Операционные системы распределенных вычислительных систем (распределенные ос)






НазваниеОперационные системы распределенных вычислительных систем (распределенные ос)
Дата публикации25.01.2015
Размер69.5 Kb.
ТипИнструкция
l.120-bal.ru > Информатика > Инструкция
Операционные системы распределенных вычислительных систем (распределенные ОС).

(Крюков В.А.)

Распределенная система - совокупность независимых компьютеров, которая представляется пользователю единым компьютером (metacomputer), использование которого не намного сложнее, чем использование персональной ЭВМ.
Введение в ОС однопроцессорных ЭВМ.

Два взгляда:

  • менеджер ресурсов;

  • один слой в множестве слоев абстрактных машин.


Представление ОС как менеджера ресурсов


Управление процессами

Управление файлами

Управление процессорами

Управление памятью

Управление устройствами

Процессоры

Память

Устройства


Представление ОС как абстрактной машины

Абстрактная машина

Интерфейс пользователя

Интерфейс программы

Языки управления заданиями Командные языки
Окна, меню, пиктограммы

Система команд

Системные вызовы
Процессы Память Файлы
Информационные функции


Место ОС среди ПО

Прикладное ПО
(отдельные приложения, пакеты прикладных программ, информационные системы, САПР)

Системное ПО
(ОС + системы программирования, СУБД, графические библиотеки, сервисные программы)



История ОС.

1940-е и 1950-е

"Персональные ЭВМ" - "пультовый режим"

Библиотека программ ввода-вывода, служебная программа.

Инструкция оператору.

Середина 1950-х

Пакетная обработка. Однопрограммный и мультипрограммный режимы.

Инструкция оператору -> паспорт задачи (простейший язык управления заданиями).

Требования к аппаратуре:

  • защита памяти;

  • прерывания;

  • привилегированный режим;

  • таймер.

Как обеспечить мультипрограммный режим без таких механизмов.

Середина 1960-х

Режим разделения времени.

Терминалы, квантование, свопинг, страничная и сегментная организация (общие сегменты памяти).

1970-е

Многопроцессорные ЭВМ, многомашинные комплексы, сети ЭВМ.

1980-е

Персональные ЭВМ.

1990-е

MPP, открытые системы, Internet.

2000-е

кластеры, распределенные системы, GRID, многоядерные и многопоточные процессоры.

*********Лекция 2

1 Введение в параллельные и распределенные системы

1.1 Достоинства многопроцессорных систем с общей памятью (мультипроцессоров)

(1) Производительность

(2) Надежность

1.2. Недостатки

(1) ПО (приложения, языки, ОС) сложнее, чем для однопроцессорных ЭВМ

(2) Ограниченность при наращивании (физ. размеры - близость к памяти, когерентность КЭШей, 64 процессора - максимально достигнутое).
1.2 Достоинства распределенных систем

Распределенная система - совокупность независимых компьютеров, которая представляется пользователю единым компьютером.

Примеры: сеть рабочих станций (выбор процессора для выполнения программы, единая файловая система), роботизированный завод (роботы связаны с разными компьютерами, но действуют как внешние устройства единого компьютера, банк с множеством филиалов, система резервирования авиабилетов.
Почему создаются распределенные системы? В чем их преимущества перед централизованными ЭВМ?

1-ая причина - экономическая.

Закон Гроша (Herb Grosh) - быстродействие процессора пропорционально квадрату его стоимости. С появлением микропроцессоров закон перестал действовать - за двойную цену можно получить тот же процессор с несколько большей частотой.

2-ая причина - можно достичь такой высокой производительности путем объединения микропроцессоров, которая недостижима в централизованном компьютере.

3-я причина - естественная распределенность (банк, поддержка совместной работы группы пользователей ).

4-ая причина - надежность (выход из строя нескольких узлов незначительно снизит производительность).

5-я причина - наращиваемость производительности.
В будущем главной причиной будет наличие огромного количества персональных компьютеров и необходимость совместной работы без ощущения неудобства от географического и физического распределения людей, данных и машин.
Почему нужно объединять PC в сети?

1. Необходимость разделять данные.

2. Преимущество разделения дорогих периферийных устройств, уникальных информационных и программных ресурсов.

3. Достижение развитых коммуникаций между людьми. Электронная почта во многих случаях удобнее писем, телефонов и факсов.

4. Гибкость использования различных ЭВМ, распределение нагрузки.

5. Упрощение постепенной модернизации посредством замены компьютеров.
Недостатки распределенных систем:

1. Проблемы ПО (приложения, языки, ОС).

2. Проблемы коммуникационной сети (потери информации, перегрузка, развитие и замена).

3. Секретность.
1.3 Виды операционных систем (сетевые ОС, распределенные ОС, ОС мультипроцессоров).
Сетевые ОС - машины обладают высокой степенью автономности, общесистемных требований мало. Можно вести диалог с другой ЭВМ, вводить задания в ее очередь пакетных заданий, иметь доступ к удаленным файлам, хотя иерархия директорий может быть разной для разных клиентов. Пример - серверы файлов (многие WS могут не иметь дисков вообще).

Распределенные ОС - единый глобальный межпроцессный коммуникационный механизм, глобальная схема контроля доступа, одинаковое видение файловой системы. Вообще - иллюзия единой ЭВМ.

ОС мультипроцессоров - единая очередь процессов, ожидающих выполнения, одна файловая система.




Сетевая ОС

Распределенная ОС

ОС мульти
процессора

Компьютерная система выглядит как виртуальный мультипроцессор

НЕТ

ДА

ДА

Одна и та же ОС выполняется на всех процессорах

НЕТ

ДА (очень условно все в глубину, начиная с параллельного)

ДА

Сколько копий ОС имеется в памяти

N

N

1

Имеется ли единая очередь выполняющихся процессов

НЕТ

НЕТ

ДА

Имеется хорошо определенная семантика разделения файлов

Обычно НЕТ

ДА

ДА



1.4. Принципы построения распределенных ОС (прозрачность, гибкость, надежность, эффективность, масштабируемость).

(1) Прозрачность (для пользователя и программы).

Прозрачность расположения

Пользователь не должен знать, где расположены ресурсы

Прозрачность миграции

Ресурсы могут перемещаться без изменения их имен

Прозрачность размножения

Пользователь не должен знать,

сколько копий существует

Прозрачность конкуренции

Множество пользователей разделяет ресурсы автоматически

Прозрачность параллелизма

Работа может выполняться параллельно без участия пользователя


(2) Гибкость (не все еще ясно - потребуется менять решения).

Использование монолитного ядра ОС или микроядра.

(3) Надежность.

Доступность, устойчивость к ошибкам (fault tolerance).

Секретность.

(4) Производительность.

Грануллированность. Мелкозернистый и крупнозернистый параллелизм (fine-grained parallelism, coarse-grained parallelism).

Устойчивость к ошибкам требует дополнительных накладных расходов.

(5) Масштабируемость.

Плохие решения:

  • централизованные компоненты (один почтовый-сервер);

  • централизованные таблицы (один телефонный справочник);

  • централизованные алгоритмы (маршрутизатор на основе полной информации).

Только децентрализованные алгоритмы со следующими чертами:

  • ни одна машина не имеет полной информации о состоянии системы;

  • машины принимают решения на основе только локальной информации;

  • выход из строя одной машины не должен приводить к отказу алгоритма;

  • не должно быть неявного предположения о существовании глобальных часов.


Литература
1. DISTRIBUTED OPERATING SYSTEMS. Andrew S. Tanenbaum, Prentice-Hall, Inc., 1995
2. ADVANCED CONCEPTS IN OPERATING SYSTEMS. Mukesh Singhal, Niranjan G. Shivaratri, McGraw-Hill, Inc., 1994
3. CENTRALIZED AND DISTRIBUTED OPERATING SYSTEMS. Gary J. Nutt, Prentice-Hall, Inc., 1992
4. David W. Walker, "The design of a standard message-passing interface for distributed memory concurrent computers", Parallel Computing, v.20, n 4, April 1994, 657-673. (www.mpi-forum.org)
5. A. Geist, A. Beguelin, J. Dongarra, W. Jiang, R. Manchek, V. Sunderam, “PVM 3 User’s Guide and Reference Manual”, Technical report, Oak Ridge National Laboratory ORNL/TM-12187 (1993).
6. Таненбаум Э., Стен М. ван. Распределенные системы. Принципы и парадигмы. –СПб.: Питер, 2003. (ISBN 5-272-00053-6, страниц: 877).
7. http://sp.cs.msu.su/courses/os/ distr-OS-2010.zip

ftp://ftp.keldysh.ru/K_student/distr-OS-2010.zip

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Операционные системы распределенных вычислительных систем (распределенные ос) iconРаспределенные операционные системы”
Эвм. Обсуждаются способы организации синхронизации процессов и их доступа к разделяемой памяти и общей файловой системе. Излагаются...

Операционные системы распределенных вычислительных систем (распределенные ос) icon«Распределенные системы»
Обсуждаются способы организации взаимодействия процессов и их доступа к оперативной памяти и файловой системе. Излагаются принципы...

Операционные системы распределенных вычислительных систем (распределенные ос) iconСписок литературы по дисциплине "Операционные системы и оболочки...
Эбс университетская библиотека online гриценко, Ю. Б. Операционные системы. Учебное пособие. В 2-х частях. Часть 2 / Ю. Б. Гриценко....

Операционные системы распределенных вычислительных систем (распределенные ос) iconКонспект лекций по курсу «Инфокоммуникации»
Эволюция операционных систем. Современные сетевые операционные системы. Сравнение свойств современных сетевых ос

Операционные системы распределенных вычислительных систем (распределенные ос) iconУчебно-методический комплекс дисциплины фтд. 2 Распределенные системы...
Целью дисциплины “Распределенные системы управления базами данных” является формирование профессиональных навыков по изучению методов...

Операционные системы распределенных вычислительных систем (распределенные ос) iconСамостоятельная работа студентов 11
Изучение дисциплины базируется на курсах «Информатика», «Про­граммирование на языке высокого уровня», «Организация ЭВМ и систем»,...

Операционные системы распределенных вычислительных систем (распределенные ос) iconПрограмма дисциплины «Операционные системы»
Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направлений подготовки 231000....

Операционные системы распределенных вычислительных систем (распределенные ос) iconРадиофизический факультет
Рассматриваются вопросы организации долговременного хранения информации. Подробно рассматриваются наиболее распространенные современные...

Операционные системы распределенных вычислительных систем (распределенные ос) iconРадиофизический факультет
Рассматриваются вопросы организации долговременного хранения информации. Подробно рассматриваются наиболее распространенные современные...

Операционные системы распределенных вычислительных систем (распределенные ос) iconСамостоятельная работа приобщает студентов к творчеству, поиску и...
Автор разработки: Торгашин Геннадий Владимирович, гобу спо во «Борисоглебский индустриальный техникум», преподаватель дисциплины...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:


Литература


При копировании материала укажите ссылку ©ucheba 2000-2015
контакты
l.120-bal.ru
..На главную