分布式计算1

分布式计算第一次作业（部分）

一、分布式计算发展历程

分布式计算主要经历了三个阶段。

第一阶段（1980~1990）主要是通过 进程通讯技术，实现信息共享。

第二阶段（1990~2000）面向对象技术的迅猛发展，大量应用之间的互操作成为了急需解决的问题。 分布式对象 和 中间件 技术成为解决分布式系统问题的利器，把程序员从通讯程序细节中解放出来。

第三阶段（2000~）互联网技术的兴起，基于业务层面的跨系统协作需求催生了 Web服务 和SOA技术（服务计算）解决方案。

下图给出了分布式计算的历程和关键技术。

核心概念PRC(Remote Procedure Call)

RPC即远程调用是进程间通讯的一种基础范型。它是一种通过网络从远程计算机程序上请求服务，而不需要了解底层网络技术的协议。RPC协议假定某些传输协议的存在，如TCP或UDP，为通信程序之间携带信息数据。在OSI网络通信模型中，RPC跨越了传输层和应用层。RPC使得开发包括网络分布式多程序在内的应用程序更加容易。

二、TCP通讯

TCP/IP协议，即传输控制协议/英特网互联协议，又名网络通讯协议，是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。

TCP是面向连接的通信协议，通过三次握手建立连接，通讯完成时要拆除连接，由于TCP是面向连接的所以只能用于端到端的通讯。

TCP提供的是一种可靠的数据流服务，采用“带重传的肯定确认”技术来实现传输的可靠性。TCP还采用一种称为“滑动窗口”的方式进行流量控制，所谓窗口实际表示接收能力，用以限制发送方的发送速度。

如果IP数据包中有已经封好的TCP数据包，那么IP将把它们向‘上’传送到TCP层。TCP将包排序并进行错误检查，同时实现虚电路间的连接。TCP数据包中包括序号和确认，所以未按照顺序收到的包可以被排序，而损坏的包可以被重传。

TCP将它的信息送到更高层的应用程序，例如Telnet的服务程序和客户程序。应用程序轮流将信息送回TCP层，TCP层便将它们向下传送到IP层，设备驱动程序和物理介质，最后到接收方。

TCP数据信息：TCP头部+实际数据 (TCP头包括源和目标主机端口号 、顺序号、确认号、校验字等）

三、线程和进程

概念（摘自维基）

进程 （ 英语：process ），是计算机中已运行 程序 的实体。进程为曾经是 分时系统 的基本运作单位。在面向进程设计的系统（如早期的 UNIX ， Linux  2.4及更早的版本）中，进程是程序的基本执行实体；在面向线程设计的系统（如当代多数操作系统、 Linux  2.6及更新的版本）中，进程本身不是基本运行单位，而是 线程 的容器。程序本身只是指令、数据及其组织形式的描述，进程才是程序（那些指令和数据）的真正运行实例。若干进程有可能与同一个程序相关系，且每个进程皆可以同步（循序）或异步（ 平行 ）的方式独立运行。现代 计算机系统 可在同一段时间内以进程的形式将多个程序加载到内存中，并借由时间共享（或称 时分复用 ），以在一个 处理器 上表现出同时（ 平行性 ）运行的感觉。同样的，使用多线程技术（多线程即每一个线程都代表一个进程内的一个独立执行上下文）的操作系统或计算机架构，同样程序的 平行 线程，可在多CPU主机或网络上真正 同时 运行（在不同的CPU上）。

线程 （ 英语：thread ）是 操作系统 能够进行运算 调度 的最小单位。它被包含在 进程 之中，是 进程 中的实际运作单位。一条线程指的是 进程 中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。在 Unix System V 及 SunOS 中也被称为轻量进程（lightweight processes），但轻量进程更多指内核线程（kernel thread），而把用户线程（user thread）称为线程。

区别与联系

联系：
 一个进程至少拥有一个线程——主线程，也可以拥有多个线程；一个线程必须有一个父进程。多个进程可以并发执行；一个线程可以创建和撤销另一个线程；同一个进程中的多个线程之间可以并发执行。

区别：

系统开销：在创建或撤消进程时，由于系统都要为之分配和回收资源，导致系统的开销明显大于创建或撤消线程时的开销

资源管理：进程有独立的地址空间，一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其它进程产生影响，而线程只是一个进程中的不同执行路径。线程有自己的堆栈和局部变量，但线程之间没有单独的地址空间，一个线程死掉就等于整个进程死掉，所以多进程的程序要比多线程的程序健壮，但在进程切换时，耗费资源较大，效率要差一些。但对于一些要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作，只能用线程，不能用进程。

通信方式：进程间通信主要包括管道、系统IPC(包括消息队列,信号量,共享存储)、SOCKET。进程间通信其实是指分属于不同进程的线程之间的通讯，所以进程间的通信方法同样适用于线程间的通信。但对应归于同一进程的不同线程来说，使用全局变量进行通信效率会更高。