分布式操作系统考试题.doc

分布式操作系统 1在交换式Dash多处理机系统中，为了保持缓存一致性，采用了Dash协议，某一簇中的一 CPU写一未缓存的数据块，之后另外一簇的另外一CPU读该数据块。试详细说明写操作和 读操作是如何进行的。 写操作：该CPU查看缓存发现没有该数据块，它在本地发送请求查看邻近CPU的缓存中是 否有该数据块。如果有，执行缓冲区到缓冲区的传送，如果块状态为干净宿主所在簇的 其他拷贝置为无效。如果在本地查找失败，CPU发送体育馆到其宿主所在簇。如果块为未 缓存，标记为脏并发送给请求者；如果块为干净，所有拷贝置为无效，标记为脏并发送 给请求者；如果块为脏，请求传送到拥有该数据块拷贝的远程簇，该簇将自己的拷贝置 为无效并满足写操作。 读操作：另一CPU查看自己缓存与本地簇其他CPU缓存发现无此数据块。该CPU发送请求包 给宿主所在簇，发现所需块的状态为脏，目录查找拥有该块的簇的标志。该簇响应请求 。并将该数据块发送给请求簇，将其状态改为干净，还要给宿主所在簇发回一个拷贝以 更新存储器，这时块的状态被置为干净。 2在基于总线的多处理机系统中，遵循write once协议，假设有C1，C2，C3，C 分布式操作系统在多处理器环境下的缓存一致性是保证系统性能和数据正确性的重要方面。这里主要讨论两种场景下，即交换式Dash多处理机系统和基于总线的多处理机系统，如何通过特定协议来实现这一目标。 在交换式Dash多处理机系统中，采用Dash协议确保缓存一致性。当一个CPU需要写入一个未缓存的数据块时，它首先检查本地缓存，若未找到，会询问邻近CPU的缓存。如果邻近CPU有该数据块，会执行缓冲区到缓冲区的传输，若数据块状态为干净，则其他副本会被设为无效。若本地和邻近CPU都未找到，CPU会请求数据块的宿主簇。根据块的状态，脏块会被标记并发送给请求者，干净块则会清空所有副本并标记为脏，脏块则会发送到拥有副本的远程簇，远程簇将副本置为无效并完成写操作。 读操作中，若另一CPU需要的数据块不在本地或本簇的缓存中，它会向数据块的宿主簇发送请求。如果块状态为脏，拥有该块的簇会响应请求，将数据块发送给请求者，同时将状态更改为干净，并返回一个拷贝给宿主簇以更新存储器。 在基于总线的多处理机系统中，遵循write once协议。例如，操作序列C1、C2、C3、C4读写一个共享字W1。C1首次读取W1时，从共享存储器中获取并缓存，状态为干净。后续读取则直接从缓存中读取。C2、C3、C4的读取操作类似，但当C1修改W1时，C1的缓存状态变为脏，C2监听到写操作后将其缓存中的W1设为无效。后续C3和C4的读取操作，会通过总线协议协调，防止不一致的发生。 为提高文件读写的效率，分布式系统通常使用高速缓存。缓存可以设置在服务器磁盘、服务器主存、客户磁盘或客户主存，各有优缺点。例如，服务器磁盘缓存可减少I/O次数，服务器主存缓存可减少磁盘传送，而客户端缓存则减少网络通信。一致性问题可以通过四种算法解决：直接写、延迟写、关闭时写和集中控制算法。每种算法在效率和语义清晰度之间有不同权衡，例如，直接写保证写流量，延迟写提高效率但可能造成语义模糊，关闭时写符合会话语义，而集中控制则适用于特定情况但不易扩展。 实现文件复制的方法多样，例如，可以使用镜像、差异更新和增量复制等策略。在Giffon的场景中，如果使用差异更新，每次更新只会传输文件自上次复制以来的改动部分，从而节省带宽。然而，当文件被多次更新后，需要重新完整复制以保持一致性。这体现了在实现复制时需要平衡传输效率和一致性维护的复杂性。