分布式系统解析：从集中式到网格计算

"总线型多计算机-分布式系统介绍" 分布式系统是一种由多个独立的计算机节点组成的集合，这些节点通过网络互相连接，共同提供服务，对用户呈现出单一系统的外观。在这样的系统中，每个计算机都是自治的，拥有自己的处理器、内存和存储资源，它们之间通过局域网络（如10M至1000M的以太网）进行通信。这种架构被广泛应用于各种场景，例如银行的“一卡通”系统、电信的“神州行”系统，以及分布式计算项目如SETI@Home。 分布式系统的概念强调了软件和硬件两方面的特性。从硬件角度看，各计算机节点独立运作，通过中间件技术实现彼此间的协同工作。中间件是在多台机器上分布的软件层，它使得应用程序可以在分布式环境中无缝运行。而从软件角度看，用户无需关心系统是由多个节点组成，而是将其视为单一的、统一的计算资源。 与集中式系统相比，分布式系统有诸多优势。首先，它具备较高的性价比，即Grosch's Law，随着计算机数量的增加，性能呈指数增长，而成本则以平方关系上升。其次，分布式系统可以提供远超单个大型主机的绝对性能，这是因为多个处理器可以并行执行任务。再者，许多应用天然具有分布属性，如协同工作（CSCW）和工作流管理，分布式系统正好满足了这类需求。此外，分布式系统具有更高的可靠性和可扩展性，即使部分节点故障，系统仍能继续运行，而且随着需求的增长，可以方便地添加更多资源来扩展系统能力。 在分布式系统设计中，面临的主要问题包括资源管理、任务调度、通信效率、容错机制和系统安全性等。资源管理涉及到如何有效地分配和使用分散在不同节点上的硬件资源；调度问题关注如何高效地分配任务给各个节点，以优化整体性能；通信效率关乎数据在节点间传输的速度和可靠性；容错机制是为了确保系统的稳定性，即使在节点故障时也能保持服务；而安全性则确保数据和系统的完整性，防止未授权访问和攻击。 总线型多计算机架构在分布式系统中扮演着关键角色，通过局域网络实现节点间的高效通信，为实现高性能、高可用性和可扩展性的分布式应用提供了基础。随着高性能微型计算机和高速网络的普及，分布式系统已经成为现代信息技术领域的核心组成部分。