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《分布式係統：概念與設計》一2.2 物理模型
2.2 物理模型
物理模型是從計算機和所用網絡技術的特定細節中抽象出來的分布式係統底層硬件元素的表示。
基線物理模型：在第1章中，分布式係統被定義成其位於聯網計算機上的硬件或軟件組件僅通過消息傳遞進行通信和協調動作的係統。這引出分布式係統的最小物理模型，最小物理模型是一組可擴展的計算機結點，這些結點通過計算機網絡相互連接進行所需的消息傳遞。
在這個基線模型之上，我們能有效地識別出三代分布式係統。
早期的分布式係統：這樣的係統出現在20世紀70年代晚期和80年代早期，隨著局域網技術如以太網（參見3.5節）的出現而出現。這些係統一般由通過局域網互聯的10～100個結點組成，它們與互聯網的連接有限並支持少量的服務（如共享的本地打印機和文件服務器以及電子郵件和互聯網上的文件傳輸）。單個的係統大部分是同構的，開放性不是主要的問題。服務質量提供還很少，是圍繞這樣的早期係統開展的很多研究中的一個焦點。
互聯網規模的分布式係統：在這個基礎上，20世紀90年代更大規模的分布式係統開始出現，以適應當時互聯網驚人的發展（例如，Google搜索引擎在1996年第一次發布）。在這樣的係統中，底層物理基礎設施由第1章圖1-3所示的物理模型組成，即一個可擴展的結點集合，這些結點通過一個網絡的網絡（互聯網）相互連接。這樣的係統利用了互聯網提供的基礎設施從而變成真正的全球化。它們包含大量的結點並且為全球化組織提供分布式係統服務，也跨組織提供分布式係統服務。在這樣的係統中，從網絡、計算機體係結構、操作係統、所采用的語言和所涉及的開發團隊方麵來說，異構性是很突出的。這導致開放標準和相關的中間件技術（如CORBA和最近的Web服務等）的重要性不斷增加。在這樣的全球化係統中，采用了額外的服務來提供端到端的服務質量特性。
當代的分布式係統：在上述係統中，結點通常是台式機，因此是相對靜態的（即在一段時間裏停留在一個物理位置）、分立的（沒有嵌入到其他物理實體內）和自治的（就物理基礎設施而言，很大程度上獨立於其他計算機）。1.3節介紹的關鍵趨勢促進了物理模型的進一步發展：
- 移動計算的出現導致這樣的物理模型，在這種模型中，像筆記本電腦或智能手機這樣的結點可以從一個位置移動到另一個位置，它還導致了對諸如服務發現這樣的新增功能的需要和對自發互操作的支持。39
- 無處不在計算的出現導致了體係結構從分立結點型轉向計算機被嵌入到日常物品和周圍環境中（例如，嵌入在洗衣機中或更一般地嵌入在智能家庭設備中）。
- 雲計算特別是集群體係結構的出現導致了從自治結點完成給定任務轉向一組結點一起提供一個給定的服務（例如，由Google提供的搜索服務）。
最終的結果是出現一個異構性有很大增加的物理體係結構，例如，從無處不在計算中使用的最小的嵌入式設備到網格計算中的複雜的計算元素。這些係統部署不斷增加的不同的網絡技術，並提供廣泛的應用和服務。這樣的係統可能涉及成百上千個結點。
係統的分布式係統 最近的一個報告討論了超大規模（Ultra-Large-Scale，ULS）的分布式係統［www.sei.cmu.edu］。報告收集了現代分布式係統的複雜性，把這樣的（物理）體係結構叫做係統的係統（反映了與將互聯網看成網絡的網絡相同的觀點）。係統的係統可以被定義成一個複雜係統，它由一係列子係統組成，這些子係統本身也是係統，它們一起完成一個或多個特定的任務。
作為係統的係統的一個例子，考慮一個用於洪水預測的環境管理係統。在這樣一個場景中，部署了傳感網來監視與河流、衝積平原、潮汐效應等相關的不同的環境參數的狀態。這可以通過在集群計算機（相關討論參見第1章）上運行模擬程序，與負責預測洪水可能性的係統耦合在一起。可以建立其他係統用於維護和分析曆史數據或通過移動電話給關鍵的利益共享者提供早期報警。
總結 圖2-1總結了本節提出的三代分布式係統，從管理異構性水平以及提供關鍵特性（如開放性和服務質量）的角度，用表格顯示了與當代分布式係統相關的重要挑戰。
最後更新：2017-08-18 10:32:19