【正文】 第三章 分布式程序設計語言 分布式程序設計語言概述 ?分布式應用程序的分類 ?并行、高性能應用程序。通過并行性達到加速是在分布計算系統(tǒng)上運行應用程序的最主要的原因。 ?容錯應用程序。而分布計算系統(tǒng)具有允許部分失效的特性，即由于各處理機具有自治性，一個處理機的故障不影響其他處理機的正常工作，所以可靠性高。程序和數據也可在若干處理機上復制而進一步增加可靠性。 ?具有專用功能的應用程序。一些應用程序可以被構造成一組專用的服務程序。例如文件服務、打印服務、進程服務、終端服務、時間服務等。 ?固有的分布式應用程序。有些應用程序本身就是分布的，在這種情況下，可以把工作站的集合看成一個分布計算系統(tǒng)，這種應用程序必須在分布式硬件上運行。 第三章 分布式程序設計語言 分布式程序設計語言概述 ?分布式程序設計與順序程序設計的區(qū)別 ?使用多個處理機。對分布式程序設計支持的第一個要求就是系統(tǒng)應該具有把一個程序的不同部分分配到不同處理機上執(zhí)行的能力。 ?處理機合作。各個進程必須能相互通信和同步，這是對分布式程序設計支持的第二個要求。 ? 處理部分失效。在分布計算系統(tǒng)中一些 CPU失效時，其他CPU照樣工作。所以對分布式程序設計支持的第三個要求是能對系統(tǒng)的部分失效進行檢測并恢復。 第三章 分布式程序設計語言 分布式程序設計語言概述 ?分布式程序設計語言的分類 ? 按并行模型來分 1) 順序進程并行語言。這類語言使用的最基本模型是一組順序進程，它們并行運行，并且通過報文傳遞進行通信。大部分是流行的 C(或 C++)和 FORTRAN的擴展。 2) 具有內在并行性的語言。一些研究者認為算法語言不是處理并行性的最好語言，因為算法語言是內在順序式的，許多研究者研究具有內在并行性的語言，如函數式語言、邏輯語言和面向對象語言。 第三章 分布式程序設計語言 分布式程序設計語言概述 ?分布式程序設計語言的分類 ? 按通信模型來分 1) 在物理分布的硬件上運行邏輯上分布的軟件。相互使用SEND和 RECEIVE原語通信，在網絡上發(fā)送報文。 2) 在物理非分布的硬件上運行邏輯上分布的軟件。用共享主存方法實現報文傳遞來模擬物理報文傳遞通信。 3) 在物理分布的硬件上運行邏輯上非分布的軟件。使用分布式共享存儲器通信。 4) 在物理非分布的硬件上運行邏輯上非分布的軟件。使用物理共享存儲器通信。 第三章 分布式程序設計語言 分布式程序設計語言概述 ?分布式程序設計語言的分類 ? 容錯模型和技術 故障的處理模型： 1) 系統(tǒng)對程序員隱匿全部處理機故障。 2) 給程序員提供高層機制，使得程序員能夠描述哪些進程和數據是重要的，以及發(fā)生崩潰后怎樣恢復。 實現可靠性的方法有兩種：程序設計容錯和通信容錯。 1) 程序設計容錯技術有三類：向前恢復試圖確定錯誤所在并基于這個知識改正包含錯誤的系統(tǒng)狀態(tài)；向后恢復通過把系統(tǒng)恢復到錯誤發(fā)生前的狀態(tài)來改正系統(tǒng)狀態(tài)；錯誤屏蔽，利用同一個算法獨立開發(fā)幾個版本，一個最后投票系統(tǒng)用于對這 n個版本產生的結果進行投票并確定一個正確的結果。 2) 通信容錯處理進程通信中發(fā)生的故障，通信容錯依賴于使用的通信方式和故障的類型。 第三章 分布式程序設計語言 并行性的支持 ?并行性的概念 ? 并行性。因為分布計算系統(tǒng)有多個處理機，所以可把程序分成若干部放到多個處理機上同時運行，這就是所謂的并行性。 ? 偽并行性 (pseudo parallelism)，即把程序表示為一組并行運 行的進程但不管它們是否在不同的處理機上同時運行。 ? 并行粒度。并行單位可以是進程 (如并發(fā) C)，也可以是表達式 (如 Par Alfl)。一般說來，通信代價越大，則并行的粒度就應該越大。 第三章 分布式程序設計語言 并行性的支持 ?并行性的表示 ? 進程并行。一般說來，一個進程是一個邏輯處理機，順序地執(zhí)行代碼，具有自己的狀態(tài)和數據。在語言中，進程或進程類型是要被說明的，就像過程或過程類型一樣。進程的創(chuàng)建可以由說明隱式地完成，也可以通過創(chuàng)建某種結構顯式地完成。 ? 對象并行。用下述方法擴充順序對象模型可獲得并行性： (1)允許對象不必在收到報文時才活動； (2)允許接收對象在返回結果后繼續(xù)執(zhí)行；第 (3)一次向幾個對象發(fā)送報文； (4)允許報文發(fā)送者繼續(xù)和接收者并行工作。 第三章 分布式程序設計語言 并行性的支持 ?并行性的表示 ? 語句并行 PAR j=0 FOR n A[j]： =A[j]+1 PAR S1 S2 第三章 分布式程序設計語言 并行性的支持 ?并行性的表示 ? 函數并行 例如表達式 h(f(3,4),g(8))， 先計算 f或 g是沒有關系的 ， 從而可以并行計算 f和 g。 ?子句的并行 下面的程序給出謂詞 A的兩個子句： (1) A:B,C,D (2) A:E,F 存在兩個并行性的機會： (1) A的兩個子句可并行工作只到有一個成功或兩個都失敗 。 (2) 每個子句中的子定理可并行工作直到它們全都成功 ， 或其中一個失敗 。 前一種并行性叫做 OR并行性，后一種叫做 AND并行性。 第三章 分布式程序設計語言 進程通信與同步的支持 ?報文傳遞 進程通信的表示方法：報文傳遞和共享數據 ?設計報文傳遞的通信方式應考慮的問題： 1) 可靠的報文傳遞和非可靠的報文傳遞：可靠的報文傳遞需要承認報文。 2) 顯式接收和隱式接收：顯式接收時，接收者執(zhí)行某一類accept語句指明接收哪些報文，以及當報文到達時采取什么行動。使用隱式接收時，在接收者內自動調用程序，通常在接收進程中創(chuàng)建一個新的線程。 3) 直接命名和間接命名：直接命名用于指示一個指定的進程，名字可以是該進程的靜態(tài)名字或是一個表達式。間接命名包括一個中間對象，通常叫做郵箱，發(fā)送者把報文送給它，接收者從它那接收。 第三章 分布式程序設計語言 進程通信與同步的支持 ?報文傳遞 進程通信的表示方法：報文傳遞和共享數據 ?設計報文傳遞的通信方式應考慮的問題： 4) 對稱命名和非對稱命名。如果發(fā)送者和接收者相互命名，則基于直接命名的方案是對稱的。在非對稱方案中，僅發(fā)送者找接收者，在此情況下，接收者要與任何發(fā)送者相互作用。注意，使用隱式接收報文的相互作用在命名方面總是非對稱的。 第三章 分布式程序設計語言 進程通信與同步的支持 ?報文傳遞 ?報文傳遞通信模式有 ： 1) 同步和異步點到點報文。在同步報文傳送方式中，發(fā)送者在接收者接收報文前一直阻塞。這樣，雙方不僅交換了數據而且還達到同步。在異步報文