中科院分布式多媒体计算系统复习题_2_参考答案
第6章
1.分布式多媒体的以下特点哪些是多媒体应用本身的要求所带来的?
(1)多媒体传输数据量大；
（2）网络要保证多媒体的实时可靠传输；
（3）
（4）
（5）媒体间协调
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答：1、2、3、5.
2.MPEG-4基于传统块DCT变换的压缩类中，使用了哪些新技术？试说出2-3例。
答：改善DC预测、加入AC预测、四个运动矢量，全局运动补偿、1/4像素运动补偿等,对CIF视频、800Kb/s码率可获得“很好”再现。
MPEG-4的可分级使用了分层可扩展和精细的可扩展性编码FGS (fine granular scalable coding)技术。
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3.简述以下技术。这些技术将传统的视频编码用于分布式多媒体中，但在多媒体传输时，可以一定程度地适应接收端的能力或网络的动态变化。
(1)自适应编码。
(2)代码转换
(3)码流切换
解答：
①自适应编码：发送方根据反馈信息估计发送码率，采用码率控制技术生成适当码流。如MPEG-4和H.263+，允许通过跳幀(frame-skip)、调整量化参数来改变码率。EVRC、AMR 等音频编码（编码与传输不能分离）。
②代码转换：服务器保存一个质量足够好的压缩视频，当需要降低输出码率时，服务器只需进行部分的解码和编码就可实现，如选择性丢幀、丢弃DCT系数的高频部分或再进行一次量化等。
③码流切换：服务器保存同一节目的不同质量的多个拷贝，这些码流的I幀是对齐的。当网络带宽发生变化时，服务器选择一个适当的码流传送给用户；或者，使用联播(simulcast)同时发送不同码率的码流，由用户根据条件在不同的组播通道间切换。
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4.可扩展性编码在多媒体传输中具有重要的应用。试结合下面其中的一种可扩展性编码技术的原理，说明其在一个具有不同接收能力的组播组中进行视频流传输和接收的过程。
(1)时域可扩展
(2)空域可扩展
(3)质量可扩展(SNR可扩展)
PPT4 PAGE29+PAGE32,传输和接收过程。
解答：
①时域可扩展：通过在码流中添加B幀来实现。
②空域可扩展：通过为视频中的每一幀都创建多分辨率的表示来实现。原始幀通过下采样得
到低分辨率的视频，编码得到基本层码流，然后编码原始幀和基本层的差生成增强层码流。
③质量可扩展(SNR可扩展)：先进行一次很粗的量化形成基本层，然后对原始视频和基本层视频的差再进行一次量化，生成增强层码流(逐位逼近)。
5．下图例子解释了FGS编码的思想和过程。试对该系数块的第1行第4个系数上升1个位平面后进行编码。
答:(0,1)(6,0)(21,1)(9,0)(31,1)(0,0)(0,0)(26,1)
补充：要画出锯齿形变换后的位平面图，即上图左下角的那个。
6.多描述码与分层可扩展编码有何异同？它适合应用在什么场合？
答：多描述码是一种能产生多个同等重要的描述的技术，每个描述都给出一个较低的但可以接受的视频质量。
分层扩展编码每个描述的重要性不同，高层的编码需要低层编码的支持，只获得高层编码无法获得图像。
多描述码适合多跳无线网络，分层编码适合多受众组播、因特网等带宽变化的网络中。
相同点：都是把一个数据流编码为几个部分，每个部分的码率更低。
7在基于流媒体服务器的分布式多媒体应用中，如V oD，下面所列的影响服务器性能的瓶颈环节有_存储子系统。
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8.目前解决流媒体服务器存储容量的技术有(2)磁盘阵列(3)存储服务器阵列(4)层次存储
答案：2、3、4.
9减少流媒体服务器I/O次数的技术有（3）间隔缓存(4)分组存储
答案：3、4.
10.下图是描述使用间隔缓存调度的视频流服务过程的状态转换图。结合此图试说明间隔缓存的原理和一个流可能经历的状态。
答：当视频流请求被接纳后，它处于磁盘服务状态，由磁盘服务。
检查与其最近的前向请求并与之配对，形成间隔。如果缓存资源允许，或替换算法允许该间隔进入，间隔被缓存。后继流进入变迁状态。
经过一段时间后，后继请求进入缓存服务状态。
后继请求完成，进入完成状态。
或者该间隔缓存被替换掉，解除了请求配对，则进入磁盘服务状态。
PPT5 PAGE14
11.时间戳同步法是分布式多媒体中经常使用的一种同步规范的传送技术。试举例加以说明。(提示：MPEG的RTP协议封装)。
答：在MPEG流的语法中，帧头有一个域PTS，是本帧的演示时间戳，这是用时间轴同步描述的同步规范。RTP的MPEG封装要求把PTS拷贝到其报头的时间戳域，从而实现了同步规范由信源到信宿的传送。而且，PTS本身也会被PES打包进去，传到信宿的。
12.有如图所示的多媒体信息查询系统，用户所需的信息由视频流和音频流按一定的时间关系复合而成，但这两类信息分别存储在不同的服务器或使用不同的逻辑信道传输。试问：（1）影响收端同步播放的因素有哪些？
（2）假设收、发端的时钟准确，相互无偏差，支路1,2的延时范围分别为 [△min, △max]和[δmin, δmax]，且δmin<△min，δmax>△max，给出保证视频和音频数据流在接收端能同步播放的起始时间。
（3）如果在播放过程中，发现音频流超前于视频流，你建议如何调整？
答：
（1）延时抖动?
收、发时钟的频率偏差?
不同的采集起始时间、传输延时的不同（多个信源）?
不同的起始播放时间（多个信宿）?
网络传输过程中导致（数据丢失、传输条件变化等）
（2）假设收、发端的时钟准确，相互无偏差，支路1,2的延时范围分别为 [△min, △max]和[δmin, δmax]，且δmin<△min，δmax>△max，给出保证视频和音频数据流在接收端能同步播放的起始时间。
答案：延迟δmax-δmin播放。
调整方法：以一条流为主流master加快/降低另外流（从流，slave）的时钟频率，或增加/删去另外流的数据
（3）答案：加快或延迟视频的播放速度。
第7章
1．目前，在支持高质量分布式多媒体应用中，网络还存在哪些局限？
答：PPT6 PAGE2
BOOK PAGE185
①带宽仍然是高性能计算机互连,特别是Internet网和无线网上开展分布式计算、分布式多媒体服务的瓶颈。
②网络延迟时间难以预测。因采用存储转发机制和变长信息包，报文交换延迟长，等待延迟过长。
③共享信道网络，特别是局域网，带宽较充足(WLAN、3G等也不足)，但难以保证传输实时性。
④电路交换电信网提供的带宽和代价不能开展高质量的多媒体传输,无法适配各种速率的业务。
⑤网络路由选择的限制。在IP网中，路由速度已经成为通信瓶颈。
⑥用户宽带接入仍不能满足高质量多媒体传输需要。
2．举例说明，分布式多媒体应用需要高速网络提供的支持。
答：BOOK PAGE186
解答：
多媒体传输需要高速网络提供支持：
1.带宽要求高：单声道CD质量音频，带宽128-192Kbps；VCD质量视频，带宽1.5Mbps。
2.实时性要求高：CD质量音频和VCD质量视频，网络传输延时与延时抖动：<100ms。即使有足够的带宽，也很难保证实时性。(包交换、共享、VBR突发)。
3.对于CSCW类的应用，端到端传输延时要求很高，而对V oD类应用，对主干网的带宽要求很高，如同时支持200路点播MPEG-1流的系统，其带宽要求为300Mbps。
4.传统的数据通信对性能保证考虑不多。分布式多媒体的应用要求高速交互式网络提供服务质量(QoS)的保证。
5.多媒体传输网必须是双向的且应支持多播。
6.允许一定的传输误差，但要求应用进行差错控制。
补充：PPT08 No.1。可举VCD视频：带宽、低延迟( 抖动)参数；性能：多播、双向。3．幀中继和X.25有何异同？其优缺点是什么？
答：PPT6 PAGE7
BOOK PAGE192
解答：
帧中继是以X.25分组交换为基础，面向连接的分组交换和统计复用的主流组网技术，特别适合基于IP的LAN间互联,是一种相对较新的广域网技术。
(1)对用户数据采用透明传输，对用户数据进行错误CRC检验，一旦出错，帧丢弃，但不提
(2)
(3)网内提供带宽管理、拥塞管理和PVC
(4)帧中继业务是在用户—网络接口（UNI）之间提供用户信息流的双向传送，并保持原顺序不变的一种承载业务。
(5)用户信息流以帧为单位在网络内传送，UNI之间以虚电路进行连接，对用户信息流进行
(6) 提供永久虚拟电路（PVC）和交换虚拟电路（SVC）。PVC在帧中继终端用户间建立固定的虚拟电路连接，在其上提供数据业务。
补充：优：协议简单，有带宽管理和拥塞控制。缺：无差错控制、带宽稍低。
4．光纤的下述优点_(1)(2)_使其成为发展支持分布式多媒体应用的高速网络的最具潜力的技术。
(1)高速、宽带 (2)低衰减(3)无电磁泄漏,保密性好 (4)体积小,重量轻。
BOOK PAGE187
答案：1、2.
5.子速率汇集和光接口转换是(1)OUT的功能，光波长上/下路和光分插复用是(3)OADM的功能。
PPT6 PAGE18
6.全光IP是将来的发展方向。目前，IP Over 交换WDM主要有哪些交换技术？目前还难以实现的是什么？
答：光突发交换OBS：交换粒度介于电路交换(波长)与包交换之间，以突发分组为单位，交换时间豪秒级。承载的是大型数据分组。
光标签交换OLS：与MPLS相似，通过提取、更换光标签来实现用户光信息的路由选择或交换，将路由计算和光负载传输分开。但它不支持基于目的地址的分组转发。
光分组交换OPS：与传统的IP路由一致，交换粒度小，要求光开关的时间达到纳秒级，光逻辑器件和缓存器件也不成熟。PPT6 PAGE22
补充：目前光分组交换难以实现。
7. IP交换是IP网络的_(3) 路由_ 技术.
8.ATM网络对保障QoS有重要意义的流量控制功能，主要由_连接接纳控制CAC_和_用户参数UPC_实现。PPT7 PAGE11
9.实现ATM的CBR服务的适配层是_AAL1_，实现VBR-RT业务的适配层是_AAL2_。PPT7 PAGE14
10.ADSL使用普通电话线传输高速数据信号，它主要使用了自适应数字滤波技术对信号进行_回波抑制__和_均衡_ 处理。
11.TD-LTE使用了_传输使用OFDM正交频分复用_和_MIMO多入多出智能多天线技术_等
关键技术, 使4G无线通信的下行通信速率达到了_100Mbps_。PPT7 PAGE36
12.解释下述术语：AdHoc、WiFi、Mesh。
答：Ad hoc网络是一种特殊的无线移动网络。网络中所有结点的地位平等，无需设置任何的中心控制结点。网络中的结点不仅具有普通移动终端所需的功能，而且具有报文转发能力。Wi-Fi是一种能够将个人电脑、手持设备（如Pad、手机）等终端以无线方式互相连接的技术。Wi-Fi是一个无线网路通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance)所持有。目的是改善基于IEEE802.11标准的无线网路产品之间的互通性。
Mesh网络即”无线网格网络”,它是一个无线多跳网络，是由ad hoc网络发展而来，是解决“最后一公里”问题的关键技术之一。
百度百科
第8章
1.试述多媒体网络通信的特点是什么？多媒体通信对网络有哪些要求？
答：BOOK PAGE223，PPT06,No.1。
（1）现有网络协议的特点
1、分层体系结构：有利于简化不同系统之间数据通信的实现，但增加了信息传输的延时。PDU与应用无关。
2、基于数据包的信息传递。协议中包有一定限制，一般不超过几千字节。因为：
(1)
(2) 一个站点占用线路时间过长，其他站点出现长时延；
(3) 接收器缓冲区的大小可能有限制。
数据在传输时进行打包、拆包，选择路径，产生一定的时延，对大数据量的多媒体数据不适合。
3、无差错的信息校验：差错校验和校正要求很高，以增加网络延时和消耗带宽为代价。
4、流量控制：为了避免发生“拥塞崩溃”，TCP类的协议使用往返时间延迟方差估计、指数重传定时器后退、慢启动、拥塞时动态窗口调整等算法进行流量控制。
IP的流量控制基于网络传输率及可用带宽，基本上取决于网络性能。多媒体通信也要实现TCP友好，但音频、视频等连续媒体的传输速率是有一定要求的，在这种情况下，流量控制就需要新的方法。
5、超时重发的可靠性机制：多媒体没有必要(意义)。
（2）多媒体通信对网络的要求：
1．吞吐要求
网络的吞吐量就是它的有效比特率或有效带宽。多媒体通信对网络的吞吐需求具体有以下三个方面：
(1) 传输带宽要求。
(2) 存储带宽的要求。
(3)流量要求。就是网络必须有足够的吞吐能力来确保大带宽信道在延长的时间段内的有效性。
2．实时性和可靠性要求
多媒体通信的实时性要求，除了与网络速率相关，还受通信协议的影响。
3. 时空约束
在多媒体通信系统中同一对象的各种媒体之间是相互约束、相互关联的，它包括空
间上和时间上的关联及约束，多媒体通信系统必须正确反映它们之间的这种约束关系。4. 分布处理要求
从用户角度出发，对通信网期望是高速率和高带宽、多媒体化、个人通信、可靠和保密、智能化等诸多方面。
从技术角度出发，未来通信是多网合一，业务综合和多媒体化是其发展重点，但目前的现状是多网共存（如电话网、计算机网、广播电视网等），媒体各异（声、图、文等），必须针对这种情况研究如各种媒体信息分布环境下的运行，通过分布环境解决多点多人合作、远程多媒体信息服务等问题。
2.在下面列出的网络上，可以开展什么类型的分布式多媒体应用？有什么限制？
答：BOOK PAGE228。补充：会议电视。
（1）DDN数字数据网
DDN利用电信数字网的数字通道传输，提供固定或半永久连接的电路交换型链接，传输速率为n×64 kb/s(n=1～31)或更高。它的延时低，带宽较宽，适于多媒体的实时传输。但是，无论开放点对点、还是点对多点的通信，都需要网管中心来建立和释放连接，这就限制了它的服务对象必须是大型用户。
（2）100Base-T以太网。带宽高，可以开展大多数分布式多媒体应用，但是由于冲突检测，所以在高负载情况下效率严重下降。
（3）Internet网
Internet网是路由器和专线构成的数据网，它可以通过电话网、分组网和局域网接入。
Internet以其丰富的网上资源、方便的游览工具和快捷的电子邮件等特点在世界范围内迅速发展与普及。另一方面，Internet在发展初期并没有考虑在其网络中传输实时多媒体通信业务，其使用的通信协议为TCP/IPI。但是不能提供QoS保障，不适用于对实时性要求高的应用。
补充：低带宽、视频片段类应用，如IP电话、流媒体、即时通信、多媒体下载等。
3.试述为什么组播是分布式多媒体的关键技术？
答：BOOK PAGE229
答：多媒体应用一般是组通信类型，如直播、点播(通过流调度并组)、会议、协同工作。
多媒体数据量大，不适合点对点传输。
4.I Pv6在许多方面对IPv4进行了改进。其中为更好地支持实时媒体传输的改进主要有哪些？
1、扩展了地址空间(128bit)。
2、寻径更加灵活和高效。地址结构分层，减少了寻径表大小；选路扩展头使选路更有效；
3、流标签可以使一个流中的分组被区分出来，以便进行特殊处理。
4、简化了头格式。IPv6域减为6加2个地址。(IPv4:10+2)。
5、流标签：需要路由器作某种特殊处理的数据包可以通过业务等级域和流标志域来进行区分。
PPT7 PAGE4
5.R SVP协议由接收端通过预留消息信令请求各级节点预留资源。预留消息主要由Flowspec 和Filterspec组成。Flowspec用来_描述流过滤后所需通信路径的属性_，Filterspec用来_指定能够使用预留资源的数据分组_。
PPT7 PAGE14
BOOK PAGE239
6. R SVP 设计目标是工作在非连接的IP 网络上。协议是如何适应网络拓扑的动态变化的？ 答：RSVP 是软状态的，必须周期性地产生PATH 和RESV 刷新消息。如果路由发生变化，可以很快失效旧路由和在新路由加入预留信息。
PPT7 PAGE19
BOOK PAGE241
7. R TP 是传输实时媒体的被广泛应用的协议，协议设计充分体现了应用层分幀（ALF ）的思想。试阐述ALF 在多媒体通信中的必要性，在RTP 中是如何实现的？
答：在多媒体通信中，对数据传输过程中产生的差错如何处理是和应用密切相关的。但TCP 等协议的PDU 与上层提交的数据特征之间没有明确的关系。
解决办法是由上层应用来完成对数据流的划分，得到的数据单元称为应用数据单元ADU 。一个ADU 可能被划分为若干PDU ，但PDU 发生错误，传送层能判断属于哪个ADU ，以便根据应用作适当处理。
RTP 定义了两类文件：格式文件，规定将某种媒体流划分为ADU 的原则以及ADU 格式；轮廓文件规定了某类应用对RTP 协议的具体使用方法。要补充些内容，如：RTP 封装的具体方法，把哪些应用层信息封装进报头或扩展包头了？如负载类型、帧类型等。网络状态的变化、 QoS 的统计如何反映给应用？应用用这些信息干什么？
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8. 根据率-失真原理，依据二次模型，给定编码速率R ，可以计算出最优化的_失真度D_参数。 PPT7 PAGE21
9. 在常见的国际压缩标准中，速率分配是按图像组-帧-宏块分层进行的，为什么？试述实现的基本过程（不必写出公式）？？？？？？
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1、帧层目标比特分配(MPEG-2)
复杂度预测，初始化I 、P 、B 帧加权因子。
每帧编码后更新加权因子：Xi=SiQi ，Xp=SpQp ，Xb=SbQb
其中，Si 、Sp 、Sb 分别为编码I 、P 、B 帧产生的实际比特数，Qi 、Qp 、Qb 为上一帧所用平均量化系数,Np 、Nb 为当前 GOP 中剩余P 帧和B 帧数，R 为分配给本GOP 剩余比特数，Kp 、Kb 是常数。
帧目标分配。当前GOP 中下一帧比特数Ti 、Tp 、Tb 为：
???????????????++=rate picture rate bit X K X N X K X N R T i b b b i p p p i _8_,1max
???????????????+=rate picture rate bit X K X K N N R T p b b p b p p _8_,max
???????????????+=rate picture rate bit X K X K N N R T b p p b p b b _8_,max
2、宏块目标比特预测[MPEG-4]
t n k k t k t i
t i t i t R w m w m r ∑==1).(.
其中，rti 为第i 个宏块目标比特； Rt 为本帧目标比特， n 为一帧中宏块的个数，mti 为第i 个宏块的 MAD(平均绝对误差),wti 为加权因子。
使用率-失真函数计算量化参数Q 。如使用二次模型：
R(D)=a/Q+b/Q2，Q 在1-31之间，与前一个Q 变化<25%。
10. 简述ARQ 机制对多媒体传输的影响。在多媒体通信中，如何使用ARQ?
答：ARQ 已经非常成功地应用于非实时数据的传输。由于带来延时它不适合用于实时媒体传输。
可对重传进行限制，以限制时延。如在规定时间内只允许D/RTD 次重传(D 为可接受时延、RTD 往返时延)。
也可以使用选择性重传、 无等待重传等变异的ARQ 。
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11. 试述MPEG-4中使用的差错隔离措施。
答：重同步：以片或固定间隔插入；数据分割：将同片内数个宏块的数据按(1)运动矢量、头(2)帧内DC 系数和AC 系数(3)帧间DC 系数和AC 系数等分别存放；头保护，HEC=1,其后是VOP 头的复制。
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12. I 帧自动刷新是视频编码器一种重要的容错预测机制。简述其基本思想。
答：在运动区域或在敏感度较高的区域插入更多的I 帧宏块来消除预测编码的误码扩散。PPT7 PAGE31
由于预测编码是通过I 帧来进行差值编码的，一旦I 帧出错，基于该帧的预测编码将全部出错。 在敏感度高的区域插入更多I 帧可以减小每个I 帧所影响的范围，增加容错性。
13. NEWPRED 是MPEG-4中使用的_参考图/帧选择_差错控制技术，H.264中使用预测丢失宏块的运动矢量技术来进行时域误码掩盖。
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第二空错误：答案：预测丢失宏块的运动矢量。参ppt07 No.35。
分布式系统概念与设计(第三版)课后习题与答案Chapter5
Chapter 5Exercise Solutions 5.1The Election interface provides two remote methods: vote: with two parameters through which the client supplies the name of a candidate (a string) and the ‘voter’s number’ (an integer used to ensure each user votes once only). The voter’s numbers are allocated sparsely from the range of integers to make them hard to guess. result: with two parameters through which the server supplies the client with the name of a candidate and the number of votes for that candidate. Which of the parameters of these two procedures are input and which are output parameters? 5.1 Ans. vote: input parameters: name of candidate, voter’s number; result: output parameters: name of candidate, number of votes 5.2Discuss the invocation semantics that can be achieved when the request-reply protocol is implemented over a TCP/IP connection, which guarantees that data is delivered in the order sent, without loss or duplication. Take into account all of the conditions causing a connection to be broken. 5.2 Ans. A process is informed that a connection is broken: ?when one of the processes exits or closes the connection. ?when the network is congested or fails altogether Therefore a client process cannot distinguish between network failure and failure of the server. Provided that the connection continues to exist, no messages are lost, therefore, every request will receive a corresponding reply, in which case the client knows that the method was executed exactly once. However, if the server process crashes, the client will be informed that the connection is broken and the client will know that the method was executed either once (if the server crashed after executing it) or not at all (if the server crashed before executing it). But, if the network fails the client will also be informed that the connection is broken. This may have happened either during the transmission of the request message or during the transmission of the reply message. As before the method was executed either once or not at all. Therefore we have at-most-once call semantics. 5.3Define the interface to the Election service in CORBA IDL and Java RMI. Note that CORBA IDL provides the type long for 32 bit integers. Compare the methods in the two languages for specifying input and output arguments. 5.3 Ans. CORBA IDL:
分布式大数据库系统复习题
一、何为分布式数据库系统？一个分布式数据库系统有哪些特点？ 答案：分布式数据库系统通俗地说，是物理上分散而逻辑上集中的数据库系统。分布式数据库系统使用计算机网络将地理位置分散而管理和控制又需要不同程度集中的多个逻辑单位连接起来，共同组成一个统一的数据库系统。因此，分布式数据库系统可以看成是计算机网络与数据库系统的有机结合。一个分布式数据库系统具有如下特点： 物理分布性，即分布式数据库系统中的数据不是存储在一个站点上，而是分散存储在由计算机网络连接起来的多个站点上，而且这种分散存储对用户来说是感觉不到的。 逻辑整体性，分布式数据库系统中的数据物理上是分散在各个站点中，但这些分散的数据逻辑上却构成一个整体，它们被分布式数据库系统的所有用户共享，并由一个分布式数据库管理系统统一管理，它使得“分布”对用户来说是透明的。 站点自治性，也称为场地自治性，各站点上的数据由本地的DBMS管理，具有自治处理能力，完成本站点的应用，这是分布式数据库系统与多处理机系统的区别。 另外，由以上三个分布式数据库系统的基本特点还可以导出它的其它特点，即：数据分布透明性、集中与自治相结合的控制机制、存在适当的数据冗余度、事务管理的分布性。 二、简述分布式数据库的模式结构和各层模式的概念。 分布式数据库是多层的，国分为四层： 全局外层：全局外模式，是全局应用的用户视图，所以也称全局试图。它为全局概念模式的子集，表示全局应用所涉及的数据库部分。 全局概念层：全局概念模式、分片模式和分配模式 全局概念模式描述分布式数据库中全局数据的逻辑结构和数据特性，与集中式数据库中的概念模式是集中式数据库的概念视图一样，全局概念模式是分布式数据库的全局概念视图。分片模式用于说明如何放置数据库的分片部分。分布式数据库可划分为许多逻辑片，定义片段、片段与概念模式之间的映射关系。分配模式是根据选定的数据分布策略，定义各片段的物理存放站点。 局部概念层：局部概念模式是全局概念模式的子集。局部层：局部模式 局部模式是分布式数据库中关于物理数据库的描述，类同集中式数据库中的模式，但其描述的容不仅包含只局部于本站点的数据的存储描述，还包括全局数据在本站点的存储描述。 三、简述分布式数据库系统中的分布透明性，举例说明分布式数据库简单查询的 各级分布透明性问题。 分布式数据库中的分布透明性即分布独立性，指用户或用户程序使用分布式数据库如同使用集中式数据库那样，不必关心全局数据的分布情况，包括全局数据的逻辑分片情况、逻辑片段的站点位置分配情况，以及各站点上数据库的数据模型等。即全局数据的逻辑分片、片段的物理位置分配，各站点数据库的数据模型等情况对用户和用户程序透明。
分布式操作系统知识点
第一章知识点 1.说明分布式系统相对于集中式系统的优点和缺点。从长远的角度看，推动分布式系统发展的主要动力是什么？ 2.多处理机系统和多计算机系统有什么不同？ 3.真正的分布式操作系统的主要特点是什么？ 4.分布式系统的透明性包括哪几个方面，并解释透明性问题对系统和用户的重要性。 5.在分布式操作系统中，为什么采用微内核技术，通常微内核提供哪些服务？ 第二章知识点 6.客户-服务器模式的主要思想及优点。 7.客户为了发送消息给服务器，它必须知道服务器的地址。试给出服务器进程编址的几种方法，并说明如何定位进程。 8.对于接收消息Receive原语，为什么需要缓存, 缓存的作用是什么? 9.说明在C/S模式下解决消息可靠传输的三种方法? 10.说明RPC的主要思想及RPC调用的主要步骤。（远程过程调用函数sum(4,7)为例说明） 11.在RPC调用时，如果服务器或客户机崩溃了，各有哪些解决方法。 12.RPC信包发送可采用爆发协议，但是会产生超限错误(overrun error)，给出解决办法。 13.一个影响RPC执行时间的问题是消息的拷贝问题，试说明在那些环节需要拷贝，并说明减少拷贝次数的方法。 14.在组通信中，给出组编址的的三种方式。 15.用组通信方式时，举例说明消息顺序的重要性，并说明解决方法说明。 第三章知识点 16.实现分布式系统同步的复杂性表现在哪几个方面？说明先发生关系，并说明在LAMPORT算法中怎样给事件分配时间。 17.有三个进程分别运行在不同的机器上，每个机器都有自己的时钟并以不同且不变的速率工作（进程1的时钟嘀嗒了6下时，进程2的时钟嘀嗒了8下，而进程3的时钟嘀嗒了10下）。举例说明进程之间消息传递中违反先发生关系的情况，并说明如何用Lamport方法解决。 18.说明RICART和AGRAW ALE分布式互斥算法；假定A和B是相互独立的两个临界区，进程0要进入A，进程1要进入B，R-A分布式互斥算法会导致死锁吗？说明理由。 19.许多分布式算法需要一个协调者，叙述欺负选举算法。 20.举例说明用私有工作空间实现事务处理时的基本思想。 21.说明在分布式系统中实现原子性提交的两阶段提交协议的基本思想及其优点。 22.举例说明为什么使用集中式的死锁检测算法会产生假死锁，并给出一种解决办法。 23.举例说明分布式死锁检测方法Chandy-Misra-Has算法的思想以及如何解除死锁。 24.说明wait-die和wound-wait分布式死锁预防方法。事务时间戳为50的进程申请事务时间戳为100的进程占用的资源。按以上两种策略，结果会如何? 第四章. 知识点 25、叙述实现线程包的方法及其优缺点。 26、说明发送者发起的分布式启发算法和接收者发起的分布式启发算法及各自的主要缺点。 27、说明主机后备容错方法的主要思想，在主机崩溃后存在的问题及解决方法。 28、多处理机系统中，fail-silent类型和Byzantine类型处理机错误各需要至少多少个处理机才能满足要求？说明理由。 29、举例说明Lamport等人提出的算法是如何解决Byzantine将军问题的。
操作系统复习题整理
第一章 1.说明分布式系统相对于集中式系统的优点和缺点。从长远的角度看，推动分布式系统发展的主要动力 是什么？ 答：相对于集中式系统，分布式系统的优点：1）从经济上，微处理机提供了比大型主机更好的性能价格比；2）从速度上，分布式系统总的计算能力比单个大型主机更强；3）从分布上，具有固定的分布性，一些应用涉及到空间上分散的机器；4）从可靠性上，具有极强的可靠性，如果一个极强崩溃，整个系统还可以继续运行；5）从前景上，分布式操作系统的计算能力可以逐渐有所增加。 分布式系统的缺点：1）软件问题，目前分布式操作系统开发的软件太少；2）通信网络问题，一旦一个系统依赖网络，那么网络的信息丢失或饱和将会抵消我们通过建立分布式系统所获得的大部分优势；3）安全问题，数据的易于共享也容易造成对保密数据的访问。 推动分布式系统发展的主要动力：尽管分布式系统存在一些潜在的不足，但是从长远的角度看，推动分布式系统发展的主要动力是大量个人计算机的存在和人们共同工作于信息共享的需要，这种信息共享必须是以一种方便的形式进行。而不受地理或人员，数据以及机器的物理分布的影响 2.多处理机系统和多计算机系统有什么不同？ 答：共享存储器的计算机系统叫多处理机系统，不共享存储器的计算机系统为多计算机系统。它们之间的本质区别是在多处理机系统中，所有CPU共享统一的虚拟地址空间，在多计算机系统中，每个计算机有它自己的存储器。 多处理机系统分为基于总线的和基于交换的。基于总线的多处理机系统包含多个连接到一条公共总线的CPU以及一个存储器模块。基于交换的多处理机系统是把存储器划分为若干个模块，通过纵横式交换器将这些存储器模块连接到CPU上。 多计算机系统分为基于总线的和基于交换的系统。在基于总线的多计算机系统中，每个CPU都与他自身的存储器直接相连，处理器通过快速以太网这样的共享多重访问网络彼此相连。在基于交换的多计算机系统中，处理器之间消息通过互联网进行路由，而不是想基于总线的系统中那样通过广播来发送。 3.真正的分布式操作系统的主要特点是什么？ 必须有一个单一的、全局的进程间通信机制。进程管理必须处处相同。文件系统相同。使用相同的系统调用接口。 4.分布式系统的透明性包括哪几个方面，并解释透明性问题对系统和用户的重要性。 答：对于分布式系统而言，透明性是指它呈现给用户或应用程序时，就好像是一个单独是计算机系统。 具体说来，就是隐藏了多个计算机的处理过程，资源的物理分布。 具体类型：
海量数据下分布式数据库系统的探索与研究
海量数据下分布式数据库系统的探索与研究 摘要：当前，互联网用户规模不断扩大，这些都与互联网的快速发展有关。现 在传统的数据库已经不能满足用户的需求了。随着云计算技术的飞速发展，我国 海量数据快速增长，数据量年均增速超过50％，预计到2020年，数据总量全球 占比将达到20％，成为数据量最大、数据类型最丰富的国家之一。采用分布式数 据库可以显著提高系统的可靠性和处理效率，同时也可以提高用户的访问速度和 可用性。本文主要介绍了分布式数据库的探索与研究。 关键词：海量数据；数据库系统 1.传统数据库： 1.1 层次数据库系统。 层次模型是描述实体及其与树结构关系的数据模型。在这个结构中，每种记 录类型都由一个节点表示，并且记录类型之间的关系由节点之间的一个有向直线 段表示。每个父节点可以有多个子节点，但每个子节点只能有一个父节点。这种 结构决定了采用层次模型作为数据组织方式的层次数据库系统只能处理一对多的 实体关系。 1.2 网状数据库系统。 网状模型允许一个节点同时具有多个父节点和子节点。因此，与层次模型相比，网格结构更具通用性，可以直接描述现实世界中的实体。也可以认为层次模 型是网格模型的特例。 1.3 关系数据库系统。 关系模型是一种使用二维表结构来表示实体类型及其关系的数据模型。它的 基本假设是所有数据都表示为数学关系。关系模型数据结构简单、清晰、高度独立，是目前主流的数据库数据模型。 随着电子银行和网上银行业务的创新和扩展，数据存储层缺乏良好的可扩展性，难以应对应用层的高并发数据访问。过去，银行使用小型计算机和大型存储 等高端设备来确保数据库的可用性。在可扩展性方面，主要通过增加CPU、内存、磁盘等来提高处理能力。这种集中式的体系结构使数据库逐渐成为整个系统的瓶颈，越来越不适应海量数据对计算能力的巨大需求。互联网金融给金融业带来了 新的技术和业务挑战。大数据平台和分布式数据库解决方案的高可用性、高可靠 性和可扩展性是金融业的新技术选择。它们不仅有利于提高金融行业的业务创新 能力和用户体验，而且有利于增强自身的技术储备，以满足互联网时代的市场竞争。因此，对于银行业来说，以分布式数据库解决方案来逐步替代现有关系型数 据库成为最佳选择。 2.分布式数据库的概念： 分布式数据库系统：分布式数据库由一组数据组成，这些数据物理上分布在 计算机网络的不同节点上（也称为站点），逻辑上属于同一个系统。 （1）分布性：数据库中的数据不是存储在同一个地方，更准确地说，它不是 存储在同一台计算机存储设备中，这可以与集中数据库区别开来。 （2）逻辑整体性：这些数据在逻辑上是相互连接和集成的（逻辑上就像一个 集中的数据库）。 分布式数据库的精确定义：分布式数据库由分布在计算机网络中不同计算机
学生分布式系统复习题与参考答案2
一、填空题 1．访问透明性是指对不同数据表示形式以及资源访问方式的隐藏。而位置透明是用户无法判别资源在系统中的物理位置。 2. 迁移透明性是指分布式系统中的资源移动不会影响该资源的访问方式。而复制透明是指对同一个资源存在多个副本的隐藏。 3. 一个开放的分布式系统就是根据一系列准则来提供服务，这些准则描述了所提供服务的语法和语义。 4. 集群计算系统一个突出的特征是它的同构性；它提供了最大限度的分布式透明性。可用于单个程序在多台计算机上并行地运行。 5. 网格计算系统具有高度的异构性：其硬件、操作系统、网络、管理域和安全策略等都不尽相同。 6. 网格计算系统一个关键问题是如何把来自不同计算机组织的资源集中起来，使一组人或机构进行协调工作。 7. 分布式事务处理的四个特性是：原子性、一致性、独立性和持久性。 8. 分布式普适系统应用程序的需求归纳为三种，它们是：接受上下文的变化、促使自主合成、认可共享为默认行为。 9. 分布式系统体系结构样式很多，其最重要的有：分层体系结构；基于对象的体系结构、以数据为中心的体系结构以及基于事件的体系结构等四类。10. 客户/服务器结构的应用程序通常划分为三层，它们是：用户接口层、处理层和数据层。 11. 在结构化点对点体系结构中覆盖网络是用一个确定性的过程来构成的，这个使用最多的进程是通过一个分布式哈希表来组织进程的。 12. 超级对等体通常是维护一个索引或充当一个代理程序的结点。 13. 分布式软件体系结构主要分集中式、非集中式和各种混合形式三大类。其非集中式体系结构又分为 结构化的点对点、非结构化的点对点、超级对等体 三种。 14. 实现软件自适应的基本技术分为要点分离、计算 映像和基于组件的设计三种类型。 15. 分布式的自主系统指的是自我管理、自我恢复、 自我配置和自我优化等各种自适应性。 16. 一个线程独立地执行它自己的程序代码。线程系 统一般只维护用来让多个线程共享CPU所必需的最 少量信息。 17. 有两种实现线程线程包的基本方法：一是可以构 造一个完全在用户模式下执行的线程；二是由内核 来掌管线程并进行调度。 18. 分布式系统中的多线程通常有：多线程用户和多 线程服务器两大类型。而以分发器/工作者模型组织 起来的多线程服务器是最为流行的一种。 19. 虚拟化可采用两种方法，一是构建一个运行时系 统，提供一套抽象指令集来执行程序。二是提供虚 拟机监视器。 20. 在服务器的组织结构中，迭代服务器是自己处理 请求，将响应返回给客户；而并发服务器将请求传 递给某个独立线程或其他进程来处理。 21. 服务器集群在逻辑上由三层组成，第一层是逻辑 交换机；第二层是应用/计算服务；第三层是文件/ 数据库系统。 22. 在代码迁移的框架结构中，进程包含三个段，它 们是代码段、资源段和执行段三个段。 23. 进程对资源的绑定有三种类型：一是按标识符绑 定；二是按值绑定；三是按类型绑定。而三种类型 的资源对机器的绑定是未连接资源、附着连接资源 和紧固连接资源。 24. 中间件是一种应用程序，它在逻辑上位于应用层 中，但在其中包含有多种通用协议，这些协议代表 各自所在的层，独立于其他更加特别的应用。 25. 在RPC操作中，客户存根的功能是将得到的参 数打包成消息，然后将消息发送给服务器存根。 26. 所有DCE的底层编程模型都是客户-服务器模 型。而DCE本身的一部分是由分布式文件服务、目 录服务、安全服务以及分布式时间服务等构成的。 27. IDL编译器的输出包括三个文件，它们是头文件、 客户存根和服务器存根。 28. 在面向消息的通信中，通常分为面向消息的瞬时 通信和持久通信两种机制。 29. 在面向消息的瞬时通信中，通常采用套接字接口 和消息传递接口。 30. 在面向持久的通信中，消息队列系统为持久异步 通信提供多种支持。它提供消息的中介存储能力。 31. 在消息队列系统中，队列由队列管理器来管理， 它与发送或接收消息的应用程序直接交互。 32. 在消息队列系统中，转换是由队列网络中特定结 点完成的，这些结点称为消息转换器。 33. 在面向流的通信中，数据流的传输模式有异步传 输模式、同步传输模式和等时传输模式等三种。 34. 在流与服务质量(QOS)描述中，服务质量特性指 的是数据传输所要求的比特率、创建会话的最大延 时、端到端的最大延时、最大延时抖动以及最大往 返延时等。 35. 流同步有两种类型，一种是在离散数据流与连续 数据流之间保持同步；另一种是连续数据流之间的 同步。 36. 在流同步的机制中，需要研究的两个问题是：一 个是两个流同步的基本机制；二是在网络环境下这 些机制的分布式版本。 37. 应用层多播的基本思想是结点组织成一个覆盖 网络，然后用它来传播信息给其成员。一个重要的 因素是网络路由器不在组成员中。
《分布式操作系统》试卷
《分布式操作系统》试卷 一、问答题（每小题分，共分） 、在使用时，调用者需要首先定位执行远程过程的场点，试给出一些定位的方法并简要说明工作过程。 、试从原子性和定序两方面讨论下列场景中，组通信应具备什么特性，并简要说明原因。 ①用于容错的服务器组，客户的请求需要送达每个服务器； ②分布式文件系统中，客户需要定位一个特定文件所属服务器； ③网络麻将游戏，每个游戏玩家把自己的出牌情况通知其他玩家。 、①简要说明在分布式系统中逻辑时钟如何构造。 当用于确定进程的关系时，现有个进程、、分别位于不同场点，试回答： ②进程收到来自的消息和来自的消息，分别携带时间和，能否确定()→()？ 为什么？ ③如果消息是发给，消息是发给（、都是在接收消息之前完成发送），这时 能否确定()→()？为什么？ 、①简述利用时间戳预防死锁的不同方法。 如果进程、、分别有时间戳、、，在下列情况下，应该怎样处理？ ②申请占用的资源，使用方法； ③申请占用的资源，使用方法； ④申请占用的资源，使用方法； ⑤申请占用的资源，使用方法。 、利用成组服务器屏蔽故障，如果故障服务器可以产生下列情况的故障，要达到容错，服务器组中至少要包含多少台服务器？为什么？ ①失败停止故障； ②可鉴别发送者身份的故障； ③故障。 二、进程、、位于不同场点，当前逻辑时钟分别为、、，三个进程使用和算法实现 互斥。现假设和同时申请进入临界段，当其中一个成功进入临界段期间，也申请进入临界段。试描述到所有进程退出临界段为止，系统的工作情况。（分）
三、用流程图表示发送者主动的负载平衡算法，要求：转移策略使用门槛策略， 新任务达到时启动；选择策略直接选用新到达任务；定位策略要结合随机方法和门槛方法。（分） 四、一个分布式系统由和两个场点构成，场点上有资源、、，场点有资源、、；系统 总共有、、、、五个进程，各自占用和申请资源情况如下： 占用，请求； 占用和，请求和； 占用和； 占用，请求； 请求； 请根据以上信息分别构造场点和的局部进程等待图，以及系统全局等待图，并据此判断是否已经发生死锁。（分）
分布式系统复习题及参考答案
关于分布式系统复习题与参考答案 一、填空题(每题n分,答错个扣分,全错全扣g，共计m分) 1．访问透明性是指对不同数据表示形式以及资源访问方式的隐藏。而位置透明是用户无法判别资源在系统中的物理位置。 2. 迁移透明性是指分布式系统中的资源移动不会影响该资源的访问方式。而复制透明是指对同一个资源存在多个副本的隐藏。 3. 一个开放的分布式系统就是根据一系列准则来提供服务，这些准则描述了所提供服务的语法和语义。 4. 集群计算系统一个突出的特征是它的同构性；它提供了最大限度的分布式透明性。可用于单个程序在多台计算机上并行地运行。 5. 网格计算系统具有高度的异构性：其硬件、操作系统、网络、管理域和安全策略等都不尽相同。 6. 网格计算系统一个关键问题是如何把来自不同计算机组织的资源集中起来，使一组人或机构进行协调工作。 7. 分布式事务处理的四个特性是：原子性、一致性、独立性和持久性。 8. 分布式普适系统应用程序的需求归纳为三种，它们是：接受上下文的变化、促使自主合成、认可共享为默认行为。 9. 分布式系统体系结构样式很多，其最重要的有：分层体系结构；基于对象的体系结构、以数据为中心的体系结构以及基于事件的体系结构等四类。 10. 客户/服务器结构的应用程序通常划分为三层，它们是：用户接口层、处理层和数据层。 11. 在结构化点对点体系结构中覆盖网络是用一个确定性的过程来构成的，这个使用最多的进程是通过一个分布式哈希表来组织进程的。 12. 超级对等体通常是维护一个索引或充当一个代理程序的结点。 13. 分布式软件体系结构主要分集中式、非集中式和各种混合形式三大类。其非集中式体系结构又分为结构化的点对点、非结构化的点对点、超级对等体三种。 14. 实现软件自适应的基本技术分为要点分离、计算映像和基于组件的设计三种类型。 15. 分布式的自主系统指的是自我管理、自我恢复、自我配置和自我优化等各种自适应性。 16. 一个线程独立地执行它自己的程序代码。线程系统一般只维护用来让多个线程共享CPU 所必需的最少量信息。 17. 有两种实现线程线程包的基本方法：一是可以构造一个完全在用户模式下执行的线程；二是由内核来掌管线程并进行调度。 18. 分布式系统中的多线程通常有：多线程用户和多线程服务器两大类型。而以分发器/工作者模型组织起来的多线程服务器是最为流行的一种。 19. 虚拟化可采用两种方法，一是构建一个运行时系统，提供一套抽象指令集来执行程序。二是提供虚拟机监视器。 20. 在服务器的组织结构中，迭代服务器是自己处理请求，将响应返回给客户；而并发服务器将请求传递给某个独立线程或其他进程来处理。 21. 服务器集群在逻辑上由三层组成，第一层是逻辑交换机；第二层是应用/计算服务；第三层是文件/数据库系统。 22. 在代码迁移的框架结构中，进程包含三个段，它们是代码段、资源段和执行段三个段。 23. 进程对资源的绑定有三种类型：一是按标识符绑定；二是按值绑定；三是按类型绑定。而三种类型的资源对机器的绑定是未连接资源、附着连接资源和紧固连接资源。 24. 中间件是一种应用程序，它在逻辑上
分布式系统试题及答案
分布式系统复习题库及答案 1、计算机系统的硬件异构性、软件异构性主要表现在哪几方面？ 参考答案： 计算机系统的硬件异构性主要有三个方面的表现，即： ①计算机的指令系统不同。这意味着一种机器上的程序模块不能在另一种不兼容的机器上执行，很显然，一种机器上的可执行代码程序不能在另一种不兼容的机器上执行。 ②数据表示方法不同。例如不同类型的计算机虽然都是按字节编址的，但是高字节和低字节的规定可能恰好相反。浮点数的表示方法也常常不一样。 ③机器的配置不同。尽管机器的类型可能相同，其硬件配置也可以互不兼容。 计算机系统的软件异构性包括操作系统异构性和程序设计语言异构性。 操作系统异构性的三个主要表现方面为： ①操作系统所提供的功能可能大不相同。例如，不同的操作系统至少提供了不同的命令集。 ②操作系统所提供的系统调用在语法、语义和功能方面也不相同。 ③文件系统不同。 程序设计语言的异构性表现在不同的程序设计语言用不同方法在文件中存储数据。 2、由于分布计算系统包含多个（可能是不同种类的）分散的、自治的处理资源，要想把它们组织成一个整体，最有效地完成一个共同的任务，做到这一点比起传统的集中式的单机系统要困难得多，需要解决很多新问题。这些问题主要表现在哪些方面？ 参考答案： ①资源的多重性带来的问题。由于处理资源的多重性，分布计算系统可能产生的差错类型和次数都比集中式单机系统多。最明显的一个例子是部分失效问题：系统中某一个处理资源出现故障而其他计算机尚不知道，但单机系统任何一部分出现故障时将停止整个计算。另一个例子是多副本信息一致性问题。可见，资源多重性使得差错处理和恢复问题变得很复杂。资源多重性还给系统资源管理带来新的困难。 ②资源的分散性带来的问题。在分布计算系统中，系统资源在地理上是分散的。由于进程之间的通信采用的是报文传递的方式进行的，通信将产生不可预测的、有时是巨大的延迟，特别是在远程网络所组成的分布计算系统中更是这样。例如使用卫星通信会产生270毫秒的延迟。在分布计算系统中，系统的状态信息分布在各个分散的节点上。分布式的状态信息和不可预知的报文延迟使得系统的控制和同步问题变得很复杂，要想及时地、完整地搜集到系统各方面的信息是很困难的，从而使处理机进行最佳调度相当困难。 ③系统的异构性带来的问题。在异构性分布计算系统中，由于各种不同资源（特别是计算机和网络）的数据表示和编码、控制方式等均不相同，这样一来就产生了翻译、命名、保护和共享等新问题。 由于上述原因，分布计算系统的研制，特别是软件的验证、调试、测量和维护问题变得很复杂。这些正是分布计算系统研制者要解决的主要问题。 3、分布式计算系统具有透明性时，系统有什么主要优点？ 参考答案： 系统具有透明性时有以下一些优点： ①使软件的研制变得容易，因为访问资源的方法只有一种，软件的功能与其位置无关。 ②系统的某些资源变动时不影响或较少影响应用软件。
第7章分布式操作系统.
第七章分式操作系统 一、填空题 １网络拓扑结构主要有三种，它们是（），（），（）· 2．将IP地址和城名对应的协议是（）· 3．OSI参考模型由（）层组成，TCP／IP参考模型由（）组成． 4．在TCP／IP模型的传输层共有两个协议，它们是（），（）· 5．将物理地址和IP转化的协议是（）· 6．使用TCP提供基于Web浏览器的Internet访问服务的是（）服务，它通常使用（）端口． 7．Java中与远程过程调用具有相似特性的方法是（）· 8．Java中将远程对象注册到RMl名称注册表，以便客户端就能够找到这些服务器对象的语句是（）· 9．在分布式系统不能采用诸如信号量，管程等方法来解决进程的互斥和死锁问题，因为这些 10，假设在一个分布式系统中有n个进程，采用分布式算法解决互斥问题时，使用一次所需发送的消息数为（）· 11．在选举的环算法中，当一个进程发现管理员不能工作时，它把包含（）的选举(ELECTION)消息发给它的后继进程． 12．分布式文件系统的设计基于（）模式． 13．命名的透明性分两种：（）和（）· 14．若某分布式系统某一个文件共有6个复制，假设采用的是Gifford方案，那么需满足（），文件才可以读取或者修改． 15．对读取文件有效，但是丝毫不影响写文件的解决缓存一致性问题的算法是（）· 16. Sun公司的NFS实现包括（）层，顶层是（）· 17．分布式系统通信基于（）协议． 18．一个分布式系统是一组通过网络相连的各自独立的计算机的（）。 19．分布式系统提供一种高效而且简便的环境来（）资源． 20．使用分布式系统主要基于以下四点：资源共享，（），可靠性，通信． 21．要使得系统中的计算机联合起来工作，系统中的计算机必须通过（）(比如电缆)的方法连接起来． 22、（）结构是将所有网络上的计算机设备全都连接在一条电缆上． 23．星形网路上各个节点之间的通信都统一由（）控制。 24．环形网络有以下优点（）。 25．网络有两种基本类型：（）· 26．共享式局域网可能有不同的拓扑结构：（） 27．局城网最基本的物理形式是采用某种类型的导线或电缆，把两台或多台计算机连接起来， 以形成这些计算机之间的（）· 28．在大多数广城网中，通信子网一般都包括两部分：（）
分布式系统练习题2009秋(1)
1、分布式系统中的体系结构样式有那几种？并简述之。 1)分层体系结构：组件组成了不同的层，其中L i层的组件可以调用下面的层L i-1。其中的关键因素是，其控制系统是从一层到别一层的：请求是从上往下，而请求结果是从下向上。2）基于对象的体系结构：是一种很松散的组织结构。基本上每一个对象都对应一个组件，这些组件是通过过程调用机制来连接的。分层和面向对象的体系结构仍然是大型软件系统最重要的样式。 3)以数据为中心的体系结构，其发展思想：进程通信需要通过一个公用（被动或主动的）仓库。可以分成两个关键的部分:展现当前状态的中央数据结构和一个对数据进行操作的独立组件的集合 4）基于事件的体系结构，进程基本上是通过事件的抟播来通信的，事件传播还可以有选择地携带数据。基本思想是：进程发布事件，然后，中间件将确保那些订阅了这些事件的进程才接收它们，优点是进程是松散耦合的。 2、简述分布式系统设计所面临的问题及遇到的挑战。 1）：难以合理设计分配策略,在集中式系统中，所有的资源都由系统系统管理和分配，但在分布式系统中，资源属于局部工作站或个人计算机，所以调度的灵活性不如集中式系统，资源的物理分布可能与服务器的分布不匹配，某些资源可能空闲，而另外一些资源可能超载。 2）：部分失效问题：由于分布式系统通常是由若干部分组成的，各个部分由于各种各样的原因可能发生故障，如硬件故障。如果一个分布式系统不对这些故障对这些问题进行有效的处理，系统某个组成部分的故障可能导致整个系统的瘫痪。 3）性能和可靠性过分依赖于网络：由于分布式系统是建立在网络之上的，而网络本身是不可靠的，可能经常发生故障，网络故障可能导致整个系统的终止；另外，网络超负荷会导致性能下降，增加系统的响应时间。 4）缺乏统一控制：一个分布式系统的控制通常是一个典型的分散式控制，没有统一的中心控制。因此，分布式系统通常需要相应的同步机制来协调系统中各个部分的工作； 5）安全保密性问题：为了获得可扩展性，分布式系统中的许多软件接口都提供给用户，这样的开放结构对于开发人员非常有价值，担同时也为破坏者打开了方便之门挑战：设计与实现一个对用户来说是透明的且具有容错能力的分布式系统。 挑战：1. Heterogeneity异构性，包括网络、硬件、操作系统、编程语言、Implementation 组件，<中间件的作用就是隐藏这些异构，并提供一致的计算模式（模块）>，<虚拟机，编译器成虚拟机使用的code>；2. Openness 开放性：提供Services, Syntax, Semantics，合适的接口定义需要兼顾完整性和中立性，同时互操作性和便携性也是重要的，分布式系统需要flexible，即易于配置且把策略和结构分开来获得flexible；3. Security 安全性：安全性包括有效性，机密性，完整性三个要素，拒绝服务攻击和移动代码安全是两个安全方面的挑战。 4. Scalability 可扩展性（可测性），即在资源和用户增加的时候保持效率，size、geographically、administratively的scaleble。要求分散（分布式）算法，没有机器有系统状态的完整信息，机器做决定仅仅是取决于本地信息，一个机器的错误不会毁掉整个算法，没有统一时序。 5. Failure Handling 错误处理。 6. Concurrency 协力，一致（并发？） 7. Transparency 透明度 3、简述远程过程调用的步骤。 Client端:1)发送远程过程调用的消息(以消息包形式)给远程的server端;2) 等待, 直到收到server端对该请求的回复;3) 一旦接收到来自server端的返回执行结果, 就继续执行后面的程序.Server端:1) 倾听状态, 等待client端发送过程调用消息;2)一旦接收到过程调用消息, server就抽取参数并分析它, 然后执行所请求的过程;3)将执行结果以消息包形式回送给
分布式控制试题答案总结
简答题 1、典型的分布式控制系统主要包括哪几个部分？ 一个典型的DCS系统包括四大部分组成：至少一个现场控制站(完成系统的运算处理控制)，至少一个操作员站(完成人机界面功能、供操作员操作监视)，一台工程师站（用于离线组态、’。也可以利用一台操作员站兼做工程师站）’和一条通信系统 2、分布式都有哪几种冗余结构？各有什么优缺点？为什么要采用冗余结构？ 1)分布式控制有两种冗余结构，一种是整体式冗余结构，另一种是分离式冗余结构。 2)整体式系统是由早期单回路调节器和PLC组成，因本身有操作器，常采用仪表盘 备用方式；分离式冗余结构常采用多重化冗余结构：配备冷备用数据库，操作器热 备用，CRT远程遥控备用等。整体式冗余结构可以实现完全与系统分离备用，系 统受干扰较小，但是系统成本较高，自动化水平较低；分离式冗余结构可以选择重 要部件备用，投资较小。 3)分布式控制系统是实时在线控制系统，搞可靠性是评价分布式控制系统的主要指 标，通常要求MTBF达到99.9999%以上，就必须对系统采用冷备用，热备用等方 式。通常通信系统全部冗余，控制站中主控部件热备用，电源N+1:N热备用，子 模件和端子板N+1:N冷备用。 3、简述最小拍控制系统的特点。 1)若参数不变，可以实现时间最优控制； 2)本质是开环控制； 3)加反馈可实现闭环最优控制。 4、为什么说分布式控制是递阶控制系统？ 1)分布式控制系统具有以下特点： 2)网络结构，将各个子系统通过总线连接起来； 3)分层结构，有工程师站，操作站和控制站等构成； 4)主从结构，集中操作、分散控制，控制站内部又分主从部件。 5)基于以上三点，分布式控制系统是递阶控制系统。 5、人机界面的要求主要包括哪些内容？ 人机接口主要是CRT的操作站。对他们主要要求是环境要求，输入特性和图形特性的要求； 1)化境要求首先指人机接口设备对环境的要求：有耐冲击和振动的特性；环境要求的 第二部分是对供电的要求，它包括供电电压等级、类型和容量及允许的极限值等，也涉及到供电方式，冗余配置等内容；环境要求的第三部分是对互联设备的通信距 离限制； 2)输入特性的改善使操作员的操作内容和方式发生根本变化； 3)图形特性是人机接口的重要特性：采用图形用户界面（GUI）、图形处理器（GP） 和图形缓冲（GB）使人机接口的图形特性得到极大的提高。 人机接口的性能取决于所采用的硬件设备和软件系统。采用多任务操作系统、关系数据库、高速数据查询语言及X窗口技术，使得操作人员可以很方便的监视和错做生产过程，使得控制工程师可以方便的组态和编程，使维护工程师能及时发现故障并正确处理。 6、报警的定义？ 答： 7. 分布式控制系统为什么采用现场总线控制力式? 采用现场总线控制方式具有如下优点： —20模拟仪表通讯的瓶颈现象：将传统的通讯是单向的模拟信号转变为双向①消除4mA
网络与分布式计算复习提纲
1.2 什么是分布式计算系统？它的实质是什么？ 分布式计算系统是由多个相互连接的计算机组成的一个整体，这些计算机在一组系统软件（分布式操作系统或中间件）环境下，合作执行一个共同的或不同的任务，最少依赖于集中的控制过程、数据和硬件。 实质：分布计算系统=分布式硬件+分布式控制+分布式数据。 1.10多处理机与多计算机的区别是什么？同构多计算机和异构多计算机各有什么特点？ 区别：多计算机是将多个计算机联合起来处理问题, 多处理机是在一个系统内集成多个处理器. 广义上说，使用多台计算机协同工作来完成所要求的任务的计算机系统都是多处理机系统。即多计算机系统。 狭义上说：多处理机系统的作用是利用系统内的多个CPU来并行执行用户的几个程序，以提高系统的吞吐量或用来进行冗余操作以提高系统的可靠性。 同构计算机的特点： 1.每个节点是一台计算机，包含CPU和存储器。 2.节点间的通信量较少。 3.同构计算机系统的互连有两种结构：基于总线的多计算机系统和基于交换的多计算机系统。 异构计算机的特点：
1.节点差异很大，节点可能是多处理机系统、集群或并行高性能计算机。 2.节点间通过互联网络如Internet连接起来的。 3.有两种实现方法：采用分布式操作系统和中间件软件层。 1.16什么是中间件，它的功能是什么？它在分布式系统中的地位是什么？ 中间件是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源。中间件位于客户机/ 服务器的操作系统之上，管理计算机资源和网络通讯，是连接两个独立应用程序或独立系统的软件 功能：命名服务作业调度高级通信服务资源管理数据持久化分布式事务分布式文档系统安全服务 地位：中间件的一个重要目标是对应用程序隐藏底层平台的异构型，因此中间件系统都提供一组完整度不同的服务集。这些服务是通过中间件系统提供的接口来调用的。一般禁止跳过中间件层直接调用底层操作系统的服务。 1.18分布式系统有哪些计算模式？（必考） 1.面向对象模式
简述分布式操作系统
郑州轻工业学院 课程设计报告 题目简述分布式操作系统学生姓名杨元家张峰崎 专业班级计科11-01 学号0152 0153 院（系）计算机与通信工程指导教师张旭 完成时间2014 年6月18日
目录 摘要错误!未定义书签。 1 分布式操作系统的特点错误!未定义书签。 2 网络操作系统和分布式操作系统的区别错误!未定义书签。 网络操作系统错误!未定义书签。 网络操作系统错误!未定义书签。 网络操作系统对于计算机网络的作用错误!未定义书签。 分布式操作系统错误!未定义书签。 集群为了提高计算机的性能错误!未定义书签。 分布式操作系统错误!未定义书签。 网络操作系统和分布式操作系统的区别是：错误!未定义书签。 3 以大规模IPTV点播系统为例说明分布式系统分布方式错误!未定义书签。分布式点播系统分析错误!未定义书签。 分布式系统典型结构错误!未定义书签。 分布式系统工作原理错误!未定义书签。 分布式系统的典型应用错误!未定义书签。 分布式点播系统的局限性错误!未定义书签。 结论错误!未定义书签。 参考文献错误!未定义书签。 分布式操作系统的特点
摘要 本文介绍了分布式操作系统的特点以及与网络操作系统的区别，并且以大规模IPTV 点播系统为例说明分布式系统分布方式，分布式操作系统是在比单机复杂的多机环境下得到实现的，并且具备分布性、自治性、并行性、全局性这四个基本特征，能够实现资源共享，加快计算速度，并且可靠性得到了提高。在分布性与并行性上比网络操作系统有独到的优点，并且在透明性以及健壮性方面具有网络操作系统不可匹敌的优势，在大规模IPTV点播系统中，本文从分布式系统的结构、分布式系统的工作原理、分布式系统的典型作用以及分布式系统的局限性等方面详细阐述了分布式系统在服务器系统中是如何实现分布的。 关键字：分布式操作系统、网络操作系统、IPTV点播系统 1 分布式操作系统的特点 分布式操作系统是在比单机复杂的多机环境下得到实现的，操作系统在进行任何一项任务的始终都要依赖于通信软件模块，故而分布式操作系统具有区别于单机操作系统的下列显著特点： (1)具有干预互连的各处理机之间交互关系的责任。分布式操作系统必须保证在不同处理机上执行的进程彼此互不干扰，并严格同步，以及保证避免或妥善解决各处理机对某些资源的竞争和引起的死锁等问题。