電力系統(tǒng)信息技術(shù)報(bào)告.docx

電力系統(tǒng)信息技術(shù)報(bào)告班級(jí)：XXXXXXXXX姓名：XXX學(xué)號(hào)：XXXXXXX分布式操作系統(tǒng)（一）引言分布式計(jì)算系統(tǒng)是由多臺(tái)處理機(jī)連接而成的系統(tǒng)，它的資源采取分散的控制方式，以便于支持多個(gè)應(yīng)用程序協(xié)調(diào)地執(zhí)行?；谠撓到y(tǒng)具有下列特性資源分布的模塊性任務(wù)及功能分布的并行性控制分布的自治性用戶使用的透明性和故障免疫的堅(jiān)定性，因此，人們普遍認(rèn)為未來(lái)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)該是分布式系統(tǒng)。分布式計(jì)算技術(shù)是上世紀(jì)70年代中期出現(xiàn)在計(jì)算機(jī)研究領(lǐng)域中的一門新技術(shù)，發(fā)展得非常迅速，已由實(shí)驗(yàn)性研究階段、邊研究邊應(yīng)用階段進(jìn)展到實(shí)用階段。從目前這項(xiàng)技術(shù)的研究工作上看它將和人工智能技術(shù)與并行處理技術(shù)密切結(jié)合成為當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)中最重要的新技術(shù)之一從應(yīng)用方面來(lái)看，分布式計(jì)算技術(shù)將廣泛透到實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)中去。分布式計(jì)算技術(shù)涉及的技術(shù)領(lǐng)域很廣，主要有分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、分布式操作系統(tǒng)、分布式程序設(shè)計(jì)、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)、分布式算法等方面。由于分布式操作系統(tǒng)是構(gòu)成分布式系統(tǒng)的基礎(chǔ)，因此，本文對(duì)分布式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)做一下系統(tǒng)介紹。（二）分布式操作系統(tǒng)的特點(diǎn)分布式操作系統(tǒng)是分布式系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，它作為裸機(jī)與用戶之間的接口，是分布式系統(tǒng)五大特性的集中體現(xiàn)。分布式操作系統(tǒng)除了具有一般操作系統(tǒng)的功能之外，還有以下兩個(gè)特點(diǎn)。1.資源管理資源管理和調(diào)度是操作系統(tǒng)的主要功能之一。在分布式系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)的資源分布于整個(gè)系統(tǒng)的各臺(tái)計(jì)算機(jī)上，分布式操作系統(tǒng)如對(duì)資源采用集中管理方式，必將帶來(lái)管理的復(fù)雜，通信和存儲(chǔ)開(kāi)銷大，以及堅(jiān)定性差等弊病。因此，分布式操作系統(tǒng)采用一類資源多個(gè)管理者的分布管理方式。更具體地說(shuō)，它又可分為集中分布管理和完全分布管理兩種方式。其中，集中分布管理方式是指一類資源受多個(gè)管理者管理，但每個(gè)具體資源僅有一個(gè)管理者對(duì)其負(fù)責(zé)而完全分布管理方式則指一個(gè)資源由多個(gè)資源管理者共同實(shí)施管理。顯然， 兩者之間的區(qū)別在于資源管理者對(duì)資源實(shí)施管理的控制權(quán)限大小局部全部問(wèn)題。通常，對(duì)于和處理機(jī)緊密相聯(lián)的資源如存儲(chǔ)區(qū)、顯示器等，采用集中分布管理方式而對(duì)于和處理機(jī)關(guān)系不甚緊密的資源如多副本文件等，則采用完全分布管理方式。分布式操作系統(tǒng)如對(duì)資源管理不當(dāng)，除發(fā)生死鎖狀態(tài)外，還可能出現(xiàn)餓死現(xiàn)象。因此，分布式操作系統(tǒng)的資源管理策略必須具有防止死鎖和俄死的功能，并保證資源分配的互斥性、均衡性和堅(jiān)定性。2.通信機(jī)制進(jìn)程通信也是操作系統(tǒng)的一個(gè)主要功能。分布式操作系統(tǒng)的通信機(jī)制是頗為復(fù)雜的，其原因在于以下幾方面。（1）當(dāng)系統(tǒng)允許各臺(tái)計(jì)算機(jī)間共享存儲(chǔ)器時(shí)，操作系統(tǒng)必須提供“ 虛擬存儲(chǔ)管理設(shè)施”，否則操作系統(tǒng)應(yīng)向進(jìn)程提供有效的通信設(shè)施；（2）機(jī)間通信的可靠性遠(yuǎn)低于機(jī)內(nèi)通信的可靠性，必須設(shè)置通信協(xié)議以及檢錯(cuò)和糾錯(cuò)措施；（3）機(jī)間通信可能是間接的，有必要考慮路徑選擇問(wèn)題；（4）系統(tǒng)中的各臺(tái)計(jì)算機(jī)可能是異構(gòu)的；（5）通信的實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、線路的物理特性等因素有關(guān)。可見(jiàn)，良好的通信機(jī)制是實(shí)現(xiàn)分布式系統(tǒng)堅(jiān)定性的保證。（三）分布式操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)通過(guò)對(duì)具有代表性的分布式操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的分析可以發(fā)現(xiàn)，它們往往采用微核及核外輔以若干實(shí)用程序的結(jié)構(gòu)。微核是一種具有有限功能的較小的操作系統(tǒng)內(nèi)核，負(fù)責(zé)處理中斷、通信和調(diào)度等，并向核外實(shí)用程序提供服務(wù)而實(shí)用程序分別負(fù)責(zé)一部分的系統(tǒng)功能，以功能模塊的形式出現(xiàn)，并在微核的基礎(chǔ)上進(jìn)行工作。在分布式系統(tǒng)中，各臺(tái)計(jì)算機(jī)都應(yīng)配置一個(gè)微核，但它們配置的實(shí)用程序可以各不相同。因此，就某一臺(tái)計(jì)算機(jī)的分布式操作系統(tǒng)而言，很可能是不完整的，采用功能模塊不均勻分布的結(jié)構(gòu)形式，不僅使組織靈活有效，有利于節(jié)省系統(tǒng)開(kāi)銷，而且也可以保證系統(tǒng)的堅(jiān)定性。因此，分布式操作系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是分布性和堅(jiān)定性。其微核和各種實(shí)用程序以多副本的形式分布在系統(tǒng)中，這樣，一旦系統(tǒng)中的某一部分發(fā)生故障，位于它機(jī)上的操柞系統(tǒng)仍能正常工作，從而保證了系統(tǒng)的堅(jiān)定性，同時(shí)也提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。軍事通信技術(shù)年（四）兩種設(shè)計(jì)觀點(diǎn)一般來(lái)說(shuō)，分布式系統(tǒng)的環(huán)境是分散或分布的。在這種分布環(huán)境下，如何設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)分布式操作系統(tǒng)使之既體現(xiàn)分布式系統(tǒng)所具有的五大特性，又能充分發(fā)揮集中式操作系統(tǒng)已有的成功經(jīng)驗(yàn)是一個(gè)值得仔細(xì)研究的問(wèn)題。根據(jù)客觀條件和具體要求的不同，目前實(shí)現(xiàn)分布式操作系統(tǒng)大致上持以下兩種設(shè)計(jì)觀點(diǎn)。1.改進(jìn)觀點(diǎn)在原有集中式操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，充分考慮到分布式系統(tǒng)的特殊性，加以改進(jìn)使之滿足分布式系統(tǒng)的要求。按其處理方法的不同，這種觀點(diǎn)又可有以下兩種處理方式：（1）擴(kuò)充方式 這種方式是對(duì)原有操作系統(tǒng)的微核進(jìn)行修改和擴(kuò)充，使之具有適合于分布式環(huán)境的通信機(jī)制和分布處理的功能。此方式通過(guò)力求保持與原有操作系統(tǒng)的兼容性而使編制軟件的工作量減少到最少的程度。由于這種方式在開(kāi)發(fā)過(guò)程中有一個(gè)可以進(jìn)行比較的原始版本，這就為設(shè)計(jì)者提供了測(cè)試新版本的基礎(chǔ)。此方式的缺點(diǎn)是開(kāi)發(fā)期間由于受到與原有操作系統(tǒng)保持兼容性的限制使得某些設(shè)計(jì)考慮不得不采取折衷的方案，從而影響了系統(tǒng)性能的進(jìn)一步提高。（2）增添方式 這種方式是從系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)出發(fā)，在原有操作系統(tǒng)與用戶之間增添一個(gè)層次，以提供適合于分布式系統(tǒng)的通信機(jī)制和分布處理功能。為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)配置的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)就是采用這種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于不必修改原有的操作系統(tǒng)，其缺點(diǎn)是用戶對(duì)底層操作系統(tǒng)的所有功能調(diào)用都必須經(jīng)由中間層次才能得以實(shí)現(xiàn)這將會(huì)增大系統(tǒng)的開(kāi)銷。2.創(chuàng)新觀點(diǎn)由于適用于分布環(huán)境的操作系統(tǒng)在本質(zhì)上畢竟不同于集中式操作系統(tǒng)，持改進(jìn)觀點(diǎn)者實(shí)際上是采用修補(bǔ)術(shù)，無(wú)論它的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)修改擴(kuò)充原系統(tǒng)微核的擴(kuò)充方式，還是在原系統(tǒng)上外包一層具有分布式系統(tǒng)特定功能的增添方式，其系統(tǒng)都不免受囿于原系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和約定, 無(wú)法構(gòu)成自底而上一體化的系統(tǒng)。因此，有的設(shè)計(jì)者就極力主張從頭開(kāi)始設(shè)計(jì)分布式操作系統(tǒng)。這種操作系統(tǒng)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：（1）良好的可移植性；（2）較好的互操作性；（3）較好的可裁剪組裝性；（4）較高的使用效率。顯然，持這種觀點(diǎn)的最大好處在于設(shè)計(jì)者有極大的自由度和靈活性，而不利的是所涉及到的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件幾乎都得重新編制，亦即與分布式操作系統(tǒng)有著干絲萬(wàn)