第1章 分布式計(jì)算概述

1.分布式計(jì)算的定義

①分布式計(jì)算是一門(mén)計(jì)算機(jī)科學(xué)，主要研究對(duì)象是分布式系統(tǒng)。在介紹分布式計(jì)算概念前，首先簡(jiǎn)單了解一下什么是分布式系統(tǒng)。

簡(jiǎn)單地說(shuō)，一個(gè)分布式系統(tǒng)是由若干通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的計(jì)算機(jī)組成的軟硬件系統(tǒng)[1]，且這些計(jì)算機(jī)互相配合以完成一個(gè)共同的目標(biāo)（往往這個(gè)共同的目標(biāo)稱為“項(xiàng)目”）

②分布式計(jì)算指在分布式系統(tǒng)上執(zhí)行的計(jì)算。

分布式計(jì)算是將一個(gè)大型計(jì)算任務(wù)分成很多部分分別交給其他的計(jì)算機(jī)處理，并將所有的計(jì)算結(jié)果合并為原問(wèn)題的解決方案。

這里與并行計(jì)算不同的是，并行計(jì)算是使用多個(gè)處理器并行執(zhí)行單個(gè)計(jì)算。

2.分布式計(jì)算的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

?超大規(guī)模

?虛擬化

?高可靠性

?通用性

?高可伸縮性 

?按需服務(wù)

?極其廉價(jià)

?容錯(cuò)性

3.分布式計(jì)算相關(guān)計(jì)算形式

分布式云計(jì)算    網(wǎng)格計(jì)算 并行計(jì)算云計(jì)算  

Distributed computing  grid computing parallel computing cloud computing  

Internet of Thing  物聯(lián)網(wǎng)

BigData 大數(shù)據(jù)

4.集中計(jì)算與分布式計(jì)算

最簡(jiǎn)單的計(jì)算形式是，利用單臺(tái)計(jì)算機(jī)（如個(gè)人計(jì)算機(jī)）進(jìn)行計(jì)算。多用戶也可參與單機(jī)計(jì)算。

在該計(jì)算形式中，并發(fā)用戶可通過(guò)分時(shí)技術(shù)共享使單臺(tái)計(jì)算機(jī)中的資源，往往我們稱這種計(jì)算方式為集中式計(jì)算。

5.串行計(jì)算與并行計(jì)算

并行計(jì)算或稱并行運(yùn)算是相對(duì)于串行計(jì)算的概念（如圖1-2所示），

最早出現(xiàn)于上個(gè)世紀(jì)六七十年代，指在并行計(jì)算機(jī)上所作的計(jì)算，即采用多個(gè)處理器來(lái)執(zhí)行單個(gè)指令。

通常并行計(jì)算是指同時(shí)使用多種計(jì)算資源解決計(jì)算問(wèn)題的過(guò)程，是提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算速度和處理能力的一種有效手段。

它的基本思想是用多個(gè)處理器來(lái)協(xié)同求解同一問(wèn)題，即將被求解的問(wèn)題分解成若干個(gè)部分，各部分均由一個(gè)獨(dú)立的處理機(jī)來(lái)并行計(jì)算。

并行計(jì)算可分為時(shí)間上的并行和空間上的并行。

并行運(yùn)算與分布式計(jì)算的區(qū)別是：分布式計(jì)算強(qiáng)調(diào)的是任務(wù)的分布執(zhí)行，而并行計(jì)算強(qiáng)調(diào)的是任務(wù)的并發(fā)執(zhí)行

6.云計(jì)算概念的提出

l  提出者：     Google工程師，比希利亞，27歲

l  出發(fā)點(diǎn)： 推廣Google超級(jí)強(qiáng)大的計(jì)算資源，招賢納士

l  結(jié)果：   蜂擁而至，名噪一時(shí)，被視為“云”的起源

7.云計(jì)算與網(wǎng)格計(jì)算

①網(wǎng)格計(jì)算：利用互聯(lián)網(wǎng)把地理上廣泛分布的各種資源（計(jì)算、存儲(chǔ)、帶寬、軟件、數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)等）連成一個(gè)邏輯整體，

就像一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)一樣，為用戶提供一體化信息和應(yīng)用服務(wù)（計(jì)算、存儲(chǔ)、訪問(wèn)等）。

②網(wǎng)格計(jì)算強(qiáng)調(diào)資源共享，任何節(jié)點(diǎn)都可以請(qǐng)求使用其它節(jié)點(diǎn)的資源，任何節(jié)點(diǎn)都需要貢獻(xiàn)一定資源給其他節(jié)點(diǎn)。

云計(jì)算強(qiáng)調(diào)專有，請(qǐng)求或獲取的資源是專有的，并且由少數(shù)團(tuán)體提供，使用者不需要貢獻(xiàn)自己的資源。

③網(wǎng)格計(jì)算側(cè)重并行的計(jì)算集中性需求，并且難以自動(dòng)擴(kuò)展。

云計(jì)算側(cè)重事務(wù)性應(yīng)用，大量的單獨(dú)的請(qǐng)求，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或半自動(dòng)的擴(kuò)展。

④云計(jì)算包含的網(wǎng)格計(jì)算特征：

（1）提供在線的計(jì)算、存儲(chǔ)等服務(wù)

（2）超大規(guī)模的資源組合

（3）資源的虛擬化

8.云計(jì)算與分布式計(jì)算

①分布式計(jì)算（狹義）：將待解決問(wèn)題分成多個(gè)小問(wèn)題，再分配給許多計(jì)算系統(tǒng)處理，最后將處理結(jié)果加以綜合。

特點(diǎn)：把計(jì)算任務(wù)分派給網(wǎng)絡(luò)中的多臺(tái)獨(dú)立的機(jī)器

優(yōu)點(diǎn)

a.稀有資源可以共享

b.通過(guò)分布式計(jì)算可以在多臺(tái)計(jì)算機(jī)上平衡計(jì)算負(fù)載

c.可以把程序放在最適合運(yùn)行它的計(jì)算機(jī)上

②流行的分布式項(xiàng)目

§  SETI@Home：       尋找外星文明

§  RC-72：           密碼分析破解，研究和尋找最為安全的密碼系統(tǒng)

§  Folding@home：    研究蛋白質(zhì)折疊、聚合問(wèn)題

§  United Devices：  尋找對(duì)抗癌癥的有效的藥物

§  GIMPS：           尋找最大的梅森素?cái)?shù)（解決較為復(fù)雜的數(shù)學(xué)問(wèn)題）

③云計(jì)算包含的分布式計(jì)算特征：

（1）通過(guò)資源調(diào)度和組合滿足用戶的資源請(qǐng)求

（2）對(duì)外提供統(tǒng)一的、單一的接口

9.云計(jì)算與并行計(jì)算

并行計(jì)算：是指同時(shí)使用多種計(jì)算資源解決計(jì)算問(wèn)題的過(guò)程。通常指一個(gè)程序的多個(gè)部分同時(shí)運(yùn)行于多個(gè)處理器上。

特點(diǎn)：把計(jì)算任務(wù)分派給系統(tǒng)內(nèi)的多個(gè)運(yùn)算單元

并行計(jì)算問(wèn)題的特征

n  將工作分離成離散部分，有助于同時(shí)解決

n  隨時(shí)并及時(shí)地執(zhí)行多個(gè)程序指令（多條線同時(shí)運(yùn)行）

n  多計(jì)算資源下解決問(wèn)題的耗時(shí)要少于單個(gè)計(jì)算資源下的耗時(shí)

云計(jì)算包含的并行計(jì)算特征：

（1）用戶資源（單一類(lèi)型和組合類(lèi)型）請(qǐng)求的同時(shí)處理

10.云計(jì)算與對(duì)等計(jì)算

對(duì)等計(jì)算系統(tǒng)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都擁有對(duì)等的功能與責(zé)任，既可以充當(dāng)服務(wù)器向其他節(jié)點(diǎn)提供數(shù)據(jù)或服務(wù)，又可以作為客戶機(jī)享用其他節(jié)點(diǎn)提的供數(shù)據(jù)或服務(wù)，

節(jié)點(diǎn)之間的交互可以是直接對(duì)等的，任何節(jié)點(diǎn)可以隨時(shí)自由地加入或離開(kāi)系統(tǒng)。

對(duì)等計(jì)算：有可能作為云計(jì)算的一個(gè)類(lèi)型

n  預(yù)測(cè)：將可能以“對(duì)等子云”的形式出現(xiàn)在云計(jì)算中。

n  依據(jù)：云計(jì)算對(duì)超大規(guī)模、多類(lèi)型資源的統(tǒng)一管理是困難的； 對(duì)等計(jì)算具有魯棒性、可擴(kuò)展性、成本、搜索等方面的優(yōu)點(diǎn)

n  Google的云計(jì)算服務(wù)曾出現(xiàn)嚴(yán)重問(wèn)題，Gmail、Blogger和Spreadsheet等服務(wù)均長(zhǎng)時(shí)間當(dāng)機(jī)。亞馬遜S3云計(jì)算服務(wù)也曾出現(xiàn)問(wèn)題。而P2P系統(tǒng)則有更強(qiáng)的抗毀能力。

1.分布式系統(tǒng)介紹

分布式系統(tǒng)指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互連，可協(xié)作執(zhí)行某個(gè)任務(wù)的獨(dú)立計(jì)算機(jī)集合。    不共享內(nèi)存或程序執(zhí)行空間的一系列計(jì)算機(jī)被認(rèn)為是相互獨(dú)立的

 

2.分布式系統(tǒng)特征

v  可靠性：   指一個(gè)分布式系統(tǒng)在它的某一個(gè)或多個(gè)硬件的軟件組件造成故障時(shí)，仍能提供服務(wù)的能力。

v  可擴(kuò)展性： 指一個(gè)系統(tǒng)為了支持持續(xù)增長(zhǎng)的任務(wù)數(shù)量可以不斷擴(kuò)展的能力。

v  可用性：   指一個(gè)系統(tǒng)盡可能地限制系統(tǒng)因故障而暫停的能力。

v  高效性：   指一個(gè)分布式系統(tǒng)通過(guò)分散的計(jì)算資源來(lái)實(shí)現(xiàn)任務(wù)執(zhí)行的高效率。

3.CAP理論

 

1. 進(jìn)程間通信

   

 

 

①分布式計(jì)算的核心技術(shù)是進(jìn)程間通信（interprocess communication，IPC），

即在互相獨(dú)立的進(jìn)程（進(jìn)程是程序的運(yùn)行時(shí)表示）間通信 及 共同協(xié)作以完成某項(xiàng)任務(wù)的能力。

②在分布式計(jì)算中，兩個(gè)或多個(gè)進(jìn)程按約定的某種協(xié)議進(jìn)行IPC，此處協(xié)議是指數(shù)據(jù)通信各參與進(jìn)程必須遵守的一組規(guī)則。

③在協(xié)議中，一個(gè)進(jìn)程有些時(shí)候可能是發(fā)送者，在其他時(shí)候則可能是接收者。

當(dāng)一個(gè)進(jìn)程與另一個(gè)進(jìn)程進(jìn)行通信時(shí)，   IPC被稱為單播（unicast）；

當(dāng)一個(gè)進(jìn)程與另外一組進(jìn)程進(jìn)行通信時(shí)， IPC被稱為組播（multicast）。

2.IPC程序接口的四種基本操作

發(fā)送（Send）。該操作由發(fā)送進(jìn)程發(fā)起，旨在向接收進(jìn)程傳輸數(shù)據(jù)。操作必須允許發(fā)送進(jìn)程識(shí)別接收進(jìn)程和定義待傳數(shù)據(jù)。

接收（Receive）。該操作由接收進(jìn)程發(fā)起，旨在接收發(fā)送進(jìn)程發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)操作必須允許接收進(jìn)程識(shí)別發(fā)送進(jìn)程和定義保存數(shù)據(jù)的內(nèi)存空間，該內(nèi)存隨后被接收者訪問(wèn)。

連接（Connect）。對(duì)面向連接的IPC，必須有允許在發(fā)起進(jìn)程和指定進(jìn)程間建立邏輯連擊的操作：其中以進(jìn)程發(fā)出請(qǐng)求連接操作而另一進(jìn)程發(fā)出接受連接操作。

斷開(kāi)連接（Disconnect）。對(duì)面向連接的IPC，該操作允許通信的雙方關(guān)閉先前建立起來(lái)的某一邏輯連接。

3. HTTP進(jìn)程間通信實(shí)例

4. 事件同步

IPC中的一個(gè)主要難點(diǎn)是進(jìn)行IPC的各相關(guān)進(jìn)程是獨(dú)立執(zhí)行的，各進(jìn)程不知道對(duì)方進(jìn)程的情況。

協(xié)議涉及的雙方必須按特定順序發(fā)起IPC操作，否則可能通信失敗。

因此，參與通信的兩個(gè)進(jìn)程需要同步他們的操作，由一方發(fā)送數(shù)據(jù)，另一方則需要等待所有數(shù)據(jù)發(fā)送完成時(shí)，開(kāi)始接收數(shù)據(jù)。

IPC設(shè)施提供事件同步的最簡(jiǎn)單的方法是使用阻塞（blocking）機(jī)制或同步（synchronous） ，即掛起某一進(jìn)程的執(zhí)行，直到該進(jìn)程發(fā)起的某個(gè)操作執(zhí)行結(jié)束。

另外，IPC操作可以是異步（asynchronous）或非阻塞操作（nonblocking）。進(jìn)程發(fā)起的異步操作不會(huì)引起阻塞。

因此，一旦向IPC設(shè)施發(fā)出異步操作后，進(jìn)程可以繼續(xù)執(zhí)行。

當(dāng)該異步操作完成后，進(jìn)程才會(huì)隨后得到IPC設(shè)施的通知。

 

 

 

 

 

 

 

 

(一)同步send和同步receive

receive操作的發(fā)出導(dǎo)致該發(fā)起進(jìn)程掛起，直到接收完成該操作的所有數(shù)據(jù)。同樣地，send操作的發(fā)出導(dǎo)致發(fā)送進(jìn)程掛起。

當(dāng)發(fā)送的數(shù)據(jù)被進(jìn)程2接收后，主機(jī)2的IPC設(shè)施向主機(jī)1的IPC設(shè)施發(fā)送一條確認(rèn)信息，進(jìn)程1隨后可被解鎖。

注意，消息確認(rèn)由兩臺(tái)主機(jī)的IPC設(shè)施處理，并且對(duì)兩個(gè)進(jìn)程是透明的。

(二)異步send和同步receive

receive操作的發(fā)出將導(dǎo)致接收進(jìn)程掛起，直到接收到滿足操作的所有數(shù)據(jù)為止。然而，send操作的發(fā)出不會(huì)導(dǎo)致發(fā)送進(jìn)程掛起。

在本例中，發(fā)送進(jìn)程永遠(yuǎn)不會(huì)被阻塞，因此，進(jìn)程2所在主機(jī)的IPC設(shè)施不必發(fā)送確認(rèn)消息。

 

 

 

 

 

 

 

 

(三)同步send和 異步receive情形1

接收操作請(qǐng)求的數(shù)據(jù)在receive操作發(fā)出時(shí)已經(jīng)到達(dá)，在這種情況下，數(shù)據(jù)被立即傳送到進(jìn)程2，主機(jī)2的IPC設(shè)施返回的確認(rèn)消息將進(jìn)程1解鎖

(四)同步send和異步receive情形2

receive操作請(qǐng)求的數(shù)據(jù)仍未到達(dá)；沒(méi)有數(shù)據(jù)傳遞到該進(jìn)程。

接收進(jìn)程負(fù)責(zé)確定已真正接收到數(shù)據(jù)，如果需要的話，重復(fù)receive操作，直到數(shù)據(jù)到達(dá)

（注意，通常由程序使用循環(huán)來(lái)重復(fù)發(fā)出receive操作，直到等待的數(shù)據(jù)全部接收。這種重復(fù)嘗試技術(shù)被稱為輪詢技術(shù)）。

進(jìn)程1被無(wú)限期阻塞，直到進(jìn)程2重發(fā)receive請(qǐng)求，并最終收到主機(jī)2 IPC設(shè)施的確認(rèn)消息

 

 

 

 

(五) 同步send和異步receive情形3

receive操作請(qǐng)求的數(shù)據(jù)仍未到達(dá)。

當(dāng)請(qǐng)求數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)，主機(jī)2的IPC設(shè)施將通告進(jìn)程2，此時(shí)進(jìn)程2可以繼續(xù)處理數(shù)據(jù)。

該情形要求進(jìn)程2提供一個(gè)可以被IPC設(shè)施調(diào)用的偵聽(tīng)接口或事件號(hào)，用于向進(jìn)程通告請(qǐng)求數(shù)據(jù)的到達(dá)

(六) 異步send和異步receive

如果雙方都沒(méi)有阻塞，數(shù)據(jù)能傳送到接收者的唯一途徑就是由IPC設(shè)施保留接收到的數(shù)據(jù)。

接收進(jìn)程隨后可以被通告數(shù)據(jù)到達(dá)了。

另外，接收進(jìn)程也可以輪詢數(shù)據(jù)是否已經(jīng)到達(dá)，并在所等待的數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)，對(duì)其進(jìn)行處理

5. 死鎖和超時(shí)

u  雖然阻塞提供IPC必要的同步，阻塞以錯(cuò)誤的順序發(fā)起是可能會(huì)引起死鎖（ deadlocks ）。

u  連接和接收操作可能會(huì)導(dǎo)致無(wú)限期的阻塞（ indefinite blocking ），死鎖也可能造成無(wú)限期的阻塞。

u      例如，進(jìn)程Process1和進(jìn)程Process2因相互等待對(duì)方而無(wú)限期阻塞，此時(shí)，即由無(wú)限期阻塞而產(chǎn)生了進(jìn)程的死鎖。見(jiàn)后頁(yè)的圖示說(shuō)明。

u  我們一般不期望被請(qǐng)求的進(jìn)程被無(wú)期限掛起（即無(wú)期限阻塞），無(wú)期限阻塞可以通過(guò)使用超時(shí)或子線程來(lái)避免。

 

6. 死鎖

盡管阻塞機(jī)制為IPC提供了必要的同步，但是同步操作如果按照錯(cuò)誤的順序執(zhí)行就可能會(huì)產(chǎn)生死鎖，造成進(jìn)程被無(wú)限期掛起。

7. 用線程實(shí)現(xiàn)異步操作

在使用IPC編程接口時(shí)，了解該操作是同步操作還是異步操作是非常重要的。

如果阻塞操作僅僅是發(fā)送或接收，那么編程人員就可以使用子進(jìn)程或線程來(lái)提供阻塞，讓程序的主線程或父進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行其他的任務(wù)，

而子進(jìn)程或線程將被掛起，直到接收到響應(yīng)為止，這就是所說(shuō)的異步處理。

 

 

 

 

 

8. 事件狀態(tài)圖

一個(gè)包括兩個(gè)并發(fā)進(jìn)程A和B的請(qǐng)求-響應(yīng)協(xié)議的事件狀態(tài)圖。  每個(gè)進(jìn)程隨事件變化的執(zhí)行情況用垂直線表示，時(shí)間沿垂直線向下增加。

執(zhí)行線上的實(shí)線段表示進(jìn)程處于活動(dòng)狀態(tài)的時(shí)間段，虛線段表示進(jìn)程被阻塞的時(shí)間段。

 

9. HTTP順序狀態(tài)圖

 

 

 

 

10. HTTP會(huì)話期間的對(duì)話

11. IPC范型

在最低抽象層，IPC利用底層的串行或并行數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，在連接上傳輸二進(jìn)制流。例如，這種IPC范型可以用于編寫(xiě)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)軟件。

這種形式的IPC屬于網(wǎng)絡(luò)或操作系統(tǒng)編程領(lǐng)域。

下一個(gè)抽象層是眾所周知的一種范型，稱作socket應(yīng)用程序接口（socket API）。在socket范型中，兩個(gè)進(jìn)程使用名為socket的邏輯構(gòu)造交換數(shù)據(jù)，每一方都要建立一個(gè)socket。待發(fā)送數(shù)據(jù)被寫(xiě)入socket。在另一端，接收進(jìn)程從自身的socket中讀取或提取數(shù)據(jù)。

遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用（remote procedure call）或遠(yuǎn)程方法調(diào)用（remote method invocation）范型通過(guò)允許向遠(yuǎn)程進(jìn)程發(fā)送過(guò)程調(diào)用或方法調(diào)用，來(lái)提供更高層次的抽象。這是，數(shù)據(jù)作為參數(shù)和返回值，在兩個(gè)進(jìn)程間進(jìn)行傳遞。

 

 

第2章 分布式計(jì)算范型概述

1.消息傳遞

一個(gè)進(jìn)程發(fā)送代表請(qǐng)求的消息，該消息被傳送到接受者；接受者處理該請(qǐng)求，并發(fā)送一條應(yīng)答消息。

隨后，該應(yīng)答可能觸發(fā)下一個(gè)請(qǐng)求，并導(dǎo)致下一個(gè)應(yīng)答消息。

如此不斷反復(fù)傳遞消息,實(shí)現(xiàn)兩個(gè)進(jìn)程間的數(shù)據(jù)交換.

基于該范型的開(kāi)發(fā)工具有Socket應(yīng)用程序接口（Socket API）和信息傳遞接口（Message Passing Interface，MPI）等

2. 客戶-服務(wù)器范型

客戶-服務(wù)器范型（簡(jiǎn)稱CS范型）是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中使用最多一種分布式計(jì)算范型，該模型將非對(duì)稱角色分配給兩個(gè)協(xié)作進(jìn)程。

其中，服務(wù)器進(jìn)程扮演服務(wù)提供者角色，被動(dòng)地等待請(qǐng)求的到達(dá)。

另一個(gè)客戶進(jìn)程向服務(wù)器發(fā)起請(qǐng)求，并等待服務(wù)器響應(yīng)。

  當(dāng)前最流行的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用WWW（或稱為WEB）是基于客戶-服務(wù)器范型的一個(gè)典型分布式應(yīng)用。

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Peer-to-Peer范型

peer-to-peer范型源于P2P網(wǎng)絡(luò)（又稱為對(duì)等計(jì)算網(wǎng)絡(luò)），簡(jiǎn)稱為P2P范型。             P2P網(wǎng)絡(luò)是無(wú)中心服務(wù)器。

在peer-to-peer范型中，各參與進(jìn)程的地位是平等的，都具有相同的性能和責(zé)任（因此，稱它們?yōu)?span lang="EN-US">peer）。 每個(gè)參與者（進(jìn)程）都可以向另一個(gè)參與者發(fā)起請(qǐng)求和接收響應(yīng)。

在一個(gè)基于P2P范型的分布式應(yīng)用中，每一個(gè)參與的進(jìn)程往往既承擔(dān)的服務(wù)器進(jìn)程的角色（資源提供者），又承擔(dān)了客戶進(jìn)程的角色（資源請(qǐng)求者）。

4. Peer-to-Peer范型典型應(yīng)用

 

 

 

5. 消息系統(tǒng)

消息系統(tǒng)充當(dāng)了一些相當(dāng)獨(dú)立的進(jìn)程之間的中介。不同的進(jìn)程以非耦合的方式，通過(guò)消息系統(tǒng)異步地交換消息。消息發(fā)送者（進(jìn)程）在發(fā)送消息時(shí)，將一條消息放入消息系統(tǒng)中，后者接著將該消息轉(zhuǎn)發(fā)到與各個(gè)接受者（進(jìn)程）相應(yīng)的消息接收隊(duì)列中，一旦消息發(fā)送出去，發(fā)送者即可執(zhí)行其他任務(wù)了

u  消息系統(tǒng)模型可以進(jìn)一步劃分為兩種子類(lèi)型：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)消息模型（Point-to-point message model）和發(fā)布訂閱消息模型（Public/Subscribe message model）。

u  在這種模型中，消息系統(tǒng)將來(lái)自發(fā)送者的一條消息轉(zhuǎn)發(fā)到接收者的消息隊(duì)列中。

與基本的消息傳遞模型不同的是，這種中間件模型提供了消息暫存的功能，從而可以將消息的發(fā)送和接受分離。

與基本的消息傳遞模型相比，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)消息模型為實(shí)現(xiàn)異步消息操作提供了額外的一層抽象。

如果要在基本的消息傳遞模型中達(dá)到同樣的結(jié)果，就必須借助于線程或者子進(jìn)程技術(shù)。

u  在該模型中，每條消息都與某一主體或事件相關(guān)。對(duì)某個(gè)事件感興趣的應(yīng)用程序可以訂閱與該事件相關(guān)的消息。

當(dāng)訂閱者等待的時(shí)間發(fā)生時(shí)，觸發(fā)該事件的進(jìn)程將發(fā)布一條消息來(lái)宣布該事件或主題。

中間件消息系統(tǒng)將這條消息分發(fā)給該消息的所有訂閱者。

發(fā)布/訂閱消息模型提供了一種用于組播或組通信的強(qiáng)大抽象機(jī)制。

6. 遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用

如果進(jìn)程A希望向另一個(gè)進(jìn)程B發(fā)出請(qǐng)求，就可以向進(jìn)程B發(fā)出一個(gè)過(guò)程調(diào)用，同時(shí)傳遞的還有一組參數(shù)值。與本地過(guò)程調(diào)用的情況一樣，該遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用也會(huì)觸發(fā)進(jìn)程B所提供的某一過(guò)程中預(yù)定義的動(dòng)作。過(guò)程執(zhí)行完畢后，進(jìn)程B將返回一個(gè)值給進(jìn)程A。

 

圖2-7 遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用

 

 

 

 

 

 

 

 

 

在分布式系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫(kù)一般駐存在服務(wù)器上，客戶機(jī)（進(jìn)程）通過(guò)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)功能訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器（如圖所示），現(xiàn)有的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)是使用RPC模式的，

例如Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)提供了存儲(chǔ)過(guò)程機(jī)制，系統(tǒng)與用戶定義的存儲(chǔ)過(guò)程在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上，用戶在客戶端使用RPC模式調(diào)用存儲(chǔ)過(guò)程獲取數(shù)據(jù)。

7. 分布式對(duì)象

遠(yuǎn)程方法調(diào)用（Remote Method Invocation，RMI）是面向?qū)ο蟀姹镜?span lang="EN-US">RPC。

在該范型中，進(jìn)程可以調(diào)用對(duì)象方法，而該對(duì)象可駐留于某遠(yuǎn)程主機(jī)中。與RPC一樣，參數(shù)可隨方法調(diào)用傳遞，也可提供返回值

8. 對(duì)象請(qǐng)求代理

對(duì)象請(qǐng)求代理范型由對(duì)象請(qǐng)求者（Object Requestor）、對(duì)象提供者（Object）和對(duì)象請(qǐng)求代理（Object Request Broker，ORB）組成。

在對(duì)象請(qǐng)求代理范型中，進(jìn)程向?qū)ο笳?qǐng)求代理發(fā)出請(qǐng)求，對(duì)象請(qǐng)求代理將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給能提供預(yù)期服務(wù)的適當(dāng)對(duì)象。

對(duì)象請(qǐng)求代理范型與RMI范型非常相似。兩者的主要區(qū)別在于，對(duì)象請(qǐng)求代理范型多了一個(gè)對(duì)象請(qǐng)求代理，對(duì)象請(qǐng)求代理充當(dāng)中間件角色，作為對(duì)象請(qǐng)求者的應(yīng)用程序可訪問(wèn)多個(gè)遠(yuǎn)程（或本地）對(duì)象。對(duì)象代理還可以作為異構(gòu)對(duì)象之間的協(xié)調(diào)者，允許由不同API實(shí)現(xiàn)的對(duì)象及運(yùn)行于不同平臺(tái)上的對(duì)象進(jìn)行交互。

 

 

9. 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)范型由服務(wù)請(qǐng)求者、服務(wù)提供者（對(duì)象）和目錄服務(wù)三者組成。

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)范型的工作原理為：服務(wù)提供者將自身注冊(cè)到網(wǎng)絡(luò)上的目錄服務(wù)器；

當(dāng)服務(wù)請(qǐng)求者（進(jìn)程）需訪問(wèn)服務(wù)時(shí)，則在運(yùn)行時(shí)與目錄服務(wù)器聯(lián)系；

然后，如果請(qǐng)求的服務(wù)可用，則目錄服務(wù)器將向目錄服務(wù)進(jìn)程提供一個(gè)有關(guān)該服務(wù)的引用；

最后，進(jìn)程利用該引用來(lái)與所需的服務(wù)進(jìn)行交互。

 

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)范型本質(zhì)上是對(duì)遠(yuǎn)程方法調(diào)用范型的擴(kuò)展，區(qū)別在于服務(wù)對(duì)象在全局目錄服務(wù)中注冊(cè)，允許聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)請(qǐng)求者查詢和訪問(wèn)這些服務(wù)。

在理想情況下，可以采用全局惟一標(biāo)志符注冊(cè)和訪問(wèn)服務(wù)，在這種情況下，范型將提供額外的一種抽象：位置透明性。

位置透明性允許軟件開(kāi)發(fā)者在訪問(wèn)對(duì)象或服務(wù)時(shí)，無(wú)需知道對(duì)象或服務(wù)所在的具體位置。

一個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)例——WebXml，提供很多實(shí)用web服務(wù)

10. 移動(dòng)代理范型

·      A mobile agent is a transportable program or object. 

·      In this model, an agent is launched from an originating host.

·       The agent travels from host to host according to an itinerary(路線) that it carries. 

·      At each stop, the agent accesses the necessary resources or services, and performs the necessary tasks to accomplish its mission.

·     The paradigm offers the abstraction for a transportable program or object. 

·     In place of message exchanges, data is carried by the program/object as the program is transported among the participants.

 (代替消息交換，傳遞數(shù)據(jù)和程序)

·      Commercial packages which support the mobile agent paradigm include:

IBM’s Aglet system.

          http://www.trl.ibm.com/aglets/

11. 云服務(wù)范型

 

 

12. IaaS

IaaS在技術(shù)是通過(guò)創(chuàng)建虛擬的計(jì)算、存儲(chǔ)中心，使得其能夠把計(jì)算單元、存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備、帶寬等計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施，集中起來(lái)成為一個(gè)虛擬的資源池來(lái)對(duì)外提供服務(wù)。

通過(guò)虛擬化技術(shù)，解決了資源靈活調(diào)度，提高資源利用率

13. PaaS

PaaS是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)以服務(wù)的形式把計(jì)算環(huán)境、開(kāi)發(fā)環(huán)境等平臺(tái)提供給用戶使用的一種范型。

 

14. SaaS

SaaS是Software as a Service的縮寫(xiě)，即軟件即服務(wù)。  是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)以服務(wù)的形式,把軟件及應(yīng)用程序按需提供給用戶使用的一種范型。

云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)概述 Overview Core Technologies of Cloud Computing

一.IaaS Amazon亞馬遜網(wǎng)絡(luò)書(shū)店

Amazon研發(fā)了彈性計(jì)算云EC2（Elastic Computing Cloud）和簡(jiǎn)單存儲(chǔ)服務(wù)S3（Simple Storage Service）為企業(yè)提供計(jì)算和存儲(chǔ)服務(wù)。

·誕生兩年時(shí)間，Amazon上的注冊(cè)開(kāi)發(fā)人員就多達(dá)44萬(wàn)人，其中包括為數(shù)眾多的企業(yè)級(jí)用戶。

虛擬服務(wù)器：Amazon EC2

-Small (Default) $0.085 per hour(L) -$0.12 per hour(W)

-All Data Transfer $0.15 per GB

· 儲(chǔ)存服務(wù)：Amazon S3

-$0.15 per GB –first 50 TB / month of storage used

-$0.15 per GB –all data transfer in

-$0.01 per 1,000 PUT, COPY, POST, or LIST requests

· 觀念：Paying for What You Use                    每個(gè)服務(wù)器租用1小時(shí)為0.1美元

應(yīng)用案例：紐約時(shí)報(bào)

·使用亞馬遜云計(jì)算服務(wù)在不到24個(gè)小時(shí)的時(shí)間里處理了1100萬(wàn)篇文章

·累計(jì)花費(fèi)240美元

·如果用自己的服務(wù)器，需要數(shù)月和多得多的費(fèi)用

 

二. Google谷歌

Google搜索引擎建立在分布在30多個(gè)站點(diǎn)、超過(guò)200萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器構(gòu)成的云計(jì)算設(shè)施的支撐之上，這些設(shè)施的數(shù)量正在迅猛增長(zhǎng)。

·Google的一系列成功應(yīng)用，包括Google地球、地圖、Gmail、Docs等也同樣使用了這些基礎(chǔ)設(shè)施。

·目前，Google已經(jīng)允許第三方在Google的云計(jì)算中通過(guò)Google App Engine運(yùn)行大型并行應(yīng)用程序。

·Hadoop模仿了Google的實(shí)現(xiàn)機(jī)制。

 

Google的Dalles（達(dá)爾斯）數(shù)據(jù)中心

位于俄勒岡州的波特蘭以東約80英里，旁邊是哥倫比亞河，河上有座大壩——Dalles大壩，大壩為數(shù)據(jù)中心提供便宜的電力。數(shù)據(jù)中心有2座4層樓高的冷卻塔

3個(gè)超大機(jī)房，每個(gè)機(jī)房有45個(gè)集裝箱，每個(gè)集裝箱可以放置1160臺(tái)服務(wù)器，故Dalles數(shù)據(jù)中心可以存放約15萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器

 

 

 

 

 Google App Engine (GAE)

·讓開(kāi)發(fā)者可自行建立網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序于Google 平臺(tái)之上。

·提供：

-500MB of storage

-up to 5 million page views a month

-10 applications per developer account

限制：

-程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言只能用Python 或Java

· 計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)：

–連出頻寬$0.12 美元/GB, 連入頻寬$0.10 美元/GB

–CPU 時(shí)間$0.10 美元/時(shí)

–儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)$0.15 美元/GB-每月

–電子郵件收件者$0.0001 美元/每個(gè)收件者

Google 在一些會(huì)議分享他們的三大關(guān)鍵技術(shù)

· Google shared their design of web-search engine

–SOSP 2003 :

–“The Google File System”

–http://labs.google.com/papers/gfs.html

–OSDI 2004 :

–“MapReduce : Simplifed Data Processing on Large Cluster”

–http://labs.google.com/papers/mapreduce.html

–OSDI 2006 :

–“Bigtable: A Distributed Storage System for Structured Data”

–http://labs.google.com/papers/bigtable-osdi06.pdf

  

IBM

·IBM在2007年11月推出了“改變游戲規(guī)則”的“藍(lán)云”計(jì)算平臺(tái)，為客戶帶來(lái)即買(mǎi)即用的云計(jì)算平臺(tái)。

·IBM正在與17個(gè)歐洲組織合作開(kāi)展名為RESERVOIR云計(jì)算項(xiàng)目，以“無(wú)障礙的資源和服務(wù)虛擬化”為口號(hào)。歐盟提供了1.7億歐元作為部分資金。

·2008年8月，IBM宣布將投資約4億美元用于其設(shè)在北卡羅來(lái)納州和日本東京的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心改造。IBM計(jì)劃在2009年在10個(gè)國(guó)家投資3億美元建13個(gè)云計(jì)算中心。

 

Microsoft

1.云計(jì)算

云計(jì)算是一種商業(yè)計(jì)算模型。它將計(jì)算任務(wù)分布在大量計(jì)算機(jī)構(gòu)成的資源池上，使各種應(yīng)用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取計(jì)算力、存儲(chǔ)空間和信息服務(wù)。

云計(jì)算將計(jì)算變成了大眾用得上和用得起的“水和電”

2.云計(jì)算的特點(diǎn)

超大規(guī)模

虛擬化

高可靠性

通用性

高可擴(kuò)展性

按需服務(wù)

極其廉價(jià)