式系統(tǒng)軟件的設(shè)計。n提供安全共享對象和共享的名字空間，應(yīng)用可以設(shè)置的容錯性，提高的響應(yīng)時間，更大的吞吐量精選pptGlobus的觀點兩種技術(shù)在某些方面是互相補充的：Globus集中于底層的服務(wù)，而Legion集中于高層的編程模型。它們之間存在著很大的重復(fù)工作Globus工具包是許多開發(fā)的Grid環(huán)境產(chǎn)品的基礎(chǔ)，而Legion的使用范圍相對較小，比較集中精選pptLegion的觀點Globus可以被描述為“一組服務(wù)”體系結(jié)構(gòu)，而Legion是一個完整的體系結(jié)構(gòu)。對將來的和不可預(yù)見的元計算應(yīng)用，如果設(shè)計者想把它們加入到現(xiàn)有的系統(tǒng)中，兩種系統(tǒng)不同實現(xiàn)方式就會有重要的差別：

5、如果設(shè)計者打算修改不同的接口和系統(tǒng)，在Globus中是非常困難的；Legion的統(tǒng)一的對象模型使新的應(yīng)用與現(xiàn)有的系統(tǒng)容易的進(jìn)行交互。 精選pptGlobusGlobus是以美國阿崗國家實驗室為主，全美有12所大學(xué)和研究機構(gòu)參與開發(fā)的網(wǎng)格項目。Globus對資源管理、安全、信息服務(wù)及數(shù)據(jù)管理等網(wǎng)格計算的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。n開發(fā)能在各種平臺上運行的網(wǎng)格計算工具軟件(Toolkit)；n幫助規(guī)劃和組建大型的網(wǎng)格試驗平臺；n開發(fā)適合大型網(wǎng)格系統(tǒng)運行的大型應(yīng)用程序。 精選pptGlobus工具包結(jié)構(gòu)IWAYGUSTO資源管理Globus服務(wù)：AWARE所支持的其他服務(wù)和應(yīng)用層Legion，CORBA，H

6、PC+執(zhí)行管理通信管理安全管理信息管理健康和狀態(tài)管理遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問高級服務(wù)Globus工具包構(gòu)件元計算實驗床異構(gòu)的，分布的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)Globus元計算抽象機精選ppt元計算測試床和實驗系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)連接的一些有組織的計算網(wǎng)格的結(jié)點 I-WAY和GUSTO National Technology Grid The European DataGrid NASA Information Power Grid精選pptGlobus工具包構(gòu)件Globus的核心，是一個構(gòu)筑網(wǎng)格計算環(huán)境的中間件。工具包是模塊化的，允許用戶按自己的需要定制環(huán)境 。包含多個模塊，每個模塊實現(xiàn)一個接口。提供了基本的通信，認(rèn)證，網(wǎng)絡(luò)信息

7、和數(shù)據(jù)存取的基本機制，使用這些機制可以構(gòu)建各種各樣的高層的元計算服務(wù)，例如并行編程工具和調(diào)度器。精選pptGlobus工具包構(gòu)件（續(xù)）資源管理GRAM資源分配和進(jìn)程管理通信管理Nexus單點和多點通信服務(wù)安全管理GSI認(rèn)證和相關(guān)安全服務(wù)信息管理MDS分布訪問結(jié)構(gòu)和狀態(tài)信息健康和狀態(tài)管理HBM監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)件的健壯情況和狀態(tài)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問GASS通過串行和并行接口遠(yuǎn)程訪問數(shù)據(jù)執(zhí)行管理GEM構(gòu)建、緩存和定位執(zhí)行精選ppt高級服務(wù)雖然Globus的工具包可以被應(yīng)用程序直接調(diào)用，但仍然可以通過更高層的工具調(diào)用來間接調(diào)用Globus的核心服務(wù) 。Globus提供了自己的一些高級服務(wù)，可以實現(xiàn)對下一層服務(wù)的調(diào)用

8、，這些高級服務(wù)最終的目標(biāo)是形成一個Globus的“適應(yīng)性廣域范圍資源環(huán)境” （AWARE）。Globus也支持其他高級調(diào)用，例如基于消息傳遞的MPI、高級并行編程語言C+、遠(yuǎn)程文件訪問系統(tǒng)Remote I/O等。精選ppt分布式應(yīng)用的現(xiàn)狀 當(dāng)前的應(yīng)用程序只能建立在一些有限的通信服務(wù)之上。例如在Internet中，應(yīng)用之間的通信主要是通過TCP連接。而所有其他的服務(wù)，包括命名，復(fù)制，移動，持久性，容錯以及安全性，都不得不自己實現(xiàn) 精選pptWWWWWW在TCP協(xié)議的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了自己的通信協(xié)議HTTP。WWW使用為自己量身定作的基于URL的命名系統(tǒng)。復(fù)制只是采用cache的形式做了一定的實現(xiàn)，但因

9、為cache一致協(xié)議依賴于網(wǎng)頁的屬性域，它并不能被其它應(yīng)用使用。持久性是通過本地文件系統(tǒng)實現(xiàn)的。幾乎沒有任何措施來解決連接斷開和服務(wù)器崩潰。安全性是作為HTTP的擴(kuò)展而實現(xiàn)的。精選ppt存在的問題在具體應(yīng)用中，太多的精力被浪費在一些通用的或標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)上。使用不同應(yīng)用的服務(wù)，實現(xiàn)在不同應(yīng)用之間的互操作變得非常困難甚至不可能。 精選pptGlobe的具體實現(xiàn)目標(biāo)提供統(tǒng)一的分布式計算模型提供統(tǒng)一的分布式計算模型支持靈活的實現(xiàn)框架支持靈活的實現(xiàn)框架確保廣域的可擴(kuò)展性確保廣域的可擴(kuò)展性精選pptGlobe對象模型對象模型 一個Globe對象是物理上分布的。進(jìn)程之間通過分布式對象來互相通信和影響。對象是被

10、動的，但多個進(jìn)程可同時連接一個對象。一個進(jìn)程引起的對象的狀態(tài)的改變對其它進(jìn)程是可見的。每個對象提供一個或多個由一組操作組成的接口。精選ppt分布的共享對象對象狀態(tài)可同時被分割或復(fù)制在多臺機器上對象狀態(tài)可同時被分割或復(fù)制在多臺機器上。n某個對象的狀態(tài)和操作完全被這個對象所封裝；n所有通信協(xié)議，復(fù)制策略和狀態(tài)的分布與移動等實現(xiàn)都是對象的一部分，并被隱藏在接口之下。進(jìn)程調(diào)用一個對象的方法：進(jìn)程調(diào)用一個對象的方法：n首先要將進(jìn)程綁定到對象，這個對象的一個接口及實現(xiàn)被放入了進(jìn)程的地址空間。n這種實現(xiàn)稱為本地對象。分布式共享對象由不同地址空間的本地對象組成。精選ppt本地對象語義對象語義對象n語義對象是開

11、發(fā)者自己建立的唯一對象n分布式對象的全局狀態(tài)是由它的各種語義對象的狀態(tài)組成的 通信對象通信對象n負(fù)責(zé)分布式對象中處于不同地址空間的部分之間通信復(fù)制對象復(fù)制對象n復(fù)制對象依據(jù)一定的復(fù)制策略負(fù)責(zé)保證語義對象復(fù)本的一致性控制對象控制對象n負(fù)責(zé)客戶進(jìn)程的調(diào)用，并控制語義對象與復(fù)制對象的協(xié)作精選ppt一個分布對象的實現(xiàn)精選pptGlobe與Legion Legion的對象也可以被物理的分布，但它們位于同一個地址空間。導(dǎo)致了通信機制的不同：Globe將對象的一部分載入到客戶的地址空間，生成本地對象Legion中調(diào)用者向?qū)ο蟀l(fā)送消息精選ppt對象的綁定對象的綁定 實現(xiàn)分布式對象通信，首先要把進(jìn)程綁定到對象。綁定后，進(jìn)程就可直接調(diào)用對象的方法。也就是說，一個實現(xiàn)了分布式對象接口的本地對象位于請求進(jìn)程的地址空間。綁定包括兩個階段：n找到對象n建立接口精選ppt如何找到一個對象如何找到一個對象名字查詢n若要找到一個對象，進(jìn)程必須把這個對象的名字傳遞給可以處理這個名字的命名服務(wù)。n這個命名服務(wù)返回一個位置無關(guān)的，全局唯一的對象句柄，比如一個128位的用來定位對象的數(shù)字。