Конспект (1162775), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

OPEN – возвращает дескрипторфайла. CLOSE – требует дескриптор в качестве аргумента.o Взаимодействие клиента и сервера:§ NFS 3• Клиент посылает запрос LOOKUP• Получает дескриптор• Клиент вызывает операцию READ(дескриптор файла, количество байт)• Сервер пересылает запрошенные байты.§ NFS 4• Используется составная процедура (LOOKUP, OPEN, READ)o Именование файлов в NFS§ Применяется автоматическое монтирование: клиент запрашивает уавтоматического монтировщика какой-то каталог. Монтировщик шлет запроссерверу, и монтирует каталог в ФС клиента.§ Клиенту предоставляется его собственное пространство имен.§ Сервер также может экспортировать каталоги у клиента или сервера. Затем онмонтирует каталог в свою ФС (ака-Unix).o Атрибуты файлов§ Обязательные (TYPE, SYZE, FSID – ID ФС)§ Рекомендованные (TIME_ACCESS, FS_LOCATIONS – здесь перечислены именасерверов, на которых может располагаться файл)§ Именованные атрибуты (Пары Имя_атрибута:Значение_атрибута)o Синхронизация§ Пользователю разрешается иметь локальный кэш часто используемых файлов.§ NFS использует семантику сеансов§ Блокировка файловДля чтения нужна блокировка на чтение.Если процесс хочет писать – он должен заблокировать на запись.Если при назначении блокировки конфликтуют – отказ.Блокировка дается на время – аренда.В NFS 3 – используется менеджер блокировок.

Он перехватывает запросыот клиента к серверу и хранит информацию о файлах.• В NFS 4 – блокировка интегрирована в протокол доступа к файлам• В NFS 4 следующие команды блокировки:o Lock – блокировка набора байтовo Lockt – проверка установлена ли конфликтующая блокировкаo Locku – снятие блокировки с набора байтовo Renew – продление аренды указанной блокировки• В NFS 4 - Особый способ блокировки – совместное использование файлов.Процесс указывает требуемый тип доступа для себя и других процессов.Кэширование• В NFS 3 разрешено кэширование.

Данные сверяются каждые несколькосекунд.• В NFS 4o Разрешается иметь дисковый кэш, и кэш в кэш-памятиo Два способа кэширования:§ Семантика сеансов – если файл в КЭШе был изменен, призакрытии он обновляется на сервере.§ Делегирование открытия. Если несколько клиентов сидят наодной машине, они могут использовать один кэш ипроизводить блокировки в обход сервера. При отменеделегирования клиент возвращает файл.•••••§DSM – Distributed Shared Memory (Крюков + Мои + Глазкова)• DSM - виртуальное адресное пространство, разделяемое всеми узлами (процессорами)распределенной системы.• Достоинства DSM:o В терминах виртуальных адресов проще написание программ и отладка, чем при обменесообщений.o В DSM проще передавать сложные структуры, в т.ч.

указатели и ссылки.o Объемы ОП суммируютсяo Практически беспредельное наращиваниеo Программы, написанные для мультипроцессоров, работают и на DSM.• Основные вопросыo Как поддерживать информацию о расположении удаленных данныхo Как снизить коммуникационные издержкиo Как сделать разделяемые данные доступными на нескольких узлах (для повышенияпроизводительности)• Алгоритмы реализации DSM (НЕЭФФЕКТИВНЫЕ)o Алгоритм с центральным серверомОдин из узлов содержит память, и все остальные узлы обращаются к нему заинформацией. Даже если мы сделаем несколько серверов, и разделим информациюмежду ними, все равно будет неэффективно.o Миграционный алгоритм§ Данные не хранятся где-то в конкретном месте, она передается тому узлу, которыйв ней нуждается.§ Для отслеживания перемещений блоков используется либо отдельный сервер, либомеханизм подсказок.§ Плюс:• позволяет воспользоваться локальностью расположения данных• если сделать размер виртуальный страницы кратным размеру страницы наузле, можно использовать аппаратные средства проверки наличия в ОПтребуемой страницы.

И замены виртуального адреса на физический.§ Минусы:• Трэшинг – страницы очень часто мигрируют между узлами, например при«ложном разделении», когда разным процессам нужны разные данные, ноони находятся на одной странице ОП.§ Реализует последовательную консистентностьo Алгоритм размножения для чтения§ Данный алгоритм расширяет миграционный алгоритм механизмом размноженияблоков данных, позволяя либо многим узлам иметь возможность одновременногодоступа по чтению, либо одному узлу иметь возможность читать и писать данные.§ Требуется отслеживать расположение всех блоков данных и их копий.§ Плюс: повышение производительности за счет одновременного доступа на чтение§ Минус: большие затраты для уничтожения всех устаревших копий и коррекцииo Алгоритм размножения для чтения и записи§ Позволяет многим узлам иметь одновременный доступ к разделяемым данным начтение и запись§ Требуется поддерживать согласованность данных• Можно завести специальный процесс.

Все узлы, желающиемодифицировать разделяемые данные должны посылать свои модификацииэтому процессу. Он будет присваивать каждой модификации очереднойномер и рассылать его широковещательно вместе с модификацией всемузлам, имеющим копию модифицируемого блока данных.• Эффективно только при редких записях.•Модель консистентности - договор между программами и памятью, в котором указывается, чтопри соблюдении программами определенных правил работы с памятью будет обеспеченаопределенная семантика операций чтения/записиo Строгая консистентность§ Условие: «Операция чтения ячейки памяти с адресом X должна возвращатьзначение, записанное самой последней операцией записи с адресом X»§ Требуются глобальные часы§ Невозможно реализовать для РСo Последовательная консистентность§ Лэмпорт, 1979г.§ Условие: при параллельном выполнении, все процессы должны «видеть» одну и туже последовательность записей в память.§ Миграционный алгоритм реализует последовательную консистентность§ Эффективная реализация: страницы, доступные на запись, размножаются, нооперации с разделяемой памятью (и чтение, и запись) не должны начинаться накаждом процессоре до тех пор, пока не завершится выполнение предыдущейоперации записи, выданной этим процессором, т.е.

будут скорректированы всекопии соответствующей страницы.§ Возможна другая реализация: Если кто-то хочет изменить переменную, онсообщает об этом координатору и ждет ответа, а тот сообщает об этом всем узлам(в том числе отправителю).o Причинная консистентность§ Пусть процесс P1 модифицировал переменную x, затем процесс P2 прочитал x имодифицировал y. В этом случае модификация x и модификация y потенциальнопричинно зависимы, так как новое значение y могло зависеть от прочитанногозначения переменной x.§ Если два процесса одновременно изменяют значения различных переменных, томежду этими событиями нет причинной связи.§ Операции записи, которые причинно не зависят друг от друга, называютсяпараллельными.§ Условие: Последовательность операций записи, которые потенциально причиннозависимы, должна наблюдаться всеми процессами системы одинаково,параллельные операции записи могут наблюдаться разными узлами в разномпорядке§ Реализация: случае размножения страниц выполнение записи в общую памятьтребует ожидания выполнения только тех предыдущих операций записи, откоторых эта запись потенциально причинно зависит.• все модификации переменных на каждом процессоре нумеруются• всем процессорам вместе со значением модифицируемой переменнойрассылается номер этой модификации на данном процессоре, а такженомера модификаций всех процессоров, известных данному процессору кэтому моменту;• выполнение любой модификации на каждом процессоре задерживается дотех пор, пока он не получит и не выполнит все те модификации, о которыхбыло известно процессору - автору задерживаемой модификации.o Процессорная консистентность§ PRAM+когерентность памяти.

Когерентность памяти – записи в одну и ту жепеременную должны быть видны в одном и том же порядке.§ Записи в разные переменные могут быть видны в произвольном порядке.§ Мы заводим много координаторов: для каждой переменной по серверу, или насервер мы распределяем блок переменных. Сервер делает рассылку об изменениипеременной.o PRAM консистентность (Pipeline RAM)§ Условие: Операции записи, выполняемые одним процессором, видны всемостальным процессорам в том порядке, в каком они выполнялись, но операциизаписи, выполняемые разными процессорами, могут быть видны в произвольномпорядке§ Плюсы: простота реализации, эффективность§ Минусы: результат противоречит интуитивному представлениюo Слабая консистентность (использует операцию синхронизации)§ Вводится синхронизационная переменная• Доступ к синхронизационным переменным определяется модельюпоследовательной консистентности• Доступ к синхронизационным переменным запрещен (задерживается), покане выполнены все предыдущие операции записиo все изменения сделанные процессом, станут гарантированно виднывсем остальным• Доступ к данным (запись, чтение) запрещен, пока не выполнены всепредыдущие обращения к синхронизационным переменным.o После синхронизации процесс может быть уверен, что получаетдостоверные значения переменных§ Полезно, если обращения к общим переменным встречаются редкоo Консистентность по выходу (использует операцию синхронизации)§ введены специальные функции обращения к синхронизационным переменным:• ACQUIRE - захват синхронизационной переменной, информирует систему овходе в критическую секцию;• RELEASE - освобождение синхронизационной переменной, определяетзавершение критической секции.§ Захват и освобождение используется для организации доступа не ко всем общимпеременным, а только к тем, которые защищаются данной синхронизационнойпеременной§ Требования:• До выполнения обращения к общей переменной, должны быть полностьювыполнены все предыдущие захваты синхронизационных переменныхданным процессором.• Перед освобождением синхронизационной переменной должны бытьзакончены все операции чтения/записи, выполнявшиеся процессоромпрежде.• Реализация операций захвата и освобождения синхронизационнойпеременной должны удовлетворять требованиям процессорнойконсистентности§ При выполнении всех этих требований и использовании методов захвата иосвобождения, результат выполнения программы будет таким же, как привыполнении этой программы в системе с последовательной модельюконсистентности§ Ленивая консистентность по выходу (использует операцию синхронизации)• Не требует выталкивания модифицированных переменных в КС при выходе• При входе в КС обновляет значения защищаемых переменных.o Консистентность по входу§ требуется, чтобы каждая общая переменная была явна связана с некоторойсинхронизационной переменной (или с несколькими синхронизационнымипеременными)§ элементам массива могут соответствовать разные синхронизационныепеременные.§§§••Секции могут быть с монопольным и непонопольным доступом.Требования:Процесс не может захватить синхронизационную переменную до того, пока необновлены все переменные этого процесса, охраняемые захватываемойсинхронизационной переменной;§ Процесс не может захватить синхронизационную переменную в монопольномрежиме (для модификации охраняемых данных), пока другой процесс, владеющийэтой переменной (даже в немонопольном режиме), не освободит ее§ Если какой-то процесс захватил синхронизационную переменную в монопольномрежиме, то ни один процесс не сможет ее захватить даже в немонопольном режимедо тех пор, пока первый процесс не освободит эту переменную, и будут обновленытекущие значения охраняемых переменных в процессе, запрашивающемсинхронизационную переменнуюПротоколы когерентности памятиo Write update – сразу рассылаем изменения во все КЭШиo Write invalid – обновление только если нужноo Комбинирование двух предыдущих подходов в зависимости от размера данныхКонструкторские решенияo Страничная DSM§ Общая память разбивается на порции одинаковой длины - страницы или блоки.§ Если выбрать длину страницы кратной страницы ОП, можно использоватьмеханизм защиты памяти для обнаружения отсутствующих страниц в ОП иаппаратный механизм замены виртуального адреса на физическийo DSM на базе разделяемых переменных§ Программист должен точно определить, какие переменные в программе должныразделяться, а какие не должны.§ Для разных переменных в на различных участках кода можно использовать разныепротоколы коллекции копий (редукция, приватность, поддержание когерентности)o DSM на базе объектов§ программы для объектно-ориентированной DSM системы не могут напрямуюиспользовать общие переменные, а только через специальные функции-методы.§ Весь контроль осуществляется только программными средствами.Обеспечение надежности в распределенных системах (Крюков)• Отказом системы называется поведение системы, не удовлетворяющее ее спецификациям.• Последствия отказа могут быть различными• Отказ системы может быть вызван:o отказом (неверным срабатыванием) каких-то ее компонентов (CPU, RAM etc)o ошибками при конструировании, при производстве или программировании• Отказыo Случайные – при повторном повторении исчезают (причина, например, электромагнитнаяпомеха)o Периодические – повторяются часто в течение какого-то времени, а затем могут долго непроисходить (например, кончились процессы.

Характеристики

Список файлов лекций