分布式操作系统笔记

操作系统做什么？--依hello.c为例

1.用户告诉操作系统执行hello程序

2.操作系统找到该程序，检查其类型

3.检查程序首部，找出正文和数据的地址

4.文件系统找到第一个磁盘块

5.父进程需要创建一个新的子进程，执行hello程序

6.操作系统需要将执行文件映射到进程结构

7.操作系统设置CPU上下文环境，并跳到程序开始处

8.程序的第一条指令执行，失败，缺页中断发生

9.操作系统分配一页内存，并将代码从磁盘读入，继续执行

10.更多的缺页中断，读入更多的页面

11.程序执行系统调用，在文件描述符中写一字符串

12.操作系统检查字符串的位置是否正确

13.操作系统找到字符串送给该进程

14.该进程告诉窗口系统它要显示字符串

15.窗口系统确定这是一个合法操作，然后将字符串转换成像素

16.窗口系统将像素写入存储映射区

17.视屏硬件将像素表示转换成一组模拟信号控制显示器

18.显示器发射电子束

19.你在屏幕看到hello world

操作系统的工作：

（1）程序的执行
负责启动每个程序
    以及结束程序的工作
（2）完成与硬件有关的工作
（3）完成与应用无关的工作
易于使用，基本服务，统一性
（4）计算机系统的效率与安全问题

分布式os与单机os的区别：

1.消息传递，无共享存储器

2.决策，应按分散式决策，采用分布式算法

3.动态平衡负载

4.多台处理机管控，但主机是浮动的

5.重构，降级处理，容错能力强

与网络os的区别：

1.分布式逻辑上是一个整体，物理上由内核和核外部分构成，内核一样，核外部分不一样

2.分布式os根据任务和系统状态自动为用户分配资源，网络os要显示访问

3.分布式os将系统看为一个整体

分布式os要处理的问题：

1.资源多重性问题：多副本一致性，部分站点失效

2.资源分散问题：控制和同步机制

3.异构性问题：翻译，转换，命名等问题

4.基本调度单位问题：同一任务在多个站点上并发，同一站点并发执行多个任务

5.与硬件系统构成的问题：同构系统，任务间通信，远程任务控制；异构系统，各站点有自己不同的硬件构成，独立的处理

6.与耦合方式的问题：紧耦合，冲突竞争问题（共享存储器）；松耦合，机间通信（线路问题）

7.探测各站点停机的能力：系统重构，降级处理，错误处理等能力

分布式进程管理：（揭示进程状态，控制，演变，协同）

互斥：进程协同基础

同步算法和同步机制：资源互斥，不应有饥饿，死锁，无集中控制

分布式算法特点：

1.所有站点都有信息

2.每个站点依据本站点做决策

3.所有站点对决策负责

4.所有站点对决策有共享

5.算法是强健的

困难：

1.系统是由自治的多站点构成，自己做决策

2.没有公共时钟，不能确定事件发生顺序

定序办法：

1.定义法：

HB关系（happend before）a->b表示a先于b发生

1》同一进程，a发生的时间早

2》a发送的消息是b接收的消息

3》a先于b发生，b先于c发生，则a->c

2.系统逻辑时钟法：(时间戳)

事件a先于事件b发生，a的时间戳小，a=>b

时间戳映射算法：

Lamport's Alogrithm:1.进程提出包含时间戳和编号的request；2.每个进程都有一个请求队列（验证该算法的正确性）

改进算法（Ricart&Agrawal's Algorithm）:1.pi发送n-1个request；2.pj如果在临界段或正在请求进入且提出早，则推迟回复reply；3.pi收到n-1个reply则进入

3.令牌传递方法：

请求驱动式令牌传递方法：（1.站点故障怎么办？2.Token丢失怎么办？）

适合于非环结构的Token传递：（3.Pi发出request长久未获得Token怎么办？4.若引入时戳，怎么优化？）

适合于非环结构的Token传递：（请求驱动式）

通信机制：（层次化）

1.分布式，以消息传递为基础

2.远程过程调用，RPC，同步--------（调用者如何知道被调用者位于哪个站点？）

--“会话层”功能

十步实现RPC，stub实现底层细节

值传递，异构机之间有格式问题

不能广播，不能大数据，但格式严谨

资源管理：（多种方式并存）

1.单资源多管理者：集中式，分割式

2.多资源多管理者：集中式（一类由一个管理），集中-分布式，完全分布式

投标算法：

步骤：1.申请者招标，2.资源管理RM投标，3.申请者选择，4.调用，5.释放

指标数：1.RM中等待队列的长度，2.两者之间的距离