分布式操作系統(tǒng)

分布式操作系統(tǒng)1、概念解析2、進(jìn)程管理3、資源管理2023年9月6日一、概念解析1、分布式系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)：

分布式計算機(jī)系統(tǒng)是由一組獨(dú)立的計算機(jī)，經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連接而形成的系統(tǒng)。用于管理分布式計算機(jī)系統(tǒng)的操作系統(tǒng)叫做分布式操作系統(tǒng)。2、分布式操作系統(tǒng)的特征： 分布性、自治性、透明性、統(tǒng)一性3、分布式操作系統(tǒng)的基本功能：（1）、進(jìn)程通信：提供有力的通信手段，讓運(yùn)行在不同計算機(jī)上的進(jìn)程可以通過通信來交換數(shù)據(jù)。（2）、資源共享：提供訪問他機(jī)資源的功能，使得用戶可以訪問或使用位于它機(jī)上的資源。（3）、并行運(yùn)算：提供某種程序設(shè)計語言，使用戶可編寫分布式程序，該程序可在系統(tǒng)中多個節(jié)點(diǎn)上并行運(yùn)行。（4）、網(wǎng)絡(luò)管理：高效的控制和管理網(wǎng)絡(luò)資源，對用戶具有透明性，即使用分布式系統(tǒng)和使用傳統(tǒng)單機(jī)系統(tǒng)相似。1、進(jìn)程處理器的分配2、進(jìn)程的同步和互斥3、死鎖的預(yù)防與檢測二、進(jìn)程管理1、處理器的分配（1）、分配策略 不可遷移的：進(jìn)程一直在分配的處理機(jī)上運(yùn)行，直到結(jié)束。

可遷移的：可以將已經(jīng)運(yùn)行的進(jìn)程遷移到別的處理器上繼續(xù)執(zhí)行。（2）、分配算法的評價：CPU利用率最大化，平均響應(yīng)時間最小化，平均響應(yīng)率最小化。（3）、常見的分配算法：圖論確定性分配算法、集中式分配算法、層次式分配算法、發(fā)布者/接收者發(fā)起的分布式啟發(fā)性算法等等。2、進(jìn)程的同步和互斥（1）、事件排序 前超關(guān)系、時間戳（2）、分布式同步互斥算法：

Lamport算法

RicartandAgrawla算法

令牌傳送算法。（3）、Ricart-Agrawla.算法具體過程： a、進(jìn)程Pi想要進(jìn)入臨界區(qū)，產(chǎn)生一個時間戳Ti，發(fā)送消息request(Pi,Ti)給所有其他進(jìn)程。 b、進(jìn)程Pj接收到request消息后，可能立即回復(fù)，也可能延遲回復(fù)。

如果Pj不想進(jìn)入臨界區(qū)，立即回復(fù)。 如果Pj當(dāng)前在臨界區(qū)中，延遲回復(fù)。如果Pj想進(jìn)入但未進(jìn)入臨界區(qū)，則比較二者的事件戳。c、當(dāng)進(jìn)程Pi接收到所有進(jìn)程回復(fù)的reply消息后，便可進(jìn)入到臨界區(qū)。d、當(dāng)進(jìn)程Pi離開臨界區(qū)后，給所有延遲回復(fù)的進(jìn)程發(fā)送reply消息。算法的缺點(diǎn)：a、每個進(jìn)程必須要知道其他進(jìn)程的存在，這使得進(jìn)程的動態(tài)增減變的復(fù)雜；b、如果其中一個進(jìn)程失效，則整個算法崩潰；c、不想進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程也必須參與協(xié)調(diào)過程。所以：該算法比較適合穩(wěn)定且數(shù)量少的進(jìn)程的集合。例：假如有三個進(jìn)程P1，P2，P3，進(jìn)程P1和進(jìn)程P3想進(jìn)入同一臨界區(qū)，P1發(fā)送request(1，15)消息給P2和P3，P3發(fā)送request(3，6)消息給P1和P2。P2收到請求后，立即回答。P1接收到P3的請求后也立即回答，因?yàn)镻1的時間戳大于P3。P3收到來自P1的請求后延遲回答。當(dāng)P3收到來自P1和P2的回答后，進(jìn)入臨界區(qū)，P1則等待P3回答。當(dāng)P3退出臨界區(qū)后，向P1發(fā)送回答消息，于是P1進(jìn)入臨界區(qū)。3、死鎖的預(yù)防和檢測（1）、死鎖的預(yù)防：

基于時間戳定序的死鎖預(yù)防方法：

通過剝奪必要的資源以防止循環(huán)等待條件的發(fā)生。為了控制剝奪，為每個進(jìn)程賦予一個唯一的優(yōu)先數(shù)（時間戳）。 具體的死鎖預(yù)防有兩種方案。假如有兩個時間戳分別為T1和T2的事件A1和A2，A2申請已被A1占用的資源R。第一種：

基于非剝奪式的，稱為等待死亡法。如果T2<T1，則阻塞A2，否則殺死A2，然后重啟A2。第二種：

基于剝奪式的，稱為受傷等待法。如果T2<T1，則殺死A1；否則停止A2執(zhí)行。（2）、死鎖的檢測A、集中式死鎖的檢測算法：

模仿非分布式的算法B、分布式的死鎖檢測：典型Chandy_Misra_Haas算法。該算法允許進(jìn)程一次請求多個資源而不是一次只申請一個。通過允許多個請求同時進(jìn)行，使得進(jìn)程的推進(jìn)速度加快。該模型的這種變換使得一個進(jìn)程可以同時等待兩個或多個進(jìn)程。例：三、資源管理資源管理和調(diào)度是操作系統(tǒng)的主要任務(wù)。分布式操作系統(tǒng)中資源管理可以采用

集中式資源管理

分布式資源管理

層次式資源管理1、集中式資源管理（中央資源管理者、系統(tǒng)資源表）集中式資源管理的優(yōu)點(diǎn)：（1）、可以做出全局優(yōu)化的資源分配策略。（2）、系統(tǒng)擴(kuò)充和裁剪容易。（3）、減少了資源管理算法的開銷。集中式資源管理的缺點(diǎn)：

（1）、可靠性低。（2）、中央資源管理者可能成為系統(tǒng)的瓶頸。（3）、整個系統(tǒng)失去自治性。2、分布式資源管理

每個站點(diǎn)有一個局部資源表，用于記載屬于該站點(diǎn)的局部資源。分布式資源管理的優(yōu)點(diǎn)：

（1）、可靠性高。任何一個站點(diǎn)、資源或服務(wù)的失效都不會影響整個系統(tǒng)。（2）、每個站點(diǎn)都有較高的自治性。分布式資源管理的缺點(diǎn)：通信量增加。要獲得有關(guān)資源的信息，每個站點(diǎn)都