Client1
Server1
Server2
客户端－服务器体系结构
客户端与服务器之间的通信模式
① 带回复的同步消息通信 ② 异步消息通信 ③ 带回调的异步消息通信 ④ 不带回复的同步通信 ⑤ 代理者模式 ⑥ 群组通信模式
分布式系统的设计目标
开放性 开放式系统
–符合标准协议（语法和语义规则） –例：IDL(接口定义语言)
特点：
–互操作性：不同系统可共同工作 –可移植性：应用程序可在不同系统上运行 –灵活性：可配置不同开发者的组件 –可扩展性：可增减组件
分布式系统的设计目标
可伸缩性（scalability） •指标：
Display process
Traffic light control processor
Light control process
Traffic flow sensors and cameras
Operator consoles
Traffic lights
层次型体系结构
•系统由自上而下的不同层次 的组件组成；
✓典型服务器包括文件服务器、数据库服务器、Web服务器
客户端
请求 1
服务器
OS内核
2
OS内核
响应
6.3 客户端－服务器体系结构
➢ 服务器与服务的区别
✓服务器是一个为多个客户端提供一个或多个服务的硬件/软件系统 ✓服务在客户端/服务器系统中是指一个满足多个客户端需要的应用
软件组件
6.3 客户端－服务器体系结构
瘦客户/胖服务器：用户接口简单，但后端负载重 胖客户/瘦服务器：能提高性能，但管理困难
客户端
服务器
47
客户端－服务器体系结构
瘦客户与胖客户模式
瘦客户（Thin-client model ） • 所有的应用处理和数据管理都在 服务器上执行。客户端只负责表 示部分（包括简单的交互逻辑）; • 遗留系统可以发展成这种客户端 /服务器体系结构; • 主要缺点是它把繁重的处理负荷 都放在了服务器和网络上。
Client3
客户端－服务器体系结构
多客户端 / 多服务器体系结构模式
Server1
Server2
《local area network》
Client1
Client2
Client3
客户端－服务器体系结构
多层客户端 / 服务器体系结构模式
➢ 存在既扮演客户端又扮演服务器的中间层 ➢ Server1既是Client1的服务器，又是Server2的客户端
统）实现 • 例如，基于Web的分布式系统，组件使用共享的基于Web的数据服务
36
以事件为中心的体系结构
• 组件间的通信，通过事件（可带有数据）的传播实现；
• 例如，发布/订阅(publish/subscribe)系统
• RabbitMQ（MQ:消息队列） • Apache Kafka
组件
组件
组件
第6章 分布式体系结构
软件工程系
软件复用与组件开发
本章内容
分布式系统概述 分布式系统体系结构 客户端－服务器体系结构
➢ 瘦客户与胖客户模式 分层架构 Memcached Redis
6.1 分布式系统概述
“一个分布式系统是若干个独立的计算机的集合，但是对该系统的用 户来说，感觉该系统就像一台计算机一样。”
➢ 通用即插即用 （UPnP）标准
➢ 个人数据空间 （data space ）管理
27
分布式普适系统
电子保健系统
➢ 人体局域网 ➢ 可穿戴设备
28
物联网
人体局域网
➢ 网络内数据处理
29
物联网
无线传感器网络
➢ 计算能力有限 ➢ 通信能力有限
电能有限
30
本章内容
分布式系统概述 分布式系统体系结构 客户端－服务器体系结构
客户端－服务器体系结构
➢ 提供服务的服务器和使用服务的客户端被区别对待——非对称 ➢ 一个应用程序建模成一组服务（含义及形式？），由服务器提供，
并由客户端来使用 ➢ 客户端要知道服务器的存在,但不需要知道其他客户端的存在 ➢ 客户端和服务器是逻辑过程 ➢ 进程和处理器之间没有
必要非得1：1映射
客户端－服务器体系结构
➢ 资源：服务器、存储 、数据库等
应用层
汇集层
连接层
资源层
光纤层
资源
22
分布式计算系统
计算机网格系统
➢ 光纤层：资源的接口 ➢ 连接层：通信协议 ➢ 资源层：管理单个资源 ➢ 汇集层：对多个资源的访问 ➢ 应用层：虚拟组织的应用程
序 ➢ 面向服务的体系结构（SOA） ➢ 开放式网格服务体系结构（
OGSA）
分布式系统的类型
根据分布式系统的应用类型，可划分出3种分布式系统
➢ 分布式计算系统：高性能科学计算 ➢ 分布式信息系统：信息管理和事务处理 ➢ 分布式普式系统：嵌入式应用
分布式计算系统
计算机集群系统
➢ 主节点：管理节点
➢ 从节点：计算节点
主节点
子节点
管理 程序
并行组件库
并行应用 程序
...
并行组件库
集中式系统
集中式系统
IBM BlueGene/L (207 TFLOPS = 2.07x1014 FLOPS)
7
网格计算
Internet
P2P计算
• 对等的、自主的实 体构成的自组织系 统，以共享分布资 源的使用
• CPU 共享: SETI@Home
• 存储空间（文件） 共享: Napster, Gnutella, Freenet等
层次型体系结构
用户接口层、处理层、数据层 例：搜索引擎
41
三层体系结构举例
用户 接口
应用 服务器
数据库 服务器
时间
42
本章内容
分布式系统概述 分布式系统体系结构 客户端－服务器体系结构
➢ 瘦客户与胖客户模式 分层架构
6.3 客户端－服务器体系结构
➢ 客户端(Client)：服务的请求者 ➢ 服务器(Server)：服务的提供者
客户端－服务器体系结构
客户端－服务器体系结构的种类：
➢ 多客户端 / 单服务器体系结构模式 ➢ 多客户端 /多服务器体系结构模式 ➢ 多层客户端 /服务器体系结构模式
客户端－服务器体系结构
多客户端 / 单服务器体系结构模式
Server
《local area network》
Client1
Client2
企业应用集成(EAI)
➢ 应用程序之间的互操作 ➢ 通信中间件：RPC、RMI、MOM（Message Oriented Middleware）
等
客户
通
服务器端
应用程序
DB
应用程序
信
客户 应用程序
中 间 件
服务器端
应用程序
DB
服务器端
应用程序
DB
26
物联网
智能家庭系统
➢ 家庭网络，连 接所有家用电 器等设备
硬件 松耦合
紧耦合
分布式OS 多机OS
中间件系统 网络OS
多处理机OS
紧耦合
松耦合
软件
分布式系统的设计目标
透明性（Transparency）
① 访问透明性：用户不必知道数据表示和访问方法 ② 位置透明性：用户不必知道资源位于何处 ③ 迁移透明性：资源可以不改名，而随意移动 ④ 重定位透明性：资源可在使用中移动 ⑤ 复制透明性：用户不必知道有多少个备份存在 ⑥ 并发透明性：多个用户可以自动地共享资源 ⑦ 故障透明性：用户不必了解故障恢复处理
本地 操作系统
本地 操作系统
子节点
并行应用 程序
并行组件库
本地 操作系统
20
分布式计算系统
计算机集群系统
➢ 管理程序：系统管理和配置、作业管理 ➢ 并行组件库：基于消息的通信工具 ➢ 本地操作系统：标准的通用OS ➢ 并行应用程序：并行执行的应用程序
21
分布式计算系统
计算机网格系统
➢ 虚拟组织：逻辑上统 一的一组人或机构
➢ 嵌入式系统：运行于单处理器或一组处理器上; ➢ 分布式系统：系统软件运行在通过网络相连的一组松散的集成在一
起的处理器上。
分布式体系结构简介
分布式体系结构特征
① 资源共享 (Resource sharing) ② 开放性 (Openness) ③ 并发性 (Concurrency) ④ 可伸缩性 ( Scalability) ⑤ 容错性 (Fault tolerance ) ⑥ 透明性 (Transparency) ⑦ 复杂性 (Complexity ) ⑧ 保密性 (Security) ⑨ 不易管理 (Unmanageability) ⑩ 不可预见性 (Unpredictability )
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多处理器体系结构
最简单的分布式系统模型 系统有多个进程组成，这些进程可以但不是必须在不同的处理器上运行 用于许多大型实时系统中 对进程在处理器上的分布可以预先排序也可以由分配器动态分配
Sensor processor
Sensor control process
Traffic flow processor
• 硬件方面：每台计算机都是独立、自主的计算机 • 软件方面：用户感觉在独占系统
分布式系统概念
从集中式系统到分布式系统
– 高性能微型计算机(PC)的普及 – 高速计算机网络（LAN、WAN）的普及
分布式系统概念
应用举例 ➢ 银行网银系统 ➢ 连锁店“供应链”系统 ➢ 传感器网络（Sensor Network）系统 ➢ 企业“工作流”系统 ➢ WWW系统 ➢…