【正文】 第三章 分布式程序設(shè)計語言 分布式程序設(shè)計語言概述 ?分布式應(yīng)用程序的分類 ?并行、高性能應(yīng)用程序。通過并行性達(dá)到加速是在分布計算系統(tǒng)上運行應(yīng)用程序的最主要的原因。 ?容錯應(yīng)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(jī)具有自治性，一個處理機(jī)的故障不影響其他處理機(jī)的正常工作，所以可靠性高。程序和數(shù)據(jù)也可在若干處理機(jī)上復(fù)制而進(jìn)一步增加可靠性。 ?具有專用功能的應(yīng)用程序。一些應(yīng)用程序可以被構(gòu)造成一組專用的服務(wù)程序。例如文件服務(wù)、打印服務(wù)、進(jìn)程服務(wù)、終端服務(wù)、時間服務(wù)等。 ?固有的分布式應(yīng)用程序。有些應(yīng)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(yīng)用程序必須在分布式硬件上運行。 第三章 分布式程序設(shè)計語言 分布式程序設(shè)計語言概述 ?分布式程序設(shè)計與順序程序設(shè)計的區(qū)別 ?使用多個處理機(jī)。對分布式程序設(shè)計支持的第一個要求就是系統(tǒng)應(yīng)該具有把一個程序的不同部分分配到不同處理機(jī)上執(zhí)行的能力。 ?處理機(jī)合作。各個進(jìn)程必須能相互通信和同步，這是對分布式程序設(shè)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(shè)計支持的第三個要求是能對系統(tǒng)的部分失效進(jìn)行檢測并恢復(fù)。 第三章 分布式程序設(shè)計語言 分布式程序設(shè)計語言概述 ?分布式程序設(shè)計語言的分類 ? 按并行模型來分 1) 順序進(jìn)程并行語言。這類語言使用的最基本模型是一組順序進(jìn)程，它們并行運行，并且通過報文傳遞進(jìn)行通信。大部分是流行的 C(或 C++)和 FORTRAN的擴(kuò)展。 2) 具有內(nèi)在并行性的語言。一些研究者認(rèn)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(nèi)在順序式的，許多研究者研究具有內(nèi)在并行性的語言，如函數(shù)式語言、邏輯語言和面向?qū)ο笳Z言。 第三章 分布式程序設(shè)計語言 分布式程序設(shè)計語言概述 ?分布式程序設(shè)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(wǎng)絡(luò)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(xiàn)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(shè)計語言 分布式程序設(shè)計語言概述 ?分布式程序設(shè)計語言的分類 ? 容錯模型和技術(shù) 故障的處理模型： 1) 系統(tǒng)對程序員隱匿全部處理機(jī)故障。 2) 給程序員提供高層機(jī)制，使得程序員能夠描述哪些進(jìn)程和數(shù)據(jù)是重要的，以及發(fā)生崩潰后怎樣恢復(fù)。 實現(xiàn)可靠性的方法有兩種：程序設(shè)計容錯和通信容錯。 1) 程序設(shè)計容錯技術(shù)有三類：向前恢復(fù)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(fù)通過把系統(tǒng)恢復(fù)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(chǎn)生的結(jié)果進(jìn)行投票并確定一個正確的結(jié)果。 2) 通信容錯處理進(jìn)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(shè)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(jī)，所以可把程序分成若干部放到多個處理機(jī)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(jìn)程但不管它們是否在不同的處理機(jī)上同時運行。 ? 并行粒度。并行單位可以是進(jìn)程 (如并發(fā) C)，也可以是表達(dá)式 (如 Par Alfl)。一般說來，通信代價越大，則并行的粒度就應(yīng)該越大。 第三章 分布式程序設(shè)計語言 并行性的支持 ?并行性的表示 ? 進(jìn)程并行。一般說來，一個進(jìn)程是一個邏輯處理機(jī)，順序地執(zhí)行代碼，具有自己的狀態(tài)和數(shù)據(jù)。在語言中，進(jìn)程或進(jìn)程類型是要被說明的，就像過程或過程類型一樣。進(jìn)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(jié)構(gòu)顯式地完成。 ? 對象并行。用下述方法擴(kuò)充順序?qū)ο竽Ｐ涂色@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(jié)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(shè)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(shè)計語言 并行性的支持 ?并行性的表示 ? 函數(shù)并行 例如表達(dá)式 h(f(3,4),g(8))， 先計算 f或 g是沒有關(guān)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(jī)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?nèi)汲晒?， 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(shè)計語言 進(jìn)程通信與同步的支持 ?報文傳遞 進(jìn)程通信的表示方法：報文傳遞和共享數(shù)據(jù) ?設(shè)計報文傳遞的通信方式應(yīng)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(rèn)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(dāng)報文到達(dá)時采取什么行動。使用隱式接收時，在接收者內(nèi)自動調(diào)用程序，通常在接收進(jìn)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(jìn)程，名字可以是該進(jìn)程的靜態(tài)名字或是一個表達(dá)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(shè)計語言 進(jìn)程通信與同步的支持 ?報文傳遞 進(jìn)程通信的表示方法：報文傳遞和共享數(shù)據(jù) ?設(shè)計報文傳遞的通信方式應(yīng)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(shè)計語言 進(jìn)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(shù)據(jù)而且還達(dá)到同步。在異步報文