分布式系统原理与范型答案解析

"《分布式系统原理与范型》答案，包含前6章的习题解答，涉及分布计算的基础概念和理论。" 分布式系统是现代计算领域的重要组成部分，它由多个独立的计算节点通过网络互相协作完成任务。这本书的答案涵盖了分布式系统的一些核心概念，如中间件、透明性、开放性、可扩展性和不同的计算架构。 1. 中间件在分布式系统中的作用是提供一种抽象层，使得分布式系统的复杂性对应用程序和用户是透明的，确保单系统视图。它帮助隐藏底层网络和硬件的细节，促进跨平台服务和应用的交互。 2. 分布式透明性是系统设计的目标，意味着分布特性对用户和应用程序不可见。常见的透明性包括访问透明（无论数据在哪里都能像本地访问一样）、位置透明（节点的位置不影响访问）、移植透明（代码能在不同系统上运行）、重定位透明（动态调整资源位置）、复制透明（自动处理数据副本）、并发透明（处理多任务并行）、故障透明（系统能自动处理故障）和持久性透明（数据的持久化存储）。 3. 难以隐藏故障及恢复过程的原因在于分布式系统中的监控和诊断困难，特别是当系统出现性能下降而非完全失效时，判断问题所在可能很复杂。 4. 追求最大透明性可能会牺牲性能，因为实现这种透明性可能需要额外的开销，如冗余通信和复杂的状态管理，这可能导致系统效率降低。 5. 开放的分布式系统遵循公开的标准和接口，允许不同系统间的互操作性和应用移植性。这促进了组件的复用，降低了集成成本，增加了系统的灵活性。 6. 可扩展性是指系统在不牺牲性能的前提下，能够随组件、尺寸或管理域的增加而扩展。一个可扩展系统设计的关键是平衡容量和性能的需求。 7. 获得可扩展性的技术主要包括分布式计算（将工作负载分散到多个节点上）、数据复制（提高可用性和容错性）和缓存（减少对中央资源的依赖，提高响应速度）。 8. 多处理器系统和多计算机系统的主要区别在于共享内存的使用。前者中的CPU共享同一内存，后者通过消息传递进行通信，没有共享内存。 9. 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，最优情况是15跳。这是因为消息传递需要通过网格的对角线，形成最长路径。 10. 对于256个CPU的超立方体，每个节点用一个8位二进制地址表示，最坏情况下的消息延迟是30跳，因为每个hop代表地址的一位变化，从一个角落到另一个角落需要改变所有位。 这些答案揭示了分布式系统设计中的一些基本挑战和解决方案，对于理解分布式计算原理和实践至关重要。