DistributedSystemsPrinciplesandParadigms中文版书名分布

1、«DistributedSystemsPrinciplesandParadigms»中文版书名：分布式系统原理与范型Author:AS.TanebaumAS.Tanebaum是我喜欢的一名计算机学者，有理论，有实践，这才是计算机的正道。纯理论，那是数学研究者；而纯实践，那是工程师的活。又没有理论，有无实践，那是什么人呢？分布式系统：点对点计算、传感器网络、虚拟化计算、服务器集群、网格计算、Web服务（非集中式系统）。所引出的新问题：分布式系统的一致性模型、时钟同步算法等。第一章概述计算技术自80年代两大发展：高性能CPUNetwork物理上分散的计算机系统，借助于Netwo

2、rk互联，在逻辑层面集成为一个整体，即透明化计算。分布式系统特性：隐藏各计算机系统的异构性（中间件,Middleware）使用者以统一一致的方式与分布式系统交互。例如，Web分布式系统四目标：资源远程访问透明化计算（用户只关心是否使用方便）开放性服务由接口规范，如可用函数的名称、参数等，关键在于说明服务所要执行的任务，即接口语义。可扩展性（SaaS）集中式服务：DNS-瓶颈Floyd或Dijkstra算集中式算法：路由问题从理论而言，收集各节点和通信线路的状态信息，利用法计算最优路径。问题在于收集相关状态信息并上传会导致网络过载。分散式算法，其特性：没有分布式系统整体状态信息，而基于局部信息决

3、策不存在全局性时钟，而是局部时钟（时钟误差扩散）可扩张性：缓存，一致性问题（consistency）不同一致性模型分布式系统类型:集群计算(clustercomputing):同构性网格计算(gridcomputing):异构系统关键问题：如何将异构计算机系统集成，方法之一是虚拟集成分布式并行数据库企业应用集成PRC(RemoteProcedureCall)、RMI(RemoteMethodInvocation)Middleware)移动计算SoftwareArchitecture:软件构件组织和交互关系。(virtualorganization)、MOM(Message-Oriented分布

4、式系统：中间件分离应用程序和底层平台，以提供分布式透明性。(AutonomicSystems)集中式体系结构：C/S分布式体系结构：点对点系统(peer-peersystem):DHT(distributedhashtable),随机图(randommap)另一方面，自治系统例如Chord混合体系结构：协作分布式系统BitTorrent、Globule自适应软件技术：要点分离计算映像基于组件的设计分布式系统的自治计算(autonomiccomputing):反馈控制系统虚拟化(virtulization):并行运行环境独立于底层硬件和操作平台。TinyDB线程的实现:用户级线程内核级线程混合级

5、线程虚拟机四层次：机器指令(MachineInstruction)ISA系统调用(SystemCall)API虚拟化实现：ISA仿真虚拟监视器(VirtualMachinemonitor,VMM)代码迁移（processmigration）基本思想：调整和优化各节点进程负荷状态，以提升系统整体性能。（局部性原理）代码迁移模型第6章同步化进程间如何协作和同步？物理时间同步逻辑时间同步Guerraoui,IntroductiontoReliableDistributedProgramming（关注实现可靠性的分布式算法）Lynch,DistributedAlgorithmRaynalaLogica

6、lTime:CapturingCausalityinDistributedSystems”Tel,IntroductiontoDistributedAlgorithms第7章一致性和复制分布式系统的一重要问题：数据复制。对数据复制一般可增强系统的可靠性或提高性能。但随之产生的问题是：难以保持各个副本的一致性，即当更新一个副本时，必须确保同时更新其他副本，否则数据各个副本不相同。副本管理-副本服务器的布置，其内容如何在多个服务器之间分发如何实现一致性J如何保证多个副本的一致性特殊一致性-缓存协议一致性模型-关键于：复制数据的访问和更新模式数据为中心的一致性模型：（从数据存储的角度提供系统级一致性

7、，可结合粒度计算）L顺序一致性q因果一致性、入口一致性客户为中心的一致性模型：最终一致性I单调读/写一致性1 读写一致性L写读一致性复制管理关键问题：何时、何地、有谁、何种机制保持副本的一致性？而副本的放置问题本身又分为两个问题：副本服务器的放置？内容放置？Adve:"SharedMemoryConsistencyModels:ATutorial”Gray.J.,“TheDangersofReplicationandaSolution”1996Saito,“OptimisticReplication”Sivasubramanian,aReplicationforWebHostingS

8、ystems”Wiesmann,M.,"UnderstandingReplicationinDatabaseandDistributedSystems2000Lamport,L.:“HowtoMakeaMultiprocessorComputerthatCorrectlyExecutesMultiprocessorPrograms."IEEETComp.,1979Hutto,P.:"SlowMemory"WeakeningConsistencytoEnhanceConcurrencyinDistributedShareMemories.”1990第8章容

9、错性分布式系统区别于单机系统一个特性是：它容许部分失效。其设计目标：可从部分失效环境中自动恢复，且不影响整体性能，即使在发生故障时，系统可继续提供服务。一关键：使用冗余来掩盖故障。ByzantineFailure问题：Pease,M.,"ReachingAgreementinthePresenceofFaults"J.ACM,1980Lamport,L.:"ByzantineGeneralsProblem."ACMTProg.Lang.syst.1982Fischer,M,aImpossibilityofDistributedConsensuswitho

10、neFaultyProcessor”JACM,1985Barborak,M.,“TheConsensusProbleminFault-TolerantComputing.”ACMComput.Surv,1993Turek,J.,“TheManyFacesofConsensusinDistributedSystems”IEEEComputer,1992容错机制，进程恢复方法一：多个相同进程组织到一组中，用一个容错的组取代一个脆弱的进程。问题是：组管理组成员之间的关系I组成员加入组成员离开或失效I组在故障后重建J故障检测：故障检测是容错的基石-要很好屏蔽故障，先要检测出故障可靠通信点对点通信-失败

11、时RPC义组通信（多播）分布式提交两阶段提交协议一检查点+日志三阶段提交协议恢复：使发生故障的进程恢复到正确状态Floyd,S.,“AReliableMulticastFrameworkforLight-weightSessionsandApplicationLevelFraming"IEEE/ACMTNetw,1997Levine,B.:“AComparisonofReliableMulticastProtocols”ACMMultimediaSystemsJournal,1998Jalote,P,:FaultToleranceinDistributedSystems,1994Sh

12、ooman,M.L:ReliabilityofComputerSystemsandNetworks:FaultTolerance,Analysis,andDesign.2002Tanisch,P.,“AtomicCommitinConcurrentComputing."IEEEConcurrency,2000Zhuang,S.Q.,"OnFailureDetectionAlgorithmsinOverlyNetworks”2005Marcus,Sten:BlueprintsforHighAvailablityBirman,ReliableDistributedSystems

13、Cristian,Fetzer,“TheTimerdAsynchronousDistributedSystemModelGuerraoui:aSoftware-BasedReplicationforFaultTolerantce”第9章安全性进程间安全通信广加密DDESRRSAIMD5安全通道身份认证消息的完整性和机密性访问控制【安全管理I密钥管理I授权管理Anderson,SecurityEngineering:AGuidetoBuildingDependableDistributedSystemsKuufman,NetworkSecuritySchneider,F:"Implem

14、entingFault-TolerantServicesUsingtheStateMachineApproach:ATutorial"ACMComput.Surv,1990Schneider,B:AppliedCryptography.Rivest,R:"TheMD5MessageDigestAlogrithm”第10章基于对象的分布式系统尸数据/状态对象'操作/方法L接口一绑定bindJavaBean(EnterpriseJavaBean,EJB)Globe分布式共享对象进程iPRC通信LRMI(RemoteMethodInvocation)JavaRMI/COR

15、BA命名同步一致性&复制容错性安全性Emmerich,EngineeringDistributedObjectsFleury,“TheJBossExtendsibleServer”Henning,“TheRiseandFallofCORBA”Henning,AdvancedCORBAProgrammingwithC+Henning,M.,"ANewApproachtoObject-OrientedMiddleware第11章分布式文件系统NFS(NetworkFileSystem):远程访问模型体系结本GFS(GoogleFileSystem)l对称式体系结构(如Ivy)通信

16、RPC命名：为各用户提供自己的名字空间uUNIX语义(UnixSemantics)文件共享语义语义(SessionSemantics)1事务L不可改变文件方式同步集中式锁机制一致性&复制容错T七Byzantime故障处理t对等系统高度可用性安全性Blanco,“ASurveyofDataManagementinPeer-to-PeerSystems”Callaghan,NFSIllustratedCasstro,M.,"Srie:ALarge-ScaleandDecentralizedApplication-LevelMulticastInfrastructure”Cohen

17、,E.,"ReplicationStrategiesinUnstructuredPeer-to-PeerNetworksDaberk.F.,“Eide-areaCooperativeStoragewithCFS”Ghemawat,S.,“TheGoogleFileSystem”Muthitacharoen,a.,"Ivy:ARead/WritePeer-to-PeerFileSystem”Pate,UNIXFilesystems:Evolution,Design,andImplementationRisson,J.,MethodsSatyanranyanan,"T

18、heEvolutionofCoda第12章基于Web的分布式系统Web服务，分布透明性-Web浏览体系结构-WSDL描述服务-Web服务.UDDI：发布、查询-SOAP通信服务组合ApacheWebWeb服务集群-HTTP通信SOAP命名同步JTI复制容错性We谖存WebW主系统复制Web应用程序复制CDNContentDeliveryNetwork安全性服务组合关键问题：如何协调异构Web服务组件？如何正确组成所需QoS服务?Alonso,WebServices:Concepts,ArchitecturesandApplicationsFielding,"PrincipledDes

19、ignoftheModernWebArchitecturePodling,"ASurveyofWebCacheReplacementStrategiesAron,M.,"ScalableContent-wareRequestDistributioninServers”（好入门书）Cluster-basedNetworkRabinovich,WebCachingandReplication（Web内容分布性）Sivasubramanian,S.,"ReplicationforWebHostingSystems第13章基于协作的分布式系统基于协作服务，其组件分布式布置，关键问题是：不同组件之间协作