分布式系統

摘要：分布式系統的定義，即由多個獨立的相互連接的計算機系統組成的計算系統，這些相互連接的計算機在物理上可以是緊密集中的，也可以是相互分散的。從耦合的程度上來看，分布式系統可以分為兩類：緊密耦合和松散耦合。分布式系統的優點與缺點。

關鍵字：分布式系統，計算機，資源分散，緊密耦合，松散耦合，分布式優點，分布式缺點

分布式系統又可以稱為分布式計算系統、分布式計算機系統，所謂的分布式顧名思議就是把集中的資源或者任務分散化，通常情況下，分布式系統是指由多個獨立的相互連接的計算機系統組成的計算系統，這些相互連接的計算機在物理上可以是緊密集中的，也可以是相互分散的。分布式系統的主要職能就是把～個需要巨大計算能力解決的問題分成若干個子任務分散給該系統中的許多計算機進行處理，這些計算機之間可以通過網絡相互分享各自的資源，互相協作，完成其被分配的計算任務，最后把計算結果匯總得到最終結果。從表面上看分布式系統與計算機網絡相似，它們之間的主要區別在于分布式各部件間存在緊密的合作，而計算機網絡中各部件僅存在有限的合作。

從耦合的程度上來看，分布式系統可以分為兩類：緊密耦合和松散耦合。緊密耦合型分布式系統是指多處理器通過內部總線或機內互聯網絡共享內存的分布式系統，例如現在的雙核，四核等多核cPu計算機，松散耦合型分布式系統是指多個計算機系統通過外部的通信網絡互連，各個計算機在地理位置上是分散的，并擁有獨立的內存。這兩類分布式系統同時存在，各有備的優缺點，緊密耦合系統由于少了通信線路的連接和長距離數據傳遞，相對運行速度比較快、安全性較高、傳輸過程中產生誤差的風險較小但是系統的靈活較差，往往會使部件的維護和重復使用變得非常困難，因為一個部件中的修改就自動意味著其他部件中的修改。另一方面，松散耦合系統在通信的過程中傳輸時間長，比較容易出錯，但是靈活性大，相互間依賴性較小。舉個最形象的例子，我們平時用的電腦有一部分是主板與聲卡，顯卡是分開的，它們之間通過插槽連接在一起，當出現問題時可以很容易針對顯卡或聲卡進行更換，這就類似于我們說的松散耦合，而另外一部分電腦采用集成顯卡、聲卡，顯卡聲卡焊接在主板上，如果出現問題時更換部件會相對麻煩，這就類似于緊密耦合式。通常我們所提到的分布式系統主要是指分散耦合分布式系統。

隨著現代社會分工的明確化，傳統的集中式地理信息系統越來越滿足不了人們的需求，分布式計算系統日益受到關注。使用分布式系統的優點主要有以下五個方面：

可擴充性

分布式的可擴充性主要在于松散耦合分布式系統各資源之間是相對并列關系而非主從關系，操作人員只需要關心系統內是否有其所需要的資源，而不需要知道資源所在的位置，從某種程度上來說機器對操作員來是透明的，增加或減少一臺計算機對整個分布式系統基本上不會產生影響。同時由于分布式系統中的資源多數是采用多副本形式進行保存，刪除一臺擁有該資源的計算機，其他多臺擁有相同資源的計算機回補充上來，不會影響操作，因此分布式系統擁有可擴充性，能方便地修改或擴展系統以適應變化的環境而無需中斷其運行。

高性能

分布式系統的高性能主要是因為它的分布式形式提供了更好的性價比。分布式系統的并行陛降低了處理的瓶頸，提供了全面改進的性能，這大大提高了系統的性價比，對于大型復雜的任務，簡單的單機系統難以滿足要求，需要高性能的計算機來完成，而當前大型計算機、超級計算機的價格較高，其性價比遠不如微機，而使用多臺微機組成的分布式就算系統就能完成一臺大型計算機的功能，甚至連大型計算機不能實現得功能它也能夠實現。

高可靠性

分布式系統的高可靠性主要是依靠存儲單元和處理單元的多重性，分布式系統具有在系統出現故障的情況下繼續運行的潛力。分布式操作系統不依賴于固定的某臺計算機，所有計算機協同工作，由于有多個獨立的cPu系統，因此當一個cPU系統發生故障時，整個系統仍然能夠工作，同時信息資源以多副本形式保存在多個cPu中，系統資源的冗余構成了分布式系統的高可靠性。對于可靠性要求較高的環境，比如銀行系統等，分布式系統是十分有用的。

負載均衡

分布式系統采用分布式計算，分布式計算將任務細化，并按照一定的標準分配給系統中的各臺計算機，平衡計算負載，在分配任務的同時，分布式系統還可以為程序選擇出最適合其運行的計算機環境，各臺計算機發揮所長，共同完成任務。分布式有利于任務在整個計算機系統上進行分配與優化，克服了傳統集中式系統會導致中心主機資源緊張與響應瓶頸的缺陷，

資源共享

分布式系統可以有效地支持不同位置的用戶對信息和資源(硬件和軟件)的共享，實現系統內不同計算機間的通信。分布式系統中對資源按照一定的命名規則，將資源命名，并設置使用權限，系統內各臺計算可根據自己的角色全局調用權限范圍內的資源，特別是在共享稀有資源方面，分布式系統能充分發揮出它的優勢。

分布式系統是一個不斷完善的過程由于其分布式結構的特殊性，分布式系統中還存在以下缺點：

1、依賴通信

分布式系統是由多個獨立的相互連接的計算機系統組成的計算系統，系統中各個設備依靠網絡連接，因此數據和控制的通信速度是影響整個分布式系統的關鍵因素，在網絡通信的過程中會因為網絡阻塞而發生通信延遲，傳輸會受到網絡帶寬的影響，限制了了系統的整體速度。

2、存在安全隱患

分布式系統中各臺計算機連在同一個網絡中，相互間通過網絡進行通信，在傳遞數據過程中，很難保證一個絕對安全的網絡環境，容易發生數據被攔截，第三方盜取機密數據的情況，同時，一個分布式系統中存在幾十甚至上千個用戶，每個用戶都有可能引進被病毒感染的文件，計算機間相互調用數據，易于病毒在整個分布式系統中的傳播。

3、資源的多重性

分布式系統中資源備份存儲在多臺計算機中，而不是存儲在中央系統中，當某一儲存數據的資源出現故障或者管理者修改其數據并未通知其他機器更新備份時，就會造成多副本不一致情況。

隨著科學技術的不斷發展，分布式系統應用于社會生活的方方面面，許多人自愿加入分布式計算，為一些大型的科研項目貢獻一份力量，但是分布式在中國并沒有得到廣泛的關注，中國人口基數大，據今年年初不完全統計中國現在已有網民2.98億，假設其中三分之一的人擁有家用電腦，一臺電腦按每天空閑時間七小時，全中國可用于分布式計算的時間一天達到18億之多，而我們現在用到的只是寥寥無幾，可見分布式計算在中國的潛力是相當大的。