分布式计算系统

分布式计算

一、简答

1、简述云计算的服务模型。

云计算提供的服务通常分为三个不同的服务模型，即IaaS、PaaS和SaaS。

(1)IaaS即基础设施即服务，以服务的形式提供虚拟硬件资源，如虚拟主机、存储、网络等资源。用户无需购买服务器、网络设备、存储设备，只需通过互联网租赁即可搭建自己的应用系统。

(2)PaaS即平台即服务，提供应用服务平台，如互联网应用编程接口，运行平台等。用户基于该应用服务平台，可以构建和部署自己的应用。

(3)SaaS即软件即服务，指的是通过浏览器，以服务形式提供给用户应用程序。用户通过标准的Web浏览器来使用Internet上的软件服务。

2、简述云计算的整体架构。

(1)云服务提供

①面向云服务消费者，提供统一登录界面和访问

②根据云服务资源状况和消费者需求，包装云服务资源

③对云服务的消费设立服务等级，按需计费

④管理云消费者状态和请求

(2)云服务管理

①运行维护云计算架构系统，保障云架构的稳定和可靠

(3)云服务资源

①是云计算架构向消费者提供服务的根本

②根据平台的特征，分为

软件即服务——SaaS

平台即服务——PaaS

基础架构即服务——IaaS

3、简述HPC和HTC的设计原则。

(1)效率：在HPC系统中开发大规模并行计算时，度量执行模型内资源的利用率。对于HTC系统，效率给依赖于系统的任务吞吐量、数据访问、存储和节能。

(2)可信：度量从芯片到系统应用级别的可靠性和自管理能力。目的是提供有服务质量(QoS)保证的高吞吐量服务，及时是失效的情况下。

(3)编程模型适应性：度量在海量数据集合虚拟云资源上各种负载和服务模型下支持数十亿任务请求的能力。

(4)应用部署的灵活性：度量分布式系统能够同时很好地运行在HPC(科学和工程)和HTC(商业)应用上的能力。

4、简述计算机集群的宗旨。

(1)可扩展性：计算机集群化是基于模块化增长的概念。将几百个单处理器节点的集群扩展为10 000个多核节点的超级集群。这一些因素限制: 如多核心芯片技术、集群拓扑结构、封装方式、电力消耗和冷控制技术应用。

(2)封装：集群节点可以被封装成紧凑或者松散的形式。封装直接影响通信线路的长度，需要选择合适的互连技术。

(3)控制：集群能够以集中或分散的形式被控制或管理。

(4)同构性：同构集群采用来自相同平台的节点，即节点具有相同处理器体系结构和相同操作系统。

(5)安全性：集群内通信可以是开放的或封闭的。

(6)专用集群和企业集群：专用集群由相同类型的计算机节点同构配置，被用于代替传统的大型机或超级计算机，极大地提高了吞吐量，并且减少了响应时间。

5、简述容错集群的种类及功能。

(1)热备份服务器集群：只有主要节点积极完成所有有用的工作。备份节点启动(热)和运行一些监控程序来发送与接收心跳信号以检测主要节点的状态，但并不积极运行其余有价值的工作。

(2)主动接管集群：多个服务器节点的体系结构是对称的。两个服务器都是主要的，正常完成有价值的任务。两个服务器节点通常都支持故障切换和恢复。

(3)故障切换集群：当一个组件失效时，该技术允许剩余系统接管之前由失效组件提供的服务。故障切换机制必须提供一些功能，如失效诊断、失效通知和失效恢复。

6、简述VMM必须满足的三个条件。

(1) VMM应该为程序提供与原始硬件机器基本一致的环境；

(2) 运行在该环境中的程序的性能损失应较低；

(3) 系统资源应处于VMM的完全控制之中。

7、简述虚拟化与云计算的关系。

(1)虚拟化是云计算的基石，云计算是虚拟化的拓展。

(2)虚拟化和云计算是相辅相成的。云计算落地的第一步是IaaS，而云基础架构本身又是搭建在虚拟化技术上面的。

(3)虚拟化的重点是超级计算机通过虚拟化变成了多台服务器来用，超级计算机的CPU和内存可在多台虚拟机之间灵活调整和分配，是一边多的一种实现；而云计算的重点是网格计算和并行计算，多台计算机的计算能力可以完全共享来实现超级计算机以解决时间延迟和并发问题。

(4)基于虚拟化的系统安装和部署目标对象仍然是虚拟机，需要事先安装虚拟机并分配资源。而云计算的安装和部署可能并没有虚拟机的概念，用户不用关注后台集中化的硬件资源。

8、简述C/S与B/S结构的区别。

(1)硬件环境不同：C/S是建立在局域网上的；B/S是建立在广域网上的。

(2)对安全要求不同：C/S面向相对固定的用户群，对信息安全的控制能力强；B/S对安全的控制能力相对弱，面向是不可知的用户群。

(3)对程序架构不同：C/S注重流程，可以对权限多层次校验；B/S对安全以及访问速度的多重考虑，程序架构是发展的趋势。

(4)软件重用不同：C/S可以不可避免的整体性考虑；B/S对的多重结构，要求构建相对独立的功能。

(5)系统维护不同：C/S由于整体性，必须整体考察，处理出现的问题以及系统升级难；B/S构件组成方面构件个别的更换，实现系统的无缝升级。

(6)处理问题不同：C/S处理用户面固定，且在相同区域；B/S面向不同用户，分散地域。

(7)用户接口不同：C/S建立在Window平台上，表现方法有限；B/S建立在浏览器上，有更加丰富和生动的表现方式与用户交流。

9、简述SOA的工作原理。

服务提供者向服务注册中心发布自己的服务，服务注册中心接收到服务提供者的发布信息时立即注册已经发布的web service，并且分类提供搜索服务；然后服务请求者利用服务中心查找所需要的服务，服务注册中心接收到请求者的请求信息是查找相关信息并且返回提供者给予的信息给服务使用者；紧接着服务使用者在想服务提供者请求服务，服务提供者将请求的服务绑定到服务请求者。

10、简述网络技术的主要成员。

(1)计算网格：一个广域范围内的一体化的集成与协同计算环境。

(2)拾遗网格：聚合大量的PC桌面系统的计算能力，获得高性能的计算服务。

(3)数据网格：负责容纳和提供对跨组织数据的协作访问能力。

(4)信息网格：在计算网格的基础上利用数据挖掘、信息融合和搜索引擎等技术而构建的。

(5)对等计算模式(P2P):打破C/S或B/S的主从模式，用对等模式实现超级服务器的能力。

(6)智能代理：具有一定的独立性和自主性的软件实体。

(7)CDN：

(8)Web服务：通过使用标准XML消息传递技术，经过网络访问的一组操作的

接口。

(9)语义网：智能网络，能使及其理解含语义的文档和数据。

(10)e-Service：

(11)E-Scienc：

二、论述题

1、中国云计算的发展状况及面临的主要问题。

(1) 发展状况：云计算成为中国战略性新兴产业的重要组成部分，成为中国赶超先进的一个历史性机遇。中国云计算产业分为准备期、成长期和成熟期三个阶段。面对国际上风起云涌的现状，中国政府也开始积极布局云计算产业发展，搭理推广扶持这一新兴产业的政策方针。目前中国云计算的发展还处于各方面的准备的阶段，规模较大的试点较少，且多为政府主导。云计算得到了国内外学术界和工商业界的高度重视，国内越来越多的单位着力于云计算的研发开发工作，比如清华大学着力于构建存储云并已在校内推广应用。国内领先运营商和IT企业为了开拓市场，创造更多经济和社会效益，也纷纷开展云计算上午性质的科研工作。华为、中兴等云存储提供商研发完善先进的云存储系统；阿里巴巴打造“电子商务云计算中心”用于解决数据业务的弹性要求；百度云构建云计算平台满足日益增长的数据处理要求等。所以云计算在我国国内发展的前景广阔。

(2) 主要问题：

①欠缺可以信赖的大型服务提供商。国内涌现出一大批云计算供应商和解决方案，但是可以信赖的厂家寥寥无几。

②云计算安全尚不达标。最重要的数据安全问题，安全性不达标，容易造成丢失、泄漏等。

③云计算建设存在盲目性。我国云计算尚处于发展阶段，缺乏研发模式、项目建设和商业推广的经验，欠缺运营大型云计算数据中心的经验。

④相关技术领域存在不足。云计算处于发展阶段，基础薄弱，而且应用技术也还不成熟。

⑤资源整合能力不足。云计算具有极高的技术和资金门槛，并直接面对的是师姐范围的网络和服务竞争。

2、举例说明云计算在我们生活中的应用。

随着云计算的不断发展，云计算在我们生活中应用越来越广泛。

(1)在线办公软件

自从云计算出现以后，不管是谷歌的Apps还是微软退出的SharePoint，都可以在热河一个有互联网的地方同步办公所需要的办公文件，同事之间的团队协作也基于云计算技术的服务来实现。

(2)云存储

云计算服务提供商提供的云存储技术，只要一个账户和密码，就可以在有互联网的地方使用比移动硬盘更加快捷方便的服务。

(3)电子日历

云计算出现以后，只需要在一台数码设备上记录一次，就可在所有的设备上实现同步，比如谷歌日历可以提醒我们很多事情，主要是因为有个云记事功能。(4)电子邮件

云服务提供商通过托管，邮件服务提供商可以讲多个不同的邮件整合在一起。(5)地图导航

GPS导航，只需要一部手机就可以拥有一张全世界的地图，不需用纸质地图问人。

(6)电子商务

电子商务已经遍布每个角落，我们可以上网购物，其中背后大量的数据运算都被云计算服务提供商逮到了“云”中。

(7)搜索引擎

云计算技术赋予了搜索引擎强大的信息处理能力并行计算云计算，质量高，高效率。

3、分布式体系结构的发展过程。

分布式体系结构总体上经历了局域网文件服务结构、C/S、B/S和基于SOA 的分布式体系结构这几个发展过程。

(1)在局域网文件服务器体系结构中，服务器仅装载了数据层，系统应用的其它层都在客户端实现，但是由于文件服务器体系结构仅对较少的小型数据库应用是可行的，且在客户端和服务器端之间需要移动大量的不必要的数据，降低了应用性能，容易破坏数据的完整性，客户端必须相当健壮，因此出现了客户机/服务器体系结构。

(2)客户机/服务器体系结构(C/S)，经历了三种结构的演化，两层分布式表现结构、两层分布式数据结构和N层分布式数据和应用结构。C/S体系结构具有强大的数据操作和事务处理能力，系统中的功能构建充分隔离，但是其开发成本高、客户端程序设计复杂、内容和形式等单一和软件维护等困难，因此出现了浏览器/服务器体系结构。

(3)浏览器/服务器体系结构(B/S)，是web兴起后的一种网络结构模式，这种模式统一了客户端，将系统功能实现的核心部分集中到服务器上，系统安装、修改和维护全在服务器端解决，但是B/S体系结构缺乏对动态页面的支持能力，没有集成有效的数据库处理功能，扩展能力差，安全性难以控制等缺点，因此引入了基于SOA的分布式体系结构。

(4)基于SOA的分布式体系结构

4、VMware如何实现服务器虚拟化和桌面虚拟化。

(1) 利用VMware vSphere整合x86服务器，从而更充分利用现有的资源，VMware 虚拟机独立于硬件运行，在多种物理服务器上均受支持。每个VMware虚拟机代表一个具有处理器、内存、网络、存储器和BIOS的完整系统，可在相同硬件上同时运行windows、Linux、Solaris和Netware操作系统及软件应用程序通过在高配置的x86服务器上运行多个工作负载，可将硬件利用率从10-15%提高到80%。VMware vCenterConverter实用程序，数分钟即可将物理机转换成虚拟机，同时不会造成服务终端或系统停机。

(2) 桌面虚拟化树基于服务器虚拟化的，利用VMware View实现桌面虚拟化，VMware View使用虚拟化技术切断了桌面与关联的操作系统、应用程序和硬件之间的关系，并将桌面操作系统、应用程序和用户数据封装在隔离的层中，可以独立地更改、更新和部署每个组件，并根据用户的角色分配不同的桌面的操作系统、应用程序、用户配置文件及用户数据，并将它们动态组合起来交付给最终用户，将传统的以设备为中心的IT桌面管理转变为以用户为中心的IT桌面应用的

“交付服务”，从集中位置配置、部署和维护独立于硬件的桌面虚拟机，从而实现更简单的管理和更高效的桌面部署。

服务器虚拟化将硬件、操作系统和应用程序一同装入一个可迁移的虚拟机档案文件中，将服务器物理资源抽象成逻辑资源，让一台服务器变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器，让CPU、内存、磁盘、I/O等硬件变成可以动态管理的“资源池”，从而提高资源的利用率.VMware在创建虚拟机的时候，选择设备以及内存的容量，VMkernel将虚拟机设备映射到主机上的物理设备，然后在创建的虚拟机上安装Linux或者Windows server系统使其成为提供各种网络服务的虚拟服务器。

桌面虚拟化依赖于服务器虚拟化，在数据中心的服务器上进行服务器虚拟化，生成大量的独立的桌面操作系统,同时根据专有的虚拟桌面协议发送给终端设备。用户终端通过以太网登陆到虚拟主机上，只需要记住用户名和密码及网关信息，即可随时随地的通过网络访问自己的桌面系统，从而实现单机多用户。

1、域环境，按照我们常规建立域的方式去建立域

2、建立用户组——在域环境中建立虚拟化专用的用户组和相应的策略

3、安装View Connection Server-这一步是进行服务的安装，服务的配置要相对高一些

4、在上面服务器上安装View Composer组件——需要有数据库的支持

5、准备模板计算机，将win7或者xp装在虚拟机上，

6、配置虚拟服务器View Connection Server 用web的方式就可以了

7、创建虚拟桌面池

8、分配虚拟桌面

5、分布式计算模式的演变过程。

分布式计算模式从同构计算、异构计算、元计算、网格计算、普适计算到现在的云计算。

起初是传统的同构计算，但是同构计算不能满足多于一种并行性的应用需求，比如HPC系统属于同构节点；而异构计算能够支持具有多内在并行性的应用，它可提高应用程序执行性能与其峰值性能的比，从而异构计算代替了同构计算；但是异构计算中粗粒度异构是按指令块进行调度，细粒度异构是按指令分配和调度，通信开销大，然而元计算有用于粗粒度，从而元计算取代了异构计算；元计算再加上计算服务和信息服务又扩展为网格计算；由于普适计算能够随时随地地获取数字化的服务，因此又出现了普适计算；随着大数据的出现以及信息化的发展云计算产生了。

（编辑：武陵站长网）

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