分布式系統(tǒng)論文分布式操作系統(tǒng)論文

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1、分布式系統(tǒng)論文分布式操作系統(tǒng)論文摘要：分布式操作系統(tǒng)中多任務(wù)的分配以及任務(wù)調(diào)度、負(fù)載均衡是實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)，其中進(jìn)程和線(xiàn)程是實(shí)現(xiàn)任務(wù)執(zhí)行和分配最重要的概念之一。如何在分布式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)進(jìn)程與線(xiàn)程的創(chuàng)建以及信息之間的交互是分布式系統(tǒng)設(shè)計(jì)至關(guān)重要的部分。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)操作系統(tǒng)中進(jìn)程和線(xiàn)程的實(shí)現(xiàn)機(jī)理以及比較，進(jìn)一步論述在分布式操作系統(tǒng)中，如何實(shí)現(xiàn)多任務(wù)分配，如何在不同主機(jī)的進(jìn)程間進(jìn)行分配以及進(jìn)行負(fù)載均衡。關(guān)鍵詞：分布式系統(tǒng)；多任務(wù)調(diào)度；進(jìn)程；線(xiàn)程；負(fù)載均衡multi-taskassignmentandprocess/threadadjustmentindistributionsystemyaodong(

2、beijinguniversityofpostsandtelecommunications,beijing100083,china)abstract:distributedmulti-taskoperatingsystemdistributionandtaskscheduling,loadbalancingisdifficulttoachieve,whichprocessesandthreadstoachievethetaskexecutionanddistributionofoneofthemostimportantconcepts.howtoimplementadistribute

3、dsystemprocessesandthreadscreated,andtheinteractionbetweentheinformationisavitalpartofdistributedsystemdesign.onthetraditionaloperatingsystemprocessesandthreadsandtocomparetherealizationofthemechanism,furtherdiscussedinthedistributedoperatingsystem,howtomulti-taskallocation,howthedifferentdistri

4、butionamongthehostoftheprocessaswellasloadbalancing.keywords:distributedsystem;multi-taskscheduling;process;thread;loadbalancing一、引言分布式系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個(gè)大趨勢(shì)，目前云計(jì)算、云存儲(chǔ)的概念已經(jīng)逐漸落地，實(shí)際上云計(jì)算就是分布式系統(tǒng)的一種實(shí)現(xiàn)。在分布式系統(tǒng)中，進(jìn)程（在很多操作系統(tǒng)中也稱(chēng)為任務(wù)）是十分重要的概念，是實(shí)現(xiàn)任務(wù)調(diào)度與執(zhí)行的關(guān)鍵，而線(xiàn)程是輕量級(jí)的進(jìn)程，在響應(yīng)速度與執(zhí)行效率上相比進(jìn)程有很大的改進(jìn)。在分布式系統(tǒng)中如何實(shí)現(xiàn)多任務(wù)執(zhí)行，如何在分布的主機(jī)以及

5、cpu上進(jìn)行創(chuàng)建和分配，涉及到調(diào)度策略。另外，如何實(shí)現(xiàn)分布式系統(tǒng)中進(jìn)程間以及線(xiàn)程間的通信，也是需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。并且關(guān)乎分布式系統(tǒng)執(zhí)行的效率和效果。我在對(duì)分布式操作系統(tǒng)的研究和學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)，許多傳統(tǒng)單機(jī)操作系統(tǒng)的概念實(shí)際上是可以沿用的，但是由于分布式系統(tǒng)自身的特性決定了，這些概念的復(fù)用是需要根據(jù)分布式系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整和完善的。希望通過(guò)本文對(duì)傳統(tǒng)進(jìn)程與線(xiàn)程的簡(jiǎn)單分析和比較，從而探討如何在分布式環(huán)境中進(jìn)行進(jìn)程與線(xiàn)程的創(chuàng)建與調(diào)度，如何在分布式環(huán)境中對(duì)多任務(wù)進(jìn)行負(fù)載均衡。二、進(jìn)程與線(xiàn)程現(xiàn)代操作系統(tǒng)最基本的構(gòu)件就是進(jìn)程。進(jìn)程是進(jìn)行系統(tǒng)資源分配、調(diào)度和管理的最小獨(dú)立運(yùn)行單位，操作系統(tǒng)的各種活動(dòng)都與進(jìn)程

6、有關(guān)。每個(gè)進(jìn)程是由私有的虛擬地址空間、代碼、數(shù)據(jù)和其它系統(tǒng)資源組成。進(jìn)程在運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建的資源隨著進(jìn)程的終止而死亡。傳統(tǒng)的unix進(jìn)程概念在開(kāi)發(fā)分布式系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)已力不從心，這些問(wèn)題的最好解決之道就是線(xiàn)程，線(xiàn)程推廣了進(jìn)程的概念使一個(gè)進(jìn)程可以包含多個(gè)活動(dòng)。如今，由于線(xiàn)程概念的普及，在unix系統(tǒng)中已經(jīng)普遍實(shí)現(xiàn)了線(xiàn)程機(jī)制，開(kāi)發(fā)并發(fā)應(yīng)用的程序員現(xiàn)在也可以廣泛接觸到線(xiàn)程的函數(shù)庫(kù)了。在傳統(tǒng)的unix模型中，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程需要由另一個(gè)實(shí)體來(lái)執(zhí)行某件事情時(shí)，它就fork一個(gè)子進(jìn)程，讓子進(jìn)程去進(jìn)行處理。盡管這種模式已經(jīng)成功使用了很多年，但是仍然暴露出以下問(wèn)題：fork開(kāi)銷(xiāo)很大。內(nèi)存映像需要從父進(jìn)程拷貝到子進(jìn)程，

7、所有描述字要在子進(jìn)程中復(fù)制一份，等等。當(dāng)前的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)使用一種稱(chēng)為寫(xiě)時(shí)拷貝（copy-on-write）的技術(shù)，可以避免父進(jìn)程數(shù)據(jù)一開(kāi)始就向子進(jìn)程拷貝，直到子進(jìn)程確實(shí)需要自己的拷貝為止。盡管有這種優(yōu)化技術(shù)，但fork的開(kāi)銷(xiāo)仍然很大。fork子進(jìn)程后，需要用進(jìn)程間通信（ipc）在父子進(jìn)程間傳遞信息。fork之前由父進(jìn)程準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)很容易傳遞，因?yàn)樽舆M(jìn)程是從父進(jìn)程的數(shù)據(jù)空間及所有描述字的一個(gè)拷貝開(kāi)始的，但是從子進(jìn)程返回信息給父進(jìn)程卻頗費(fèi)周折。線(xiàn)程有助