Распределенные файловые системы

Ключевым компонентом любой распределенной системы является файловая система. Как и в централизованных системах, в распределенной системе функцией файловой системы является хранение программ и данных и предоставление доступа к ним по мере необходимости. Файловый сервис – это описание функций, которые файловая система предлагает своим пользователям. В сущности, файловый сервис определяет интерфейс файловой системы с клиентами. Файловый сервер – это процесс, который выполняется на отдельной машине и помогает реализовывать файловый сервис. Большинство современных распределенных файловых систем поддерживают определение файла как последовательности байтов. Файл характеризуется атрибутами: именем, размером, датой создания, идентификатором владельца, адресом и др. Важным аспектом файловой модели является возможность модификации файла после его создания. Файловый сервис может быть разделен на два типа в зависимости от того, поддерживает ли он модель загрузки-выгрузки или модель удаленного доступа. В модели загрузки-выгрузки пользователю предлагаются средства чтения или записи файла целиком. Дост: простота, эффективность. Недост: высокие требования к дискам клиентов, неэффективно перемещать весь файл, если нужна его маленькая часть. Модель удаленного доступа, которая предполагает поддержку большого количества операций над файлами: открытие и закрытие файлов, чтение и запись частей файла, позиционирование в файле, проверка и изменение атрибутов файла и т.д. Вся файловая система выполняется на серверах. Дост: низкие требования к дисковому пространству на клиентских машинах, исключение необходимости передачи целого файла, когда нужна только его часть. В распределенных системах используются те же принципы организации каталогов, что и в централизованных.

 

Мультипроцессорная обработка

Мультипроцессорная обработка – способ организации вычислительного процесса в системах с несколькими процессорами, при котором несколько задач могут выполняться одновременно на разных процессорах. В мультипроцессорных системах несколько задач выполняются одновременно, так как имеется несколько обрабатывающих устройств – процессоров. Мультипроцессорная система приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами. Сложности возникают из-за возрастания числа конфликтов при обращении к общим устройствам. Все эти задачи должна решать ОС путем синхронизации процессов, введения очередей и планирования ресурсов. Мультипроцессорные системы часто характеризуют как симметричные (предполагает однородность всех процессоров и единообразия включения всех процессоров в общую схему) и асимметричные(разные процессоры могут отличаться как своими характеристиками, так и функциональной ролью). Другой аспект мультипроцессорных систем, который может характеризоваться симметрией или ее отсутствием, является способ организации вычислительного процесса. Он определяется и реализуется ОС. Способы организации вычислительного процесса: Асимметричное мультипроцессирование (ведущий/ведомый предполагает выделение одного из процессоров в качестве ведущего, на котором работает ОС и который управляет всеми остальными процессорами). Симметричное (может быть реализовано в системах только с симметричным мультипроцессированием. Разные процессоры могут в какой-то момент одновременно обслуживать как разные, так и одинаковые модули ОС). Свойство ОС - реентерабельность (или повторная входимость).

 

Распределение памяти

Наиболее распространенными реализациями виртуальной памяти является страничное, сегментное и странично-сегментное распределение памяти, а также свопинг. При страничном распределении памяти виртуальное адресное пространство каждого процесса делится на части одинакового, фиксированного для данной системы размера, называемые виртуальными страницами. Размер виртуального адресного пространства не является кратным размеру страницы, поэтому последняя страница каждого процесса дополняется фиктивной областью. Сегментное распределение. Виртуальное адресное пространство процесса делится на сегменты, размер которых определяется программистом с учетом смыслового значения содержащейся в них информации. Отдельный сегмент может представлять собой подпрограмму, массив данных и т.п. Иногда сегментация программы выполняется по умолчанию компилятором. Недост: фрагментация на уровне сегментов и более медленное по сравнению со страничной организацией преобразование адреса. Странично-сегментное распределение представляет собой комбинацию страничного и сегментного распределения памяти и, вследствие этого, сочетает в себе достоинства обоих подходов. Виртуальное пространство процесса делится на сегменты, а каждый сегмент в свою очередь делится на виртуальные страницы, которые нумеруются в пределах сегмента. Оперативная память делится на физические страницы. Разновидностью виртуальной памяти является свопинг. Известно, что коэффициент загрузки процессора зависит от числа одновременно выполняемых процессов и доли времени, проводимого этими процессами в состоянии ожидания ввода-вывода. При свопинге процесс перемещается между памятью и диском целиком, то есть в течение некоторого времени процесс может полностью отсутствовать в оперативной памяти.