分布式计算考试资料
第一章
分布式系統(tǒng)的定義
分布式系統(tǒng)是一個(gè)其硬件或軟件組件分布在連網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上,組件之間通過(guò)傳遞信息進(jìn)行通信和動(dòng)作協(xié)調(diào)的系統(tǒng)。分布式系統(tǒng)的目標(biāo)
資源共享(resource sharing)
一些計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái),并在這個(gè)范圍內(nèi)有效地共享資源。
硬件的共享,軟件的共享,數(shù)據(jù)的共享,服務(wù)的共享。
l媒體流的共享(動(dòng)態(tài)的資源形式)。
協(xié)同計(jì)算(collaborative computing)
并行計(jì)算,分布式計(jì)算。
分布式系統(tǒng)的主要特征
并發(fā)、缺乏全局時(shí)鐘、故障獨(dú)立性
分布式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)
泛在聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)
移動(dòng)和無(wú)處不在計(jì)算
分布式多媒體系統(tǒng)
把分布式計(jì)算作為一個(gè)公共設(shè)施
分布式系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn),每一個(gè)挑戰(zhàn)中具體的問(wèn)題是什么
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
硬件
操作系統(tǒng)
編程語(yǔ)言
開(kāi)發(fā)者實(shí)現(xiàn)方式的不同
討論 WWW技術(shù)是誰(shuí)發(fā)明的?在哪一年發(fā)明的?
萬(wàn)維網(wǎng)(WWW 或 Web)由蒂姆·伯納斯-李爵士于 1989 年發(fā)明。他提出并發(fā)展了 Web 的概念,將其作為人們?cè)诰€共享和訪問(wèn)信息的一種方式,并編寫(xiě)了第一個(gè) Web 瀏覽器和 Web 服務(wù)器軟件,使這一設(shè)想成為現(xiàn)實(shí)。從那以后,Web 已經(jīng)發(fā)展成為現(xiàn)代最重要和最具變革性的技術(shù)之一,在全球范圍內(nèi)連接人和信息。
WWW技術(shù)的重要性是什么?
萬(wàn)維網(wǎng)(WWW 或 Web)是一項(xiàng)重要技術(shù),它極大地影響了我們交流、訪問(wèn)信息和開(kāi)展業(yè)務(wù)的方式。以下是 WWW 改變世界的一些主要方式:
信息可訪問(wèn)性:Web 使人們可以更輕松地隨時(shí)隨地訪問(wèn)世界上任何地方的大量信息。
全球通信:Web 使人們可以即時(shí)且廉價(jià)地與來(lái)自世界各地的其他人進(jìn)行通信。
電子商務(wù):網(wǎng)絡(luò)改變了人們買賣商品和服務(wù)的方式。。
社交媒體:網(wǎng)絡(luò)通過(guò) Facebook、Twitter 和 Instagram 等平臺(tái)開(kāi)創(chuàng)了社交互動(dòng)的新時(shí)代。
總體而言,WWW 在塑造我們的生活、工作和互動(dòng)方式方面發(fā)揮了重要作用。
WWW技術(shù)的系統(tǒng)架構(gòu)和主要功能是什么?
萬(wàn)維網(wǎng)(WWW 或 Web)是一個(gè)由超鏈接和 URL 鏈接的互連文檔和其他資源的龐大網(wǎng)絡(luò)。 Web 的體系結(jié)構(gòu)可以描述為客戶端-服務(wù)器體系結(jié)構(gòu),其中客戶端(例如 Web 瀏覽器)向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求,然后服務(wù)器返回響應(yīng)。
WWW技術(shù)的主要功能如下:
資源訪問(wèn):Web 為客戶端提供了一種標(biāo)準(zhǔn)化的方式來(lái)訪問(wèn)各種資源,例如文本、圖像、視頻和音頻文件。
超鏈接:Web 使用超鏈接連接相關(guān)資源,允許用戶通過(guò)單擊鏈接從一種資源導(dǎo)航到另一種資源。
資源描述:Web 使用標(biāo)準(zhǔn)化格式(例如 HTML)來(lái)描述資源的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容。這允許客戶端以一致的方式顯示資源并與之交互。
資源標(biāo)識(shí):Web 使用統(tǒng)一資源標(biāo)識(shí)符 (URI) 來(lái)唯一標(biāo)識(shí)資源,使客戶端可以定位和訪問(wèn)所需的資源。
數(shù)據(jù)傳輸:Web 使用標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議(例如 HTTP 和 HTTPS)在客戶端和服務(wù)器之間傳輸數(shù)據(jù)。這些協(xié)議確保數(shù)據(jù)可靠、安全地傳輸。
緩存:Web 使用緩存將頻繁訪問(wèn)的資源存儲(chǔ)在客戶端或中間服務(wù)器上,減少需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量并提高性能。
這些功能協(xié)同工作,使 Web 成為訪問(wèn)和共享信息的強(qiáng)大而靈活的平臺(tái),使用戶能夠從世界任何地方查找大量資源并與之交互。
WWW技術(shù)中包含哪些主要的協(xié)議?
萬(wàn)維網(wǎng) (WWW) 基于一組標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議,這些協(xié)議定義了客戶端和服務(wù)器之間交換信息的規(guī)則。 WWW 技術(shù)中使用的主要協(xié)議有:
HTTP(超文本傳輸??協(xié)議):這是用于在 Web 上傳輸數(shù)據(jù)的主要協(xié)議。 HTTP 定義了客戶端和服務(wù)器之間發(fā)送的請(qǐng)求和響應(yīng)的格式,它幾乎用于傳輸構(gòu)成 Web 的所有內(nèi)容,包括 HTML 頁(yè)面、圖像、視頻和音頻文件。
HTTPS(安全超文本傳輸??協(xié)議):這是 HTTP 的擴(kuò)展,可通過(guò) Web 提供安全通信。 HTTPS 加密客戶端和服務(wù)器之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù),防止竊聽(tīng)和篡改。
HTML(超文本標(biāo)記語(yǔ)言):這是用于描述網(wǎng)頁(yè)結(jié)構(gòu)和內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言。 HTML 使用標(biāo)簽和屬性來(lái)定義頁(yè)面的布局和外觀,并用于創(chuàng)建可以在 Web 瀏覽器中顯示的文檔。
CSS(層疊樣式表):這是一種用于描述網(wǎng)頁(yè)呈現(xiàn)的語(yǔ)言。 CSS 用于指定頁(yè)面的字體、顏色、間距和其他視覺(jué)元素,它允許 Web 開(kāi)發(fā)人員將頁(yè)面的呈現(xiàn)與頁(yè)面內(nèi)容分開(kāi)。
JavaScript:這是一種高級(jí)編程語(yǔ)言,用于創(chuàng)建動(dòng)態(tài)的交互式網(wǎng)頁(yè)。 JavaScript 可用于向頁(yè)面添加交互性,例如下拉菜單、動(dòng)畫(huà)和表單驗(yàn)證。
這些協(xié)議協(xié)同工作以實(shí)現(xiàn) Web 上的信息和資源交換,并且它們不斷發(fā)展以滿足 Web 及其用戶不斷變化的需求。
WWW技術(shù)如何體現(xiàn)分布式計(jì)算的思想?
萬(wàn)維網(wǎng) (WWW) 通過(guò)允許從連接到 Internet 的多臺(tái)計(jì)算機(jī)而不是從中央位置存儲(chǔ)和服務(wù)資源來(lái)體現(xiàn)分布式計(jì)算的思想。這意味著用戶可以從世界任何地方訪問(wèn)這些資源,而不必依賴單一的信息來(lái)源。
在分布式計(jì)算系統(tǒng)中,計(jì)算任務(wù)被分配給多臺(tái)計(jì)算機(jī),每臺(tái)計(jì)算機(jī)獨(dú)立工作,完成自己的部分任務(wù)。在 Web 上,計(jì)算任務(wù)通常由客戶端(如 Web 瀏覽器)和服務(wù)器處理,客戶端根據(jù)需要向服務(wù)器請(qǐng)求資源。
例如,當(dāng)用戶在瀏覽器中請(qǐng)求網(wǎng)頁(yè)時(shí),瀏覽器會(huì)向托管該頁(yè)面的服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求,然后服務(wù)器將頁(yè)面的 HTML 內(nèi)容返回給瀏覽器。然后,瀏覽器使用 CSS 和 JavaScript 來(lái)格式化和呈現(xiàn)頁(yè)面,并且它可以根據(jù)需要向服務(wù)器發(fā)出額外的圖像、視頻或其他資源請(qǐng)求。
通過(guò)這種方式,Web 允許用戶訪問(wèn)來(lái)自各種來(lái)源的大量資源,同時(shí)還可以在多個(gè)設(shè)備之間分配呈現(xiàn)頁(yè)面所涉及的計(jì)算任務(wù)。這使 Web 成為訪問(wèn)和共享信息的高度可擴(kuò)展和可訪問(wèn)的平臺(tái),允許用戶從世界任何地方找到他們需要的信息并與之交互。
第九章
Web Service的定義和工作原理
定義:Web Service是一種可以在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行通信的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)。它們通常使用HTTP協(xié)議和XML消息格式來(lái)實(shí)現(xiàn)通信。Web服務(wù)允許不同平臺(tái)、編程語(yǔ)言和系統(tǒng)之間的應(yīng)用程序進(jìn)行通信,從而實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的集成。
Web Service的工作原理如下:
1 發(fā)布:Web服務(wù)的提供者發(fā)布一個(gè)Web Service,公開(kāi)信息,稱為Web Service描述,它通常是使用Web服務(wù)描述語(yǔ)言(WSDL)來(lái)定義的。
2 調(diào)用:客戶發(fā)送請(qǐng)求調(diào)用Web Service,請(qǐng)求中包含了所需的信息。
3 響應(yīng):Web Service收到請(qǐng)求后,執(zhí)行操作,并返回結(jié)果。
4 發(fā)現(xiàn):客戶可以使用Universal Description, Discovery and Integration(UDDI)來(lái)查找和發(fā)現(xiàn)可用的Web Service。
總的來(lái)說(shuō),Web Service提供了一種可以在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行通信的標(biāo)準(zhǔn)化方法,使得應(yīng)用程序可以在不同平臺(tái)、編程語(yǔ)言和系統(tǒng)之間進(jìn)行通信。
Web Service和Web Server的區(qū)別
Web Server提供HTTP服務(wù),客戶端通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)Web Server。
Web Service提供的服務(wù)基于在其接口中定義的操作,客戶端通過(guò)SOAP
協(xié)議,使用XML封裝消息,來(lái)和服務(wù)器端的Web Service進(jìn)行交互
URI/URL/UNR的關(guān)系與區(qū)別
URI是一種通用資源標(biāo)識(shí)符,其值可以為URL或URN。
URL,在WWW上,所有的資源都有唯一的URL地址。
URN 是位置獨(dú)立的,其依賴于査找服務(wù)來(lái)映射到資源的URL。
URN類似于一個(gè)資源的名字;URL類似于資源的地址
SOAP協(xié)議的主要作用
SOAP旨在互聯(lián)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)客戶-服務(wù)器以及異步交互。它定義了使用XML
表示請(qǐng)求和應(yīng)答消息內(nèi)容的模式,也定義了文檔通信的模式。
Web Service和CORBA的對(duì)比
1 Web Service和CORBA的主要區(qū)別是使用它們的
上下文不同。
2 CORBA用于單個(gè)組織或很少的幾個(gè)協(xié)作組織。不適合獨(dú)立組織之間的協(xié)作。
3 名字問(wèn)題:與DNS不同的是,CORBA名字服務(wù)旨在用于一個(gè)組織而不是整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)。
4 引用問(wèn)題:
CORBA遠(yuǎn)程對(duì)象引用不可以以類似URL的方式用作互聯(lián)網(wǎng)范圍內(nèi)的對(duì)象引用。(每個(gè)IOR包含一個(gè)槽,指定其引用的對(duì)象的接口的類型標(biāo)識(shí)符。不過(guò),只有存儲(chǔ)相應(yīng)類型定義的接口庫(kù)才能理解這個(gè)類型標(biāo)識(shí)符。在全球范圍內(nèi)應(yīng)用不可行。)
Web Service模型中,服務(wù)由URL標(biāo)識(shí),處于互聯(lián)網(wǎng)上任何位置的客戶都可以請(qǐng)求位于互聯(lián)網(wǎng)其他位置上的組織中的服務(wù)
5 激活和定位的分離:定位和激活Web Service的任務(wù)被巧妙地分離開(kāi)來(lái)。相反,CORBA持久引用指的是組件,使用需激活相應(yīng)的對(duì)象,一旦激活對(duì)象,它還將負(fù)責(zé)定位對(duì)象。
6 易用性
Web Service的基礎(chǔ)設(shè)施易于理解和使用。
CORBA平臺(tái)需要安裝和支持龐大復(fù)雜的軟件。
7 CORBA的實(shí)現(xiàn)是比較高效的:CORBA CDR是二進(jìn)制的,而 XML是文本方式的。
soap耗費(fèi)的時(shí)間是corba的多倍。
隨著設(shè)備性能的增長(zhǎng),這種差別正在縮小。
9 CORBA的優(yōu)勢(shì)
CORBA服務(wù)在事務(wù)、并發(fā)控制、安全和訪問(wèn)控制、事件和持久對(duì)象方面
有優(yōu)勢(shì)。
CORBA非常適合具有復(fù)雜交互的應(yīng)用。
WSDL的主要作用
WSDL (Web Services Description Language) 是一種用于描述 Web 服務(wù)的 XML 格式的語(yǔ)言。它的主要作用是:
描述 Web 服務(wù):WSDL 文檔用于描述一個(gè) Web 服務(wù)的功能,包括它的接口、輸入輸出消息格式、傳輸協(xié)議等。
查找 Web 服務(wù):WSDL 可以用于查找和定位 Web 服務(wù),從而簡(jiǎn)化了客戶端與服務(wù)器之間的通信過(guò)程。
實(shí)現(xiàn) Web 服務(wù):WSDL 可以幫助開(kāi)發(fā)者實(shí)現(xiàn) Web 服務(wù),例如可以使用 WSDL 定義的接口生成代碼,或者使用 WSDL 生成客戶端代碼調(diào)用 Web 服務(wù)。
因此,WSDL 是實(shí)現(xiàn)和使用 Web 服務(wù)的重要工具,能夠提高 Web 服務(wù)的可互操作性和易用性。
UDDI提供的主要服務(wù)
UDDI提供了一個(gè)接口用來(lái)發(fā)布和更新Web Service的信息。
UDDI (Universal Description, Discovery, and Integration)是一種Web服務(wù)目錄,為Web服務(wù)提供了發(fā)現(xiàn)、注冊(cè)、查詢和維護(hù)服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)方法。
(UDDI的主要服務(wù)包括:
注冊(cè):注冊(cè)Web服務(wù)以便其他用戶可以發(fā)現(xiàn)和使用它。
查詢:查詢UDDI目錄以查找適合您需求的Web服務(wù)。
發(fā)現(xiàn):通過(guò)搜索UDDI目錄,可以發(fā)現(xiàn)所需的Web服務(wù)。
維護(hù):更新和維護(hù)已經(jīng)注冊(cè)到UDDI目錄中的Web服務(wù)信息。
UDDI提供了一個(gè)通用的框架,使得各種Web服務(wù)可以在互聯(lián)網(wǎng)上互相發(fā)現(xiàn)和交互。因此,UDDI對(duì)于整個(gè)Web服務(wù)生態(tài)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)非常重要,是實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)發(fā)現(xiàn)、集成和使用的關(guān)鍵技術(shù)。)
討論 現(xiàn)在要開(kāi)發(fā)如下系統(tǒng),可選擇的技術(shù)方案包括:CORBA, EJB, Fractal,Web Service,請(qǐng)問(wèn)選擇哪種技術(shù)方案更合適?l 12306l 鄭州大學(xué)網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院職工考勤系統(tǒng) l 攜程(旅游服務(wù)APP)
12306:EJB:因?yàn)闃I(yè)務(wù)復(fù)雜,對(duì)于大型復(fù)雜軟件,只在一個(gè)機(jī)構(gòu)內(nèi)使用,EJB可以發(fā)揮組建編程優(yōu)勢(shì)
鄭大考勤系統(tǒng):Fractal:基于組件的優(yōu)勢(shì),比較適合開(kāi)發(fā)小規(guī)模軟件,(web serviece 也可以)
攜程:用web service,要和大量第三方公司進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,所以用web service
第十章 對(duì)等系統(tǒng)
對(duì)等系統(tǒng)的主要特點(diǎn)
1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)確保每個(gè)用戶都能向系統(tǒng)提供資源。雖然各個(gè)參與的結(jié)點(diǎn)提的
資源不同,但在同一個(gè)對(duì)等系統(tǒng)中它們具有相同的功能和責(zé)任。
2 系統(tǒng)不依賴一個(gè)中心管理系統(tǒng)就能正常運(yùn)行。
3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠給資源的提供者和使用者提供一定限度的匿名性。
4 在大量主機(jī)中放置數(shù)據(jù)資源,以及訪問(wèn)這些資源的算法。這個(gè)算法能夠自
動(dòng)平衡各個(gè)主機(jī)的負(fù)載,確保可用性,并且不會(huì)增加不必要的系統(tǒng)開(kāi)銷。
路由覆蓋的定義和主要任務(wù)
定義:路由覆蓋是指網(wǎng)絡(luò)路由的結(jié)構(gòu),包括所有的網(wǎng)絡(luò)路由器,主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)之間的連接。它的主要任務(wù)是在網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)包,使得數(shù)據(jù)包能夠從源到達(dá)目的地。
路由覆蓋的主要任務(wù)如下:
1 路由請(qǐng)求給對(duì)象
2 插入對(duì)象
3 刪除對(duì)象
4 結(jié)點(diǎn)的增加和移除
Pastry的工作原理,理解圖10-8和10-9中的路由算法
Pastry是一種分布式對(duì)等網(wǎng)絡(luò)(P2P)協(xié)議,用于實(shí)現(xiàn)分布式系統(tǒng)中的資源共享和信息存儲(chǔ)。它通過(guò)建立一個(gè)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)間的通信來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目的。
Pastry協(xié)議的工作原理主要基于以下幾個(gè)步驟:
1 建立對(duì)等網(wǎng)絡(luò):建立一個(gè)對(duì)等網(wǎng)絡(luò),每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是相互獨(dú)立的。
2 建立路由表每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)路由表,存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)之間的路由信息。
3 哈希:Pastry協(xié)議通過(guò)哈希函數(shù)將每個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址映射到一個(gè)唯一的哈希值,以便在網(wǎng)絡(luò)中定位該節(jié)點(diǎn)。
4 尋找目標(biāo)節(jié)點(diǎn):當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)需要查找某個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)時(shí),它首先使用自己的路由表嘗試尋找該目標(biāo)節(jié)點(diǎn),如果路由表中沒(méi)有該節(jié)點(diǎn)的信息,則使用其他節(jié)點(diǎn)的路由表繼續(xù)查找,直到找到該目標(biāo)節(jié)點(diǎn)為止。
Tapestry的工作原理,理解圖10-10中的算法示意圖
理解OceanStore如何利用P2P技術(shù)實(shí)現(xiàn)分布式文件存儲(chǔ)
OceanStore是一個(gè)分布式文件存儲(chǔ)系統(tǒng),它利用P2P技術(shù)實(shí)現(xiàn)分布式文件存儲(chǔ)。OceanStore的工作原理如下:
1 對(duì)等網(wǎng)絡(luò):建立一個(gè)對(duì)等網(wǎng)絡(luò),每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是相互獨(dú)立的,并且可以通過(guò)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通信。
2 分布式文件存儲(chǔ):將文件分成多個(gè)數(shù)據(jù)塊,并分別存儲(chǔ)在不同的節(jié)點(diǎn)上。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以成為分布式文件存儲(chǔ)系統(tǒng)的一部分。
3 冗余存儲(chǔ):提供了冗余存儲(chǔ)功能,即每個(gè)數(shù)據(jù)塊都會(huì)被多次存儲(chǔ)在不同的節(jié)點(diǎn)上,以確保數(shù)據(jù)的安全性。
4 數(shù)據(jù)分片支持對(duì)文件進(jìn)行數(shù)據(jù)分片,并對(duì)每一個(gè)數(shù)據(jù)片分別進(jìn)行存儲(chǔ)。
5 節(jié)點(diǎn)通信:每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以相互通信,以實(shí)現(xiàn)文件的存儲(chǔ)、檢索和更新。
6 數(shù)據(jù)復(fù)制:提供了數(shù)據(jù)復(fù)制功能,使得每個(gè)數(shù)據(jù)塊都可以在網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)節(jié)點(diǎn)上被復(fù)制,以確保數(shù)據(jù)的安全性和可用性。
討論 你認(rèn)為Napster系統(tǒng)(參考圖10-2)的主要問(wèn)題是什么?如果讓你改進(jìn)Napster系統(tǒng)以提高可靠性和效率,你會(huì)采取哪些措施?Napster 是第一個(gè)廣受歡迎的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)文件共享服務(wù),在 20 世紀(jì) 90 年代后期首次推出時(shí)具有革命性意義。然而,它也面臨著幾個(gè)問(wèn)題。以下是 Napster 系統(tǒng)的一些主要問(wèn)題:
有限的搜索功能:Napster 的搜索功能有限,這使得用戶很難找到他們正在尋找的內(nèi)容。
可擴(kuò)展性:Napster 面臨可擴(kuò)展性問(wèn)題,導(dǎo)致性能下降和頻繁崩潰。
質(zhì)量控制:由于沒(méi)有中央機(jī)構(gòu)來(lái)管理上共享的內(nèi)容,共享文件的質(zhì)量通常很差。
安全性:Napster 網(wǎng)絡(luò)缺乏安全和隱私措施。
采取以下步驟:
改進(jìn)的搜索功能:我會(huì)引入一個(gè)集中式服務(wù)器來(lái)管理信息,使用戶更容易找到他們正在尋找的內(nèi)容。
可擴(kuò)展性改進(jìn):實(shí)施可擴(kuò)展的基礎(chǔ)設(shè)施和架構(gòu).
質(zhì)量控制:采取措施確保網(wǎng)絡(luò)上共享文件的質(zhì)量,例如自動(dòng)檢查惡意軟件和其他有害內(nèi)容。
增強(qiáng)的安全性:我會(huì)實(shí)施安全和隱私措施。
第十二章
分布式文件系統(tǒng)的主要目標(biāo)
1 共享資源是分布式系統(tǒng)的主要目標(biāo)。
2 共享存儲(chǔ)信息是分布式資源共享的一個(gè)最重要的方面。
了解分布式文件系統(tǒng)的主要需求
分布式文件系統(tǒng)是一種允許多個(gè)遠(yuǎn)程用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)和管理共享數(shù)據(jù)的文件系統(tǒng)。分布式文件系統(tǒng)的主要需求如下:
1 可擴(kuò)展性:系統(tǒng)應(yīng)該能夠隨著系統(tǒng)的增長(zhǎng)處理越來(lái)越多的數(shù)據(jù)和用戶。
2 透明性:系統(tǒng)應(yīng)該隱藏?cái)?shù)據(jù)分布和管理的細(xì)節(jié),并向用戶呈現(xiàn)共享數(shù)據(jù)的統(tǒng)一視圖。
3 可靠性:系統(tǒng)應(yīng)該提供高水平的可靠性,確保即使在故障情況下也不會(huì)丟失或損壞數(shù)據(jù)。
4 性能:系統(tǒng)應(yīng)該能夠在高用戶負(fù)載和慢網(wǎng)絡(luò)連接情況下,對(duì)共享數(shù)據(jù)的訪問(wèn)和操作提供高性能。
5 安全性:系統(tǒng)應(yīng)該提供強(qiáng)大的安全功能。
6 互操作性:系統(tǒng)應(yīng)該能夠與其他文件系統(tǒng)一起工作,并兼容不同的操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
7 靈活性:系統(tǒng)應(yīng)該靈活適應(yīng),能夠適應(yīng)不斷變化的需求.
基于圖12-8,深入理解NFS的工作原理
NFS (Network File System) 是一種分布式文件系統(tǒng),它允許用戶在不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上共享文件和目錄。NFS工作的原理如下:
客戶端請(qǐng)求:客戶端向 NFS 服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求,請(qǐng)求訪問(wèn)遠(yuǎn)程文件系統(tǒng)。
客戶端認(rèn)證:NFS 服務(wù)器驗(yàn)證客戶端身份,以確保只有授權(quán)的客戶端才能訪問(wèn)文件。
請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā):NFS 服務(wù)器將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到文件系統(tǒng),以便完成客戶端請(qǐng)求。
文件系統(tǒng)響應(yīng):文件系統(tǒng)響應(yīng)客戶端請(qǐng)求,并將文件內(nèi)容返回給 NFS 服務(wù)器。
響應(yīng)發(fā)送:NFS 服務(wù)器將文件內(nèi)容發(fā)送給客戶端,客戶端可以通過(guò)它來(lái)訪問(wèn)遠(yuǎn)程文件。
NFS 使用RPC 協(xié)議來(lái)處理客戶端請(qǐng)求,從而實(shí)現(xiàn)分布式文件系統(tǒng)。這種方法使得客戶端可以在其本地文件系統(tǒng)中訪問(wèn)遠(yuǎn)程文件,就像訪問(wèn)本地文件一樣方便
理解NFS中,虛擬文件系統(tǒng)VFS的作用
在網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)(NFS)中,虛擬文件??系統(tǒng)(VFS)的作用是為訪問(wèn)不同的文件系統(tǒng)提供一個(gè)通用的接口。 VFS 充當(dāng)應(yīng)用程序和實(shí)際文件系統(tǒng)之間的中間層,允許通過(guò)單個(gè)統(tǒng)一接口訪問(wèn)多個(gè)文件系統(tǒng)。
(VFS 使應(yīng)用程序能夠以統(tǒng)一的方式與文件系統(tǒng)交互,而不管底層文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)如何。這消除了應(yīng)用程序?qū)Φ讓游募到y(tǒng)具有特定知識(shí)的需要,并使它們能夠在不修改的情況下使用不同的文件系統(tǒng)。
使用 NFS,VFS 充當(dāng) NFS 客戶端和 NFS 服務(wù)器之間的橋梁??蛻舳送ㄟ^(guò)VFS與服務(wù)器通信,VFS處理客戶端與服務(wù)器之間的通信,保證數(shù)據(jù)以雙方都能理解的格式傳輸。這允許客戶端訪問(wèn)和操作服務(wù)器上的文件,就好像它們是本地文件一樣。)
(綜上所述,NFS中的VFS為不同文件系統(tǒng)的訪問(wèn)提供了統(tǒng)一的接口,使應(yīng)用程序無(wú)需修改即可與不同的文件系統(tǒng)協(xié)同工作,方便了NFS客戶端與服務(wù)器端的通信。)
NFS中服務(wù)器緩存和客戶機(jī)緩存的作用
服務(wù)器緩存:服務(wù)器緩存用于在NFS服務(wù)器的內(nèi)存中緩存文件和目錄信息。這有助于減少為客戶端請(qǐng)求提供服務(wù)時(shí)所需的磁盤 I/O 操作數(shù),從而提高 NFS 服務(wù)器的性能。
客戶端緩存:客戶端緩存用于在NFS客戶端的內(nèi)存中緩存文件和目錄信息。這有助于減少向 NFS 服務(wù)器發(fā)出的請(qǐng)求數(shù),從而提高 NFS 客戶端的性能??蛻舳司彺婵捎糜诰彺嫖募?shù)據(jù)和與這些文件關(guān)聯(lián)的元數(shù)據(jù)。
(此外,客戶端緩存還可用于使 NFS 客戶端對(duì)網(wǎng)絡(luò)中斷更具彈性,因?yàn)榧词古c NFS 服務(wù)器的連接丟失,它也可以繼續(xù)訪問(wèn)緩存的數(shù)據(jù)。)
基于圖12-11,12-13,12-14,深入理解AFS的工作原理
AFS允許用戶從不同位置訪問(wèn)文件,就好像它們存儲(chǔ)在本地一樣。
AFS 在客戶端-服務(wù)器模型上運(yùn)行,中央服務(wù)器管理文件的存儲(chǔ)和檢索,以及許多客戶端機(jī)器。
當(dāng)客戶機(jī)從 AFS 服務(wù)器請(qǐng)求文件時(shí),服務(wù)器檢索該文件并將其副本緩存在客戶機(jī)上。對(duì)該文件的后續(xù)請(qǐng)求可以由客戶端機(jī)器完成,而不需要額外的網(wǎng)絡(luò)流量。這有助于減少網(wǎng)絡(luò)延遲并提高性能。
討論 l 談?wù)勀阌心男┓椒?#xff0c;能夠進(jìn)一步提高NFS系統(tǒng)的讀寫(xiě)效率?
增大緩存容量
1 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化:優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。
2 緩存:NFS 使用緩存來(lái)提高性能。客戶端可以在內(nèi)存中緩存經(jīng)常訪問(wèn)的數(shù)據(jù)。
3 使用巨型幀:巨型幀比標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)幀大,可以減少傳輸數(shù)據(jù)所需的幀數(shù)能。
4 掛載選項(xiàng):有的 NFS 掛載選項(xiàng)可用于提高性能,包括“rsize”和“wsize”選項(xiàng),指定讀取或?qū)懭胝?qǐng)求的最大大小。
5 使用專用網(wǎng)絡(luò):為 NFS 流量使用專用網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)減少網(wǎng)絡(luò)爭(zhēng)用并確保 NFS 流量具有足夠的帶寬來(lái)提高性能。
6 使用基于硬件的加速:基于硬件的加速,可以卸載 CPU 密集型任務(wù)并提高性能。
7 負(fù)載平衡:負(fù)載平衡可以幫助將 NFS 流量分布到多臺(tái)服務(wù)器上,減少任何一臺(tái)服務(wù)器上的負(fù)載并提高性能。
如果讓你在windows server上開(kāi)發(fā)一個(gè)NFS Server端軟件,你認(rèn)為該軟件需要實(shí)現(xiàn)哪些功能?
共享文件和目錄:NFS服務(wù)器軟件應(yīng)該能夠共享Windows服務(wù)器上的文件和目錄,以便NFS客戶端可以訪問(wèn)它們。
身份驗(yàn)證:軟件應(yīng)該能夠?qū)?NFS 客戶端進(jìn)行身份驗(yàn)證。
授權(quán):軟件應(yīng)該能夠確定哪些 NFS 客戶端被授權(quán)訪問(wèn)特定的文件和目錄。
文件鎖定:軟件應(yīng)該能夠處理來(lái)自 NFS 客戶端的文件鎖定請(qǐng)求,以確保一次只有一個(gè)客戶端可以修改文件。
文件訪問(wèn)權(quán)限:軟件應(yīng)能管理NFS客戶端的文件和目錄訪問(wèn)權(quán)限,如只讀、讀寫(xiě)和執(zhí)行權(quán)限。
文件和目錄更新:該軟件應(yīng)該能夠?qū)?NFS 客戶端所做的更改傳播到 Windows 服務(wù)器上的共享文件和目錄。
網(wǎng)絡(luò)傳輸:軟件應(yīng)支持 NFS 協(xié)議。
性能優(yōu)化:軟件應(yīng)進(jìn)行性能優(yōu)化,以確保快速高效地訪問(wèn)共享文件和目錄。
錯(cuò)誤處理:軟件應(yīng)該能夠處理和響應(yīng)錯(cuò)誤和異常。
記錄和監(jiān)控:該軟件應(yīng)該能夠記錄 NFS 客戶端操作并監(jiān)控 NFS 服務(wù)器的性能。
第十三章
分布式系統(tǒng)中,命名(Naming)的重要作用
名字為通信與資源共享提供了便利。
DNS中迭代導(dǎo)航和遞歸導(dǎo)航的區(qū)別
迭代導(dǎo)航:在迭代導(dǎo)航中,客戶端將詢問(wèn)發(fā)送到本地 DNS 服務(wù)器,然后由本地 DNS 服務(wù)器詢問(wèn)其他 DNS 服務(wù)器,直到找到請(qǐng)求的信息或超時(shí)為止。迭代導(dǎo)航需要客戶端與本地 DNS 服務(wù)器建立連接,本地 DNS 服務(wù)器與遠(yuǎn)程 DNS 服務(wù)器建立連接,因此它的性能較差。
遞歸導(dǎo)航:在遞歸導(dǎo)航中,客戶端將詢問(wèn)發(fā)送到本地 DNS 服務(wù)器,本地 DNS 服務(wù)器將詢問(wèn)轉(zhuǎn)發(fā)到其他 DNS 服務(wù)器,并且返回給客戶端完整的答案。遞歸導(dǎo)航僅需客戶端與本地 DNS 服務(wù)器建立一次連接,因此它的性能較好。
目錄服務(wù)的作用
目錄服務(wù)返回滿足特定屬性的所有對(duì)象的屬性集合。
全局名字服務(wù)GNS的工作原理
全局名字服務(wù)(GNS)是一種用于映射名稱到網(wǎng)絡(luò)地址的技術(shù)。它的工作原理是通過(guò)一個(gè)中心化的服務(wù)器,將名稱映射到對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址(如IP地址)。
(當(dāng)用戶請(qǐng)求某個(gè)名稱時(shí),GNS會(huì)收到請(qǐng)求并在其內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)中查找相應(yīng)的地址。如果找到了,GNS將返回給用戶對(duì)應(yīng)的地址,從而使用戶可以連接到該地址上的服務(wù)器。如果沒(méi)有找到,GNS會(huì)返回一個(gè)錯(cuò)誤信息。
GNS可以解決兩個(gè)問(wèn)題:
IP地址不容易記憶,GNS可以將容易記憶的名稱映射到IP地址。
IP地址可能會(huì)發(fā)生變化,GNS可以隨時(shí)隨地更新對(duì)應(yīng)的IP地址,從而避免了用戶手動(dòng)更新的麻煩)
為什么LDAP比X.500更實(shí)用?
輕量性:LDAP是一種輕量級(jí)的目錄訪問(wèn)協(xié)議,它具有比X.500更小的幀結(jié)構(gòu)和更簡(jiǎn)單的語(yǔ)法,因此它比X.500更易于實(shí)現(xiàn)。
可擴(kuò)展性:LDAP的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)和語(yǔ)法使它更容易擴(kuò)展。
性能 LDAP通常具有比X.500更高的性能。
易用性: LDAP比X.500具有更容易理解的語(yǔ)法和更直接的訪問(wèn)方法。
LDAP比X.500更實(shí)用,因?yàn)樗哂懈玫男阅?、更靈活的擴(kuò)展性和更高的易用性。
討論在一個(gè)DNS服務(wù)中,客戶端可以使用迭代導(dǎo)航或者遞歸導(dǎo)航,你認(rèn)為這兩種方式哪個(gè)查詢效率更高?哪個(gè)占用的DNS服務(wù)器資源更少?
遞歸導(dǎo)航的效率更高,因?yàn)樗恍枰啻握?qǐng)求,客戶端只需要向DNS服務(wù)器請(qǐng)求一次即可得到完整的域名信息。但是,遞歸導(dǎo)航占用的DNS服務(wù)器資源更多。
相反,迭代導(dǎo)航需要多次請(qǐng)求,但是它占用的DNS服務(wù)器資源更少。
總的來(lái)說(shuō),遞歸導(dǎo)航更快但占用的DNS服務(wù)器資源更多,迭代導(dǎo)航更慢但占用的DNS服務(wù)器資源更少。
總結(jié)
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