Э. Таненбаум, М. ван Стеен - Распределённые системы (принципы и парадигмы)

С Е Р И ЯHAHCCMHR COmPUTER SCIENCE!^ППТЕР'DISTRIBUTEDSYSTEMSPRINCIPLES AND PARADIGMSAndrew S. Tanenbaum,Maarten van SteenPrentice Hall PTRUpper Saddle River, New Jersey 07458www.phptr.comНЛРССИНП COmPUTER SCIENCEЭ. ТАНЕНБАУМ, М. ван СТЕЕНРАСПРЕДЕЛЕННЫЕСИСТЕМЫПРИНЦИПЫ и ПАРАДИГМЫ1:^ППТЕР®Москва • Санкт-Петербург • Нижний Новгород • ВоронежРостов-на-Дону • Екатеринбург • СамараКиев - Харьков - Минск2003ББК 32.973.202УДК 681.324Т18Т18 Распределенные системы. Принципы и парадигмы / Э. Таненбаум,М. ван Стеен.

— СПб.: Питер, 2003. — 877 с : ил. — (Серия «Классика computerscience»).ISBN 5-272-00053-6Эта книга является фундаментальным курсом по распределенным системам. В ней детальноописаны принципы, концепции и технологии этих систем: связь, процессы, синхронизация,целостность и репликация, защита от сбоев и безопасность.

Особое внимание в книге уделено WorldWide Web, развитие которой и послужило толчком к резкому повышению интереса к распре­деленным системам. Как это характерно для всех книг Э.Таненбаума, последовательное и детальноеизложение теории сопровождается примерами реально действующих систем.Книга предназначена прежде всего студентам и преподавателям, но, безусловно, будет полезнаи специалистам данной области.ББК 32.973.202УДК 681.324Информация, содержащаяся в данной книге, получена из источников, рассматриваемых издательством как надежные.

Тем неменее, имея в виду возможные человеческие или технические ошибки, издательство не может гарантировать абсолютную точ­ность и полноту приводимых сведений и не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.ISBN 0-13-088893-1 (англ.)ISBN 5-272-00053-6© 2002 by Prentice-Hall, Inc.© Перевод на русский язык, ЗАО Издательский дом «Питер», 2003© Издание на русском языке, оформление, ЗАО Издательский дом «Питер», 2003Краткое содержаниеОб авторах14Предисловие16Руководство по использованию книги18Глава 1.

Введение22Глава 2. Связь81Глава 3. Процессы164Глава 4. Именование214Глава 5. Синхронизация274Глава 6. Непротиворечивость и репликация328Глава 7. Отказоустойчивость403Глава 8. Защита458Глава 9. Распределенные системы объектов539Глава 10. Распределенные файловые системы623Глава 11. Распределенные системы документов699Глава 12. Распределенные системы согласования752Глава 13. Библиография790Список терминов833Алфавитный указатель855СодержаниеОб авторах14ПредисловиеОт издательства1617Руководство по использованию книгиКурсы для студентов старших курсов и дипломниковСеминары для профессионаловПервый деньВторой деньСамостоятельное изучение181819202020Глава 1 . В в е д е н и е1.1.

Определение распределенной системы1.2. Задачи1.2.1. Соединение пользователей с ресурсами1.2.2. Прозрачность1.2.3. Открытость1.2.4. Масштабируемость1.3. Концепции аппаратных решений1.3.1. Мультипроцессоры1.3.2. Гомогенные мультикомпьютерные системы1.3.3. Гетерогенные мультикомпьютерные системы1.4. Концепции программных решений1.4.1. Распределенные операционные системы1.4.2. Сетевые операционные системы1.4.3. Программное обеспечение промежуточного уровня1.5. Модель клиент-сервер1.5.1. Клиенты и серверы1.5.2. Разделение приложений по уровням1.5.3. Варианты архитектуры клиент-сервер1.6.

ИтогиВопросы и задания222325252630313840424445465760676772757879Глава 2 . Связь2.1. Уровни протоколов2.1.1. Низкоуровневые протоколы2.1.2. Транспортные протоколы2.1.3. Протоколы верхнего уровня2.2. Удаленный вызов процедур'2.2.1. Базовые операции RPC2.2.2. Передача параметров2.2.3. Расширенные модели RPC2.2.4.

Пример - DCE RPC2.3. Обращение к удаленным объектам2.3.1. Распределенные объекты2.3.2. Привязка клиента к объекту2.3.3. Статическое и динамическое удаленное обраш^ение к методам2.3.4. Передача параметров8182858790939498103106111112114117118Содержание2.3.5. Пример 1 -—удаленные объекты DCE2.3.6. Пример 2 —Java RMI2.4. Связь посредством сообщений2.4.1. Сохранность и синхронность во взаимодействиях2.4.2. Нерезидентная связь на основе сообщений2.4.3. Сохранная связь на основе сообщений2.4.4. Пример — IBM MQSeries2.5.

Связь на основе потоков данных2.5.1. Поддержка непрерывных сред2.5.2. Потоки данных и качество обслуживания2.5.3. Синхронизация потоков данных2.6. ИтогиВопросы и задания120122126126131136143148148151156159160Глава 3 . Процессы1643.1.

Потоки выполнения1653.1.1. Знакомство с потоками выполнения1653.1.2. Потоки выполнения в распределенных системах1713.2. Клиенты1753.2.1. Пользовательские интерфейсы1753.2.2. Клиентское программное обеспечение, обеспечивающее прозрачностьраспределения1783.3. Серверы1793.3.1. Общие вопросы разработки1793.3.2. Серверы объектов1833.4. Перенос кода1893.4.1. Подходы к переносу кода1893.4.2. Переноси локальные ресурсы1943.4.3. Перенос кода в гетерогенных системах1973.4.4. Пример — D'Agent1993.5. Программные агенты2043.5.1.

Программные агенты в распределенных системах2053.5.2. Технология агентов2073.6. Итоги210Вопросы и задания212Глава 4 . И м е н о в а н и е4.1. Именованные сущности4.1.1. Имена, идентификаторы и адреса4.1.2. Разрешение имен4.1.3. Реализация пространств имен4.1.4. Пример —система доменных имен4.1.5. Пример —Х.5004.2. Размещение мобильных сущностей4.2.1. Именование и локализация сущностей4.2.2. Простые решения4.2.3. Подходы на основе базовой точки4.2.4. Иерархические подходы4.3. Удаление сущностей, на которые нет ссылок4.3.1. Проблема объектов, на которые нет ссылок4.3.2. Подсчет ссылок4.3.3. Организация списка ссылок4.3.4. Идентификация сущностей, на которые нет ссылок2142152152202252322372412412442472492562572582632648Содержание4.4.

ИтогиВопросы и задания270271Глава 5. Синхронизация5.1. Синхронизация часов5.1.1. Физические часы5.1.2. Алгоритмы синхронизации часов5.1.3. Использование синхронизированных часов5.2. Логические часы5.2.1. Отметки времени Лампорта5.2.2. Векторные отметки времени5.3. Глобальное состояние5.4. Алгоритмы голосования5.4.1. Алгоритм забияки5.4.2. Кольцевой алгоритм5.5. Взаимное исключение5.5.1. Централизованный алгоритм5.5.2. Распределенный алгоритм5.5.3.

Алгоритм маркерного кольца5.5.4. Сравнение трех алгоритмов5.6. Распределенные транзакции5.6.1. Модель транзакций5.6.2. Классификация транзакций5.6.3. Реализация5.6.4. Управление параллельным выполнением транзакций5.7. ИтогиВопросы и задания274275276280284285286290292296296298299299300303304305306309312315324325Глава 6. Непротиворечивость и репликация6.1. Обзор6.1.1. Доводы в пользу репликации6.1.2. Репликация объектов6.1.3. Репликация как метод масштабирования6.2. Модели непротиворечивости, ориентированные на данные6.2.1.

Строгая непротиворечивость6.2.2. Линеаризуемость и последовательная непротиворечивость6.2.3. Причинная непротиворечивость6.2.4. Непротиворечивость FIFO6.2.5. Слабая непротиворечивость6.2.6. Свободная непротиворечивость6.2.7. Поэлементная непротиворечивость6.2.8. Сравнение моделей непротиворечивости6.3. Модели непротиворечивости, ориентированные на клиента6.3.1.

Потенциальная непротиворечивость6.3.2. Монотонное чтение6.3.3. Монотонная запись6.3.4. Чтение собственных записей6.3.5. Запись за чтением6.3.6. Реализация6.4. Протоколы распределения6.4.1. Размещение реплик6.4.2. Распространение обновлений6.4.3. Эпидемические протоколы328329329331333335336338343344346348351353355356358359361362363365366370374Содержание6.5. Протоколы непротиворечивости6.5.1. Протоколы на базе первичной копии6.5.2.

Протоколы реплицируемой записи6.5.3. Протоколы согласования кэшей6.6. Примеры6.6.1. Огса6.6.2. Слабая причинно непротиворечивая репликация6.7. ИтогиВопросы и задания377378382386388388394399400Глава 7 . Отказоустойчивость4037.1. Понятие отказоустойчивости7.1.1.

Основные концепции7.1.2. Модели отказов7.1.3. Маскирование ошибок при помощи избыточности7.2. Отказоустойчивость процессов7.2.1. Вопросы разработки7.2.2. Маскировка ошибок и репликация7.2.3. Соглашения в системах с ошибками7.3. Надежная связь клиент-сервер7.3.1. Сквозная передача7.3.2. Семантика RPC при наличии ошибок7.4. Надежная групповая рассылка7.4.1. Базовые схемы надежной групповой рассылки7.4.2. Масштабируемость надежной групповой рассылки7.4.3.

Атомарная групповая рассылка7.5. Распределенное подтверждение7.5.1. Двухфазное подтверждение7.5.2. Трехфазное подтверждение7.6. Восстановление7.6.1. Основные понятия7.6.2. Создание контрольных точек7.6.3. Протоколирование сообщений7.7. ИтогиВопросы и задания404404406408410410413414417418418424424426430437437442445445448452455456Глава 8 . З а щ и т а8.1, Общие вопросы защиты8.1.1.

Угрозы, правила и механизмы8.1.2. Вопросы разработки8.1.3. Криптография8.2. Защищенные каналы8.2.1. Аутентификация8.2.2. Целостность и конфиденциальность сообщений8.2.3. Защищенное групповое взаимодействиеЗ.З.Контрольдоступа8.3.1. Общие вопросы контроля доступа8.3.2. Брандмауэры8.3.3. Защита мобильного кода8.4. Управление защитой8.4.1. Управление ключами4584594594654704784784864904934934974995065071оСодержание8.4.2.

Управление защищенными группами8.4.3. Управление авторизацией8.5. Пример —Kerberos8.6. Пример —SESAME8.6.1. Компоненты системы SESAME8.6.2. Сертификаты атрибутов привилегий8.7. Пример —электронные платежные системы8.7.1. Электронные платежные системы8.7.2. Защита в электронных платежных системах8.7.3. Примеры протоколов8.8. ИтогиВопросы и задания511512518520521523525525527531535537Глава 9 . Р а с п р е д е л е н н ы е системы объектов9.1.C0RBA5395409.1.1. Обзор9.1.2.