分布式操作系统

分布式操作系统1、概念解析2、进程管理3、资源管理2023年9月6日一、概念解析1、分布式系统和分布式操作系统：

分布式计算机系统是由一组独立的计算机，经互联网络连接而形成的系统。用于管理分布式计算机系统的操作系统叫做分布式操作系统。2、分布式操作系统的特征： 分布性、自治性、透明性、统一性3、分布式操作系统的基本功能：（1）、进程通信：提供有力的通信手段，让运行在不同计算机上的进程可以通过通信来交换数据。（2）、资源共享：提供访问他机资源的功能，使得用户可以访问或使用位于它机上的资源。（3）、并行运算：提供某种程序设计语言，使用户可编写分布式程序，该程序可在系统中多个节点上并行运行。（4）、网络管理：高效的控制和管理网络资源，对用户具有透明性，即使用分布式系统和使用传统单机系统相似。1、进程处理器的分配2、进程的同步和互斥3、死锁的预防与检测二、进程管理1、处理器的分配（1）、分配策略 不可迁移的：进程一直在分配的处理机上运行，直到结束。

可迁移的：可以将已经运行的进程迁移到别的处理器上继续执行。（2）、分配算法的评价：CPU利用率最大化，平均响应时间最小化，平均响应率最小化。（3）、常见的分配算法：图论确定性分配算法、集中式分配算法、层次式分配算法、发布者/接收者发起的分布式启发性算法等等。2、进程的同步和互斥（1）、事件排序 前超关系、时间戳（2）、分布式同步互斥算法：

Lamport算法

RicartandAgrawla算法

令牌传送算法。（3）、Ricart-Agrawla.算法具体过程： a、进程Pi想要进入临界区，产生一个时间戳Ti，发送消息request(Pi,Ti)给所有其他进程。 b、进程Pj接收到request消息后，可能立即回复，也可能延迟回复。

如果Pj不想进入临界区，立即回复。 如果Pj当前在临界区中，延迟回复。如果Pj想进入但未进入临界区，则比较二者的事件戳。c、当进程Pi接收到所有进程回复的reply消息后，便可进入到临界区。d、当进程Pi离开临界区后，给所有延迟回复的进程发送reply消息。算法的缺点：a、每个进程必须要知道其他进程的存在，这使得进程的动态增减变的复杂；b、如果其中一个进程失效，则整个算法崩溃；c、不想进入临界区的进程也必须参与协调过程。所以：该算法比较适合稳定且数量少的进程的集合。例：假如有三个进程P1，P2，P3，进程P1和进程P3想进入同一临界区，P1发送request(1，15)消息给P2和P3，P3发送request(3，6)消息给P1和P2。P2收到请求后，立即回答。P1接收到P3的请求后也立即回答，因为P1的时间戳大于P3。P3收到来自P1的请求后延迟回答。当P3收到来自P1和P2的回答后，进入临界区，P1则等待P3回答。当P3退出临界区后，向P1发送回答消息，于是P1进入临界区。3、死锁的预防和检测（1）、死锁的预防：

基于时间戳定序的死锁预防方法：

通过剥夺必要的资源以防止循环等待条件的发生。为了控制剥夺，为每个进程赋予一个唯一的优先数（时间戳）。 具体的死锁预防有两种方案。假如有两个时间戳分别为T1和T2的事件A1和A2，A2申请已被A1占用的资源R。第一种：

基于非剥夺式的，称为等待死亡法。如果T2<T1，则阻塞A2，否则杀死A2，然后重启A2。第二种：

基于剥夺式的，称为受伤等待法。如果T2<T1，则杀死A1；否则停止A2执行。（2）、死锁的检测A、集中式死锁的检测算法：

模仿非分布式的算法B、分布式的死锁检测：典型Chandy_Misra_Haas算法。该算法允许进程一次请求多个资源而不是一次只申请一个。通过允许多个请求同时进行，使得进程的推进速度加快。该模型的这种变换使得一个进程可以同时等待两个或多个进程。例：三、资源管理资源管理和调度是操作系统的主要任务。分布式操作系统中资源管理可以采用

集中式资源管理

分布式资源管理

层次式资源管理1、集中式资源管理（中央资源管理者、系统资源表）集中式资源管理的优点：（1）、可以做出全局优化的资源分配策略。（2）、系统扩充和裁剪容易。（3）、减少了资源管理算法的开销。集中式资源管理的缺点：

（1）、可靠性低。（2）、中央资源管理者可能成为系统的瓶颈。（3）、整个系统失去自治性。2、分布式资源管理

每个站点有一个局部资源表，用于记载属于该站点的局部资源。分布式资源管理的优点：

（1）、可靠性高。任何一个站点、资源或服务的失效都不会影响整个系统。（2）、每个站点都有较高的自治性。分布式资源管理的缺点：通信量增加。要获得有关资源的信息，每个站点都