分布式系统原理与范型

第1章 概述 1

1.1 分布式系统的定义 1

1.2 目标 3

1.2.1 使资源可访问 3

1.2.2 透明性 4

1....

第1章 概述 1

1.1 分布式系统的定义 1

1.2 目标 3

1.2.1 使资源可访问 3

1.2.2 透明性 4

1.2.3 开放性 6

1.2.4 可扩展性 7

1.3 分布式系统的类型 12

1.3.1 分布式计算系统 12

1.3.2 分布式信息系统 14

1.3.3 分布式普适系统 17

本章小结 21

习题 22

第2章 体系结构 23

2.1 体系结构的样式 23

2.2 系统体系结构 25

2.2.1 集中式体系结构 25

2.2.2 非集中式体系结构 30

2.2.3 混合体系结构 36

2.3 体系结构与中间件 38

2.3.1 中断器 38

2.3.2 自适应软件的常见方法 40

2.3.3 讨论 40

2.4 分布式系统的自我管理 41

2.4.1 反馈控制模型 42

2.4.2 示例：用Astrolabe监视系统 43

2.4.3 示例：Globule中的差分复制策略 44

2.4.4 示例：Jade的自动组件修复管理 45

本章小结 46

习题 47

第3章 进程 48

3.1 线程 48

3.1.1 线程简介 49

3.1.2 分布式系统中的线程 52

3.2 虚拟化 55

3.2.1 虚拟化在分布式系统中的作用 55

3.2.2 虚拟机体系结构 56

3.3 客户 57

3.3.1 网络连接的用户接口 58

3.3.2 客户端软件与分布透明性 61

3.4 服务器 62

3.4.1 常见的设计问题 62

3.4.2 服务器集群 65

3.4.3 管理服务器集群 69

3.5 代码迁移 72

3.5.1 代码迁移方案 72

3.5.2 迁移与本地资源 75

3.5.3 异构系统中的代码迁移 77

本章小结 79

习题 80

第4章 通信 81

4.1 基础知识 81

4.1.1 分层协议 82

4.1.2 通信类型 87

4.2 远程过程调用 89

4.2.1 基本的RPC操作 89

4.2.2 参数传递 92

4.2.3 异步RPC 95

4.2.4 示例：DCE RPC 96

4.3 面向消息的通信 101

4.3.1 面向消息的瞬时通信 101

4.3.2 面向消息的持久通信 104

4.3.3 示例：IBM WebSphere消息队列系统 109

4.4 面向流的通信 113

4.4.1 为连续媒体提供支持 114

4.4.2 流与服务质量 115

4.4.3 流同步 117

4.5 多播通信 120

4.5.1 应用层多播 120

4.5.2 基于gossip的数据通信 123

本章小结 126

习题 127

第5章 命名系统 129

5.1 名称、标识符和地址 129

5.2 无层次命名 131

5.2.1 简单方法 131

5.2.2 基于宿主位置的方法 134

5.2.3 分布式散列表 135

5.2.4 分层方法 138

5.3 结构化命名 141

5.3.1 名称空间 141

5.3.2 名称解析 143

5.3.3 名称空间的实现 146

5.3.4 示例：域名系统 151

5.4 基于属性的命名 157

5.4.1 目录服务 157

5.4.2 分层实现：LDAP 158

5.4.3 非集中式实现 161

本章小结 164

习题 165

第6章 同步化 167

6.1 时钟同步 167

6.1.1 物理时钟 168

6.1.2 全球定位系统 171

6.1.3 时钟同步算法 172

6.2 逻辑时钟 176

6.2.1 Lamport逻辑时钟 176

6.2.2 向量时钟 179

6.3 互斥 182

6.3.1 概述 182

6.3.2 集中式算法 182

6.3.3 非集中式算法 183

6.3.4 分布式算法 184

6.3.5 令牌环算法 186

6.3.6 四种算法的比较 187

6.4 结点的全局定位 188

6.5 选举算法 190

6.5.1 传统的选举算法 190

6.5.2 无线系统环境中的选举算法 192

6.5.3 大型系统中的选举算法 193

本章小结 195

习题 196

第7章 一致性和复制 198

7.1 概述 198

7.1.1 进行复制的原因 198

7.1.2 作为扩展技术的复制 199

7.2 以数据为中心的一致性模型 200

7.2.1 持续一致性 201

7.2.2 一致的操作顺序 204

7.3 以客户为中心的一致性模型 209

7.3.1 最终一致性 209

7.3.2 单调读 211

7.3.3 单调写 212

7.3.4 读写一致性 213

7.3.5 写读一致性 214

7.4 复制管理 214

7.4.1 副本服务器的放置 215

7.4.2 内容复制与放置 216

7.4.3 内容分发 219

7.5 一致性协议 222

7.5.1 持续一致性 222

7.5.2 基于主备份的协议 223

7.5.3 复制的写协议 225

7.5.4 高速缓存相关性协议 227

7.5.5 实现以客户为中心的一致性 228

本章小结 230

习题 231

第8章 容错性 233

8.1 容错性概述 233

8.1.1 基本概念 233

8.1.2 故障模式 235

8.1.3 使用冗余掩盖故障 237

8.2 进程恢复 238

8.2.1 设计问题 238

8.2.2 故障掩盖和复制 240

8.2.3 故障系统的协定 240

8.2.4 故障检测 243

8.3 可靠的客户-服务器通信 244

8.3.1 点对点通信 244

8.3.2 失败时的RPC语义 244

8.4 可靠的组通信 248

8.4.1 基本的可靠多播方法 249

8.4.2 可靠多播中的可扩展性 249

8.4.3 原子多播 252

8.5 分布式提交 257

8.5.1 两阶段提交 257

8.5.2 三阶段提交 262

8.6 恢复 263

8.6.1 概述 263

8.6.2 检查点 266

8.6.3 消息日志 268

8.6.4 面向恢复的计算 270

本章小结 271

习题 271

第9章 安全性 273

9.1 安全性概述 273

9.1.1 安全威胁、策略和机制 273

9.1.2 设计问题 277

9.1.3 加密 281

9.2 安全通道 287

9.2.1 身份认证 287

9.2.2 消息的完整性和机密性 293

9.2.3 安全组通信 295

9.2.4 示例：Kerberos 298

9.3 访问控制 299

9.3.1 访问控制中的常见问题 299

9.3.2 防火墙 302

9.3.3 安全的移动代码 304

9.3.4 拒绝服务 309

9.4 安全管理 310

9.4.1 密钥管理 310

9.4.2 安全组管理 313

9.4.3 授权管理 314

本章小结 318

习题 319

第10章 基于对象的分布式系统 320

10.1 体系结构 320

10.1.1 分布式对象 320

10.1.2 示例：企业级Java Bean 322

10.1.3 示例：Globe分布式共享对象 324

10.2 进程 325

10.2.1 对象服务器 325

10.2.2 示例：Ice运行时系统 327

10.3 通信 329

10.3.1 把客户绑定到对象上 329

10.3.2 静态远程方法调用与动态远程方法调用 330

10.3.3 参数传递 331

10.3.4 示例：Java RMI 332

10.3.5 基于对象的消息传递 334

10.4 命名 337

10.4.1 CORBA对象引用 337

10.4.2 Globe对象引用 338

10.5 同步 340

10.6 一致性与复制 341

10.6.1 入口一致性 341

10.6.2 复制的调用 343

10.7 容错性 344

10.7.1 示例：CORBA的容错性 345

10.7.2 示例：Java的容错性 346

10.8 安全性 348

10.8.1 示例：Globe 348

10.8.2 远程对象的安全性 351

本章小结 352

习题 353

第11章 分布式文件系统 354

11.1 体系结构 354

11.1.1 客户-服务器体系结构 354

11.1.2 基于群集的分布式文件系统 358

11.1.3 对称式体系结构 360

11.2 进程 361

11.3 通信 362

11.3.1 NFS中的RPC 362

11.3.2 RPC2子系统 363

11.3.3 Plan 9中面向文件的通信 365

11.4 命名 366

11.4.1 NFS中的命名 366

11.4.2 构造全局名称空间 370

11.5 同步 371

11.5.1 文件共享的语义 371

11.5.2 文件锁定 373

11.5.3 在Coda中共享文件 375

11.6 一致性和复制 376

11.6.1 客户端缓存 376

11.6.2 服务器端复制 379

11.6.3 对等文件系统中的复制 381

11.6.4 网格系统中的文件复制 382

11.7 容错性 383

11.7.1 处理Byzantine故障 383

11.7.2 对等系统中的高度可用性 385

11.8 安全性 386

11.8.1 NFS中的安全性 386

11.8.2 分散式身份认证 388

11.8.3 安全的对等文件共享系统 391

本章小结 393

习题 394

第12章 基于Web的分布式系统 395

12.1 体系结构 395

12.1.1 传统的基于Web的系统 396

12.1.2 Web服务 399

12.2 进程 402

12.2.1 客户 402

12.2.2 Apache Web服务器 403

12.2.3 Web服务器群集 405

12.3 通信 406

12.3.1 超文本传输协议 407

12.3.2 简单对象访问协议 411

12.4 命名 412

12.5 同步 414

12.6 一致性与复制 414

12.6.1 Web代理缓存 415

12.6.2 Web宿主系统的复制 417

12.6.3 Web应用程序的复制 421

12.7 容错性 423

12.8 安全性 424

本章小结 425

习题 426

第13章 基于协作的分布式系统 428

13.1 协作模型介绍 428

13.2 体系结构 430

13.2.1 一般方法 430

13.2.2 传统的体系结构 431

13.2.3 对等体系结构 434

13.2.4 移动性和协作 436

13.3 进程 437

13.4 通信 437

13.4.1 基于内容的路由 437

13.4.2 支持复合订阅 439

13.5 命名 439

13.5.1 描述复合事件 440

13.5.2 匹配事件与订阅 441

13.6 同步 442

13.7 一致性和复制 442

13.7.1 静态方法 442

13.7.2 动态复制 445

13.8 容错性 447

13.8.1 可靠的发布-订阅通信 447

13.8.2 共享数据空间中的容错性 449

13.9 安全性 450

13.9.1 保密性 450

13.9.2 安全的共享数据空间 452

本章小结 452

习题 453

第14章 补充读物与参考文献 454

14.1 进一步阅读的建议 454

14.1.1 介绍性和综述性的著作 454

14.1.2 体系结构 455

14.1.3 进程 455

14.1.4 通信 456

14.1.5 命名 456

14.1.6 同步化 457

14.1.7 一致性与复制 457

14.1.8 容错性 458

14.1.9 安全性 458

14.1.10 面向对象的分布式系统 459

14.1.11 分布式文件系统 459

14.1.12 基于Web的分布式系统 460

14.1.13 基于协作的分布式系统 460

14.2 参考文献 461