“分布式系统原理和模型”练习的答案1.简介

第一章介绍

1. 中间件在分布式系统中扮演什么角色？

答案: 中间件主要是为了提高分布式系统的透明度（这是网络操作系统所缺乏的）. 换句话说，中间件的目标是分布式系统的单一系统视图.

2. 解释（分发）透明度的含义，并举例说明各种类型的透明度.

答案: 分发透明性是一种现象，即系统的分发对于用户和应用程序是隐藏的. 包括: 访问透明性，位置透明性，移植透明性，重定位透明性，复制透明性，并发透明性分布式系统原理与范型 pdf，失败透明性和持久性透明性.

3. 在分布式系统中，为什么有时有时很难隐藏故障的发生和故障恢复的过程？

答案: 通常，无法检测服务器是否停止服务或服务器的响应是否缓慢. 因此，当服务响应缓慢时，系统可能会报告服务已停止.

4. 为什么有时要求最大的透明度有时不好？

答案: 最大化透明度可能会导致相当大的性能损失，这可能会使用户无法接受.

5. 什么是开放式分布式系统？开放的好处是什么？

答案: 开放的分布式系统根据明确定义的规则提供服务. 开放系统可以轻松地与其他系统协作，同时还允许将应用程序移植到同一系统的不同实现中.

6. 请准确描述可扩展系统的含义

答案: 系统的可伸缩性包括以下几个方面: 组件的数量，几何尺寸以及管理域的数量和大小，前提是可以在上述方面增加系统而不会造成不可接受的性能损失. <

7. 可伸缩性可以通过应用多种技术来实现. 请命名这些技术.

答案: 可扩展性可以通过分发，复制和缓存来实现.

8. 多处理器系统和多计算机系统有什么区别？

答案: 在多处理器系统中，多个CPU访问共享的主内存. 在多计算机系统中，没有共享内存，CPU只能通过消息传递进行通信.

9. 多计算机系统中的256个CPU组成一个16 X16网格方矩阵. 在最坏的情况下，消息的延迟（以跳的形式给出分布式系统原理与范型 pdf，这是节点之间的逻辑距离）会延迟多长时间？

答案: 假设路线是最佳的，最长的路线是从网格正方形的一个角到对角线的角. 那么此路由的长度为30跳. 如果行或列中的处理器相互连接，则路由长度为15跳.

10. 现在考虑具有256个CPU的超立方体. 最糟糕的消息延迟是什么？

答案: 在具有256个CPU的超立方体中，每个节点可以使用一个二进制地址，范围从

00000000〜1111,1111. 一跳表示地址已更改一位. 因此从0000,0000〜0000,0001代表一跳，从0000,0001〜0000,0011也代表一跳. 因此，最长的路线有8跳.

11. 分布式操作系统和网络操作系统有什么区别？

回答: 分布式操作系统管理同一类型的多个处理器和多台计算机. 网络操作系统连接到不同的独立计算机. 这些计算机具有自己的操作系统，因此用户可以轻松使用每台计算机提供的服务.

12. 请说明如何使用微内核将操作系统组织为客户端-服务器方法.

答案: 通过强制每个请求通过内核，微内核可以将客户端应用程序与操作系统服务分开. 因此，可以通过作为普通进程运行的用户级服务器来实现操作系统服务. 如果微内核具有网络功能，则这些服务器也可以充当远程计算机.

13. 请解释基于分页的分布式共享内存系统的主要操作.

答案: 基于分页的DSM利用了操作系统的虚拟内存功能. 当应用程序对内存进行寻址时，如果内存位置未映射到当前物理内存的内存空间中，则将发生页面错误并将控制权转移到操作系统. 操作系统找到适当的页面，通过网络传递其内容，然后将其映射到物理内存. 因此，该应用程序可以继续运行.

14. 为什么要开发分布式共享内存系统？您认为使这种系统高效的问题是什么？

答案: 主要原因是基于消息传递以进行通信来编写并行和分布式程序比使用共享内存要困难得多. 无论执行什么操作，都会在网络中发生页面传输，这导致DSM系统的效率下降. 如果页面由不同的处理器共享，则很容易在虚拟存储系统中进入类似于“陷阱”的状态. 最后，DSM系统比消息传递解决方案要慢，并且由于需要跟踪页面而变得更慢.

15. 请解释什么是分布式共享内存系统中的伪共享. 您有解决此问题的方法吗？

回答: 当数据属于两个不同且独立的处理器（可能在不同的计算机上）时，将发生伪共享，并且数据将映射到同一逻辑页面上. 结果是此页面将在两个处理器之间交换，从而导致明显的不必要的依赖关系. 解决方案是缩小页面并禁止独立处理器共享页面.

16. 由于出现错误，实验性文件服务器可以正常工作3/4次，但不能再工作1/4次. 如果要确保至少有99％的时间可以使用该服务，则需要复制文件服务器多少次？

答案: 设k为服务器数，则（1/4）k <0.01. 也就是说，在最坏的情况下，此时所有服务器都将关闭，并且发生这种情况的可能性为1/100. 因此k = 4.

17. 什么是三层客户端-服务器体系结构？

答案: 三层的客户端-服务器体系结构由三个逻辑层组成，每个逻辑层理论上都在单独的计算机上实现. 顶层包含客户的用户界面，中间层包含实际的应用程序，而底层包含已使用的数据.

18. 垂直分布和水平分布有什么区别？

答案: 垂直分布是指由多台机器组成的多层体系结构中各层的分布. 从理论上讲，每个层都在不同的机器上实现. 水平分布处理多层分布在多台计算机上的情况，例如的分布.

19. 考虑由进程P1，P2，...，Pn组成的进程链，并实现多层客户端-服务器体系结构. 进程Pi是进程Pi + 1的客户. Pi只能在收到Pi + 1的响应后才能响应Pi-1. 如果考虑进程P1的请求-响应性能，这种组织结构的主要问题是什么？

答案: 如果n大，性能将会很差. 理论上，两个相邻层之间的通信应该在两个不同的机器之间发生. 因此，P1和P2之间的性能由其他层之间的n-2个请求响应过程确定. 另一个问题是，如果链中的机器性能不佳或暂时无法访问，则会立即降低最高层的性能.

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