分布式程序设计：容错与高性能应用

"分布式应用程序的设计和分类，包括并行、容错和使用专用功能的应用，以及固有的分布式应用。" 分布式程序设计涉及构建在分布式计算机系统上运行的程序，这些程序由分布在多台计算机上的独立执行模块组成。这些模块之间需要进行数据交换以协同工作，即使部分计算机出现故障，整体系统也能保持韧性。根据其特性，分布式应用程序主要分为以下几类： 1. **并行、高性能应用程序**：这类程序通过在不同处理机上并行执行任务来提升性能。根据并行粒度，可分为大粒度和细粒度，并行程序。大粒度程序更侧重于计算，通信较少，适合于各种耦合程度的系统。细粒度并行程序则频繁通信，更适合紧密耦合的系统。 2. **容错应用程序**：在关键领域如航空控制、自动化工厂等，单处理机的可靠性不足。分布式系统由于各处理机的自治性，即使个别处理机故障，其他处理机仍能继续工作，提供了更高的可靠性。通过数据和函数的复制，可以在多处理机上增强容错能力，确保系统在部分节点故障时仍能运行。 3. **使用专用功能的应用程序**：这类程序通常构成一组服务，如分布式操作系统提供的文件服务、打印服务等。每个服务可能由一个或多个专用处理机支持，以实现高性能和高可靠性。随着需求增长，可以轻松添加新的处理机来扩展服务。 4. **固有的分布式应用程序**：这类应用的性质决定了它们必须在分布式环境中运行，如电子邮件系统，其中信息在多个工作站之间传输。在这种情况下，工作站集合构成了一个分布计算系统，应用程序必须适应这种环境。 分布式程序设计的关键要素包括分布进程和通信机制。分布进程是指分布在不同计算节点上的独立执行单元，它们需要有效地协调和通信以实现整体目标。通信顺序进程（CSP）是一种描述并发进程间通信的模型，有助于设计高效的分布式系统。分布式程序设计语言通常内置通信机制，如消息传递系统，如The PVM System，它提供了一种在分布式环境中进行进程间通信的方式。 分布式程序设计不仅关乎性能优化，还涉及系统的可靠性和扩展性。理解和掌握不同类型的分布式应用程序有助于开发出适应各种场景的高效解决方案。