分布式系统的通信和对共享资源互斥访问的研究与实现

摘要

随着人们对信息日益增长的需求，信息服务提供者们的服务器系统面临着巨大的速度和容量压力。各种价格高居不下的大型服务器虽然能够缓解这种压力，可是仍然无法足够应付越来越高的访问频率。因此借助于网络的飞速发展，分布式系统应运而生。为了满足众多信息服务提供者对高性能、高性价比、高可扩展性的分布式服务器系统的需求，我们将对本研究室已经实现的、基于Linux内核的、具有自主知识产权的分布式系统DPS(俗称打不烂)进行全面的升级。DPS的升级目标是为用户提供一个更大流量，更高性能，更可靠的服务器系统。并且从目前宽带视频点播(BOD)方面的应用，扩展到电子政务，电子商务等领域。 本文前半部分讨论了分布式系统的特征和设计问题，然后简要介绍了LINUX内核的相关技术，最后给出了DPS的设计特征和框架。后半部分详细讨论了通信机制(LKCC)的升级，互斥算法的重新设计和实现。主要包括以下内容：LKCC会话的改进，在LKCC增加组播和对紧急数据的优先发送功能，新的互斥算法(DPHC)的提出以及实现和测试。 LKCC以UDP协议为基础，在此基础上采用了OTP协议，通过会话来完成数据的可靠传输。为了改善系统的性能和满足用户的需求，将原来OTP协议中会话的一一应答改成了组应答方式；由于DPS系统的资源存在多个副本，所以在LKCC中加入了组播功能；又因为当系统繁忙时，某些紧急数据得不到优先发送，降低了系统的性能，所以本文又实现了对紧急数据的优先发送。 DPHC算法是一种采用自动迁移容错的、根据资源选择仲裁者的互斥算法。该算法将不同锁对象(共享资源)的仲裁者分布到了系统中的各个节点，让每个仲裁者都像集中式算法中的控制者一样的工作，因此，该算法具有集中式算法的消息量和分布式算法的负载均衡。而且当请求加锁的进程发现它的仲裁者失效以后，会马上为锁对象产生一个新的仲裁者并向它发送请求消息，如果节点相继失效，直到只剩下它自己时，它仍然能够产生仲裁者，就是它自己，这种自动迁移容错方法使得它还具有分布式算法的容错度。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章引言

第二章分布式系统概述

2.1分布式系统的概念和特征

2.2分布式系统实例

2.2.1分布式操作系统

2.2.2分布式文件系统

2.3 DPS系统

2.3.1 DPS系统的设计基础

2.3.2 DPS系统

2.3.3 DPS的支撑层

第三章分布式系统的通信研究

3.1常见的消息通信模式

3.1.1转发器—接收器模式(Forwarder-Receiver)

3.1.2.客户机-分配器-服务器模式(Client-Dispatcher-Server)

3.1.3.出版者一订阅者模式(Publisher-Subscriber)

3.1.4.消息中间件(MOM，Message-oriented Middleware)

3.2 LKCC的模型

3.2.1重要定义

3.2.2 LKCC结构

3.2.3通信接口层

3.2.4事件管理器

3.2.5会话管理器

3.2.6基于会话控制的SendData、GetData、MulSend过程

3.2.7报文处理过程

3.2.8性能测试

3.3本章小结

第四章共享资源互斥访问的研究与实现

4.1几种典型的互斥算法

4.1.1集中式算法

4.1.2令牌环算法

4.1.3分布式算法

4.2DPHC算法

4.2.1算法描述

4.2.2算法实现

4.2.3异常处理

4.2.4性能测试

4.2.5.性能分析

4.3本章小结

第五章总结与展望

5.1论文主要工作概述

5.2未来工作展望

参考文献

致谢

硕士期间研究成果