分布式系统：原理与范型课后习题解析

"分布式系统 原理与范型 课后习题答案 中文版" 分布式系统是一个由多台独立计算机通过网络协同工作、共同完成任务的计算环境。在这个系统中，各节点通过中间件进行通信和协调，以达到整体的透明性和高效运行。中间件是分布式系统的关键组成部分，它提供了抽象层，使得开发者可以忽略底层网络的复杂性，专注于应用的开发。 分布透明性是分布式系统设计的核心目标之一，意味着用户或应用程序无需关心数据和计算资源的具体位置，即可正常访问和操作。例如，访问透明性使得用户可以像操作本地资源一样操作远程资源；位置透明性则隐藏了资源实际所在的网络位置；移植透明性允许应用在不同的硬件或软件环境下运行；重定位透明性确保对象在系统中移动时仍能正常工作；复制透明性处理数据复制和同步；并发透明性处理多线程和并行执行；故障透明性则意味着系统能自动处理故障并恢复服务；持久性透明性确保数据在系统故障后仍可恢复。 在分布式系统中，由于网络延迟和通信不确定性，隐藏故障及恢复过程是一项挑战。例如，难以区分服务器的暂时延迟与彻底失效，可能导致错误的故障报告。同时，过度追求透明性可能会牺牲系统性能，因为需要额外的机制来掩盖复杂性，这可能导致资源浪费和效率下降。 开放的分布式系统遵循标准化协议，允许不同系统的互操作性和应用的可移植性。开放性的好处包括增强系统的兼容性、可扩展性和创新性，促进系统的长期发展和升级。 可扩展性是衡量系统是否能随组件数量、尺寸、管理域等增长而保持性能稳定的重要指标。通过分布式架构，将任务分散到多个节点上，可以提高处理能力；复制策略可以增加冗余，提高可用性；缓存机制可以减少网络延迟，提升响应速度。 多处理器系统和多计算机系统的主要区别在于共享资源的方式。前者共享主存储器，后者通过消息传递实现通信，没有共享存储。在256个CPU组成的16x16网格方阵中，最坏情况下的消息延迟是30跳或15跳，取决于路由策略。而在256个CPU的超立方体中，每个节点通过二进制地址标识，最坏情况的消息延迟为7跳，因为每次地址变化代表一个hop。 这些习题答案涵盖了分布式系统的基础概念，包括中间件的作用、透明性类型、开放系统的优势、可扩展性的实现方式以及多处理器与多计算机系统的对比，有助于深入理解分布式系统的设计与运作。