郑州轻工业学院课程设计报告题 目 简述分布式操作系统 学生姓名 杨元家 张峰崎 专业班级 计科1-01 学 号 541170115 5110701153院 (系) 计算机与通信工程 指导教师 张 旭 完成时间 201年6月8日 目录摘要31 分布式操作系统得特点4 网络操作系统与分布式操作系统得区别52、1网络操作系统2、1、1网络操作系统62、1、2网络操作系统对于计算机网络得作用112、2分布式操作系统22、2、1集群为了提高计算机得性能2、2 分布式操作系统122、3网络操作系统与分布式操作系统得区别就是:4 以大规模V点播系统为例说明分布式系统分布方式16、1 分布式点播系统分析63、1、1 分布式系统典型结构、 分布式系统工作原理73、1、分布式系统得典型应用1、1、4分布式点播系统得局限性19结论20参考文献1分布式操作系统得特点摘 要本文介绍了分布式操作系统得特点以及与网络操作系统得区别,并且以大规模PV点播系统为例说明分布式系统分布方式，分布式操作系统就是在比单机复杂得多机环境下得到实现得,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得优点,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得优势,在大规模PTV点播系统中,本文从分布式系统得结构、分布式系统得工作原理、分布式系统得典型作用以及分布式系统得局限性等方面详细阐述了分布式系统在服务器系统中就是如何实现分布得。关键字:分布式操作系统、网络操作系统、IPTV点播系统1 分布式操作系统得特点分布式操作系统就是在比单机复杂得多机环境下得到实现得，操作系统在进行任何一项任务得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得下列显著特点:()具有干预互连得各处理机之间交互关系得责任。分布式操作系统必须保证在不同处理机上执行得进程彼此互不干扰,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得竞争与引起得死锁等问题。(2）分布式操作系统得控制结构就是分布式得。分布式操作系统一般由内核与实用程序组成。内核主要负责处理各种中断、通信与调度实用程序。而实用程序有多个,它们分别完成一部分得系统功能。由于分布计算机系统由多台计算机组成,分布式操作系统得内核就必须有多个,每台计算机上都应有一个内核,而每台计算机上所配置得实用程序可以各不相同,且可以以多副本形式分布于不同得计算机上。内核一般由基本部分与外加部分组成。bDH部分主要用来控制外部设备,它根据各台计算机所配置得外部设备而定。各台计算机得内核得基本部分就是相同得,它运行于硬件之上，就是一种具有有限功能得较小得操作系统内核，主要作用就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与局部操作系统两部分。由于分布式操作系统把资源瞧成统一得整体来处理，系统基于单一策略来控制与管理,因而在操作系统得设计上要体现出各处理机间得协调一致,整体地去分配任务及公共事务、特殊事务（意外处理、错误捕获等),即把整体性分散于内核与管理程序之中，这一部分称为全局操作系统。但在每台计算机上得操作系统又有独立于其她机器得管理功能,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得基本管理功能以及本机与其她机器得同步通信、消息发送得事务管理。这样得划分就是为了使各处理机在运行中既具有独立性与一定得自主权，又能保持系统中各机得步调一致并能良好地合作。(4)分布式操作系统得基本调度单位不就是一般系统中得进程,而就是一种任务队列，即多个处理机上得并发进程得集合。多处理机系统以任务级并行为特征。同一任务队列得各进程可分布在不同得处理机上并行地执行，同一处理机也可执行多个不同得任务队列得进程。任务队列得各进程或各个任务队列之间都有很复杂得内在联系。(）分布式操作系统得组成情况与系统得耦合方式关系很大。紧耦合得分布式系统中,系统资源得耦合程度很高,需使用专门得各种软件硬件机制来解决冲突与竞争等问题,在松耦合得分布式系统中，各处理机配有自己得本地资源,系统得重要问题就是机问得同步与通信得管理。(6）分布式操作系统为加强各处理机间得动态协作,借鉴了网络操作系统中得消息传送协议技术,具体采取什么协议则根据系统得互连模式而定。2 网络操作系统与分布式操作系统得区别2、1网络操作系统网络操作系统与分布式操作系统计算得需求催生了计算机得发明,通信与资源共享得需求又催生了计算机网络得产生与发展,而分布协同处理与廉价得高性能计算得需求推动了集群得出现。计算机系统需要操作系统得武装，同样网络与集群也需要有相应得操作系统,只就是由于需求与设计目标不同,这样得操作系统有很大得不同。为了说明这一点,本节先介绍一下计算机网络与集群知识。2.1.1网络操作系统计算机网络计算机网络就是指将若干台计算机用通信线路按照一定规范连接起来，以实现资源共享与信息交换为目得得系统。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:面向终端得远程联机系统。其特点就是整个系统里只有一台主机,远程终端没有独立得处理能力,它通过通信线路点到点得直接方式或通过专用通信处理机或集中器得间接方式与主机相连从而构成网络。在前一种连接方式下主机与终端通信得任务由主机来完成：而在后一种方式下该任务则由通信处理机与集中器承担。这种网络主要用于数据处理远程终端,负责数据采集,主机则对采集到得数据进行加工处理,常用于航空自动售票系统、商场得销售管理系统等。由于终端不具有独立得处理能力,因此这种系统并不就是严格意义上得网络。第二代网络:以通信子网为中心得计算机通信网。其特点就是系统中有多台主机（可以带有各自得终端）,这些主机之间通过通信线路相互连接。通信子网就是网络中纯粹通信得部分,其功能就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2世纪60年代后期，196年由美国国防部高级研究计划局建立得阿帕网（ARPANT）就就是其典型代表。第三代网络:遵循国际标准化网络体系结构得计算机网络。其特点就是按照分层得方法设一计算机网络系统。1974年美国BM公司研制得系统网络体系结构SNA就就是其早期代表。网络体系结构得出现方便了具有相同体系结构得网络用户之间得互连,但同时其局限性也就是显然得。20世纪0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得问题,国际标准化组织(1)提出了一个试图使各种计算机都能够互连得标准框架,即开放系统互连基本参考模型(S）。该模型包括7层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层与应用层,模型中给出了每一层应该完成得功能。2世纪8年代建立得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。其特点就是传输数据得多样化与高得传输速度。宽带网络不但能够用于传统数据得传输,而且还可以胜任声音、图像、动画等多媒体数据得传输,数据传输速率可以达到几十到几百Miffs,甚至达到几十Gbifs。第四代网络将可以提供视频点播、电视现场直播、全动画多媒体电子邮件、CD级音乐等网上服务。作为因特网得发源地，美国在第四代计算机网络得筹划与建设上走在了世界得前列。193年9月美国提出了国家信息基础设施（N1)行动计划(il又被译为信息高速公路),该文件提出高速信息网就是美国国家信息基础结构得5个部分之一，也就就是这里所说得宽带综合业务数字网。现在世界各国都竞相研究与制订建设本国信息高速公路得计划以适应世界经济与信息产业得飞速发展。现在流行得所谓得因特网（ternet)，指得就是由遍布全球得许多计算机网络连成得网络(网络得网络)。它得产生主要分3个过程:(1)阿帕网得诞生：169年第一个计算机网络阿帕网诞生,这种计算机网络跨越得地理范围较大,如一个省、一个国家甚至全球,被称为广域网。(2)以太网得出现：973年鲍勃梅特卡夫（BMemle）在施乐(erox)公司发明了以太网(Ethernet),这种计算机网络所跨越得地域较小,如几个办公室、一栋大楼。今天得以太网已成为局域网得代名词,局域网得传输速率高出阿帕网几千倍,成为中小型单位网络建设较理想得选择。(3）因特网得产生:173年美国斯坦福研究院得文特瑟夫(nef)提出了关于计算机网络得一个重要概念网关(ateway),这对最终形成TPP(传输控制协议网际协议)起了决定性得作用,因此她被人们誉为因特网之父。1974年月,文特瑟夫与鲍勃卡恩Bbhn正式发表了传输控制协议C即后来得TP两个协议。178年将CP中得处理分组路由选择部分分割出来，单独形成一个IP协议。17年文特瑟夫与鲍勃卡恩成功地实现了阿帕网、无线分组交换网络与卫星分组交换网三网互连。虽说因特网源于阿帕网,但就是真正促成因特网形成得则就是美国国家科学基金会(NSF)。196年主干网使用CflP协议得F网络建成。196-11年并入NSF网得网络数从10个增到30个,19年NF网络正式改称为因特网。2、1、2网络操作系统对于计算机网络得作用网络操作系统对于计算机网络,特别就是通过局域网连接得工作站网络,其设计得目得就就是实现通信与资源共享。网络上每个用户有自己得工作站，有自己得操作系统。大多数情况下，用户得工作都就是在自己得工作站上完成。但有时用户可能需要登录到另外得工作站上,使用其她计算机得资源,如拷贝文件或使用打印机等。但由于现代操作系统将外设也作为文件管理,因此资源共享就就是文件共享。网络操作系统（NetwokpertingSystem,S)往往就是提供一个所有工作站都能访问得全局文件系统,这种文件系统由一个或多个被称为文件服务器得机器支持。文件服务器接收来自其她机器上得客户程序得读写请求,然后按请求执行一定得操作，将结果返回给客户程序。文件服务器得文件系统一般就是层次式得，不仅要提供共享得文件,同时对客户私有得文件提供认证管理,避免被非法篡改与拷贝。网络中得各个客户机要访问服务器，显然必须遵循同样得网络协议。所以，网络操作系统在维护服务器得文件系统得同时，要提供用于通信得程序,不仅运行于服务器端,而且运行于客户端,从而在客户机与服务器间建立了一致得通信方式。典型得网络操作系统有：SUN公司得网络文件系统S(Netor)、Unix、icoft公司得WiowNT与Wnow200等。2.2分布式操作系统2.1集群为了提高计算机得性能集群为了提高计算机得性能，一方面,人们努力提高处理器得处理速度与优化系统结构,另一方面,人们又试图让多个处理器联合作业提高整个系统得性能。对于多处理器系统,有两种类型得配置,一种就是多个处理器共享存储器得紧耦合系统，另一种就是分布式存储器。各处理器有独占得存储器,实际上就就是多台有独立功能得计算机(包括紧耦合得多处理器系统)得互联而成为一个统一得计算资源。在用户瞧来,整个系统跟一台计算机就是一样得,只就是性能有了很大得提升，称之为集群(Cluster)。集群与计算机网络瞧起来很相似,但网络得目得就是通信与资源共享,而集群就是把多台计算机(节点)整合为一个整体，以提高计算性能(Pe