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    名字服務結構——分布式計算系統原理(4)

    Hadoop 潘老師 8個月前 (04-06) 639 ℃ (0) 掃碼查看

    一、什么是實體?

    實體在一個計算機系統中時指范圍廣泛的事物,包括計算機主機、外圍設備、進程、數據庫、服務、服務器和用戶等。在計算機中稱呼實體的方法有很多,包括名字、地址和標識符等。

    分布式系統實體:
    比如:主機,打印機,磁盤,文件,進程,用戶,郵箱,新聞組,網絡,頁面等。
    • 對實體可以操作:訪問點
    • 一個實體可以提供多個訪問點 (多個地址)
    • 一個實體經過一定時間后可改變訪問點

    二、名字與屬性

    1、名字

    實體的名字是一個用戶可讀的、便于記憶的字符串。例如:名字/etc/passwd 是UNIX操作系統中一個文件名,或稱文件路徑名。具體是指根目錄“/”下的目錄etc中的文件passwd。

    2、地址

    如果需要對實體進行操作,就要訪問該實體,實體就需要一個訪問點。訪問點在分布式系統中是一個特殊實體,它的名字稱為地址。網絡中實體地址包括實體的網絡層IP地址和實體的傳輸層TCP(或UDP)端口號。
    一個實體也可有多個訪問點,即多個IP地址。實體名和它的IP地址在域名服務器中需要綁定。

    查找Web頁面的過程:
    名字服務結構——分布式計算系統原理(4)
    其過程說明如下:
    我們訪問圖中URL,web服務器域名http://www.cdk3.net經域名系統解析得到IP地址55.55.55.55,經ARP解析得到48位的Ethernet地址2:60:8c:2:b0:5a。用Ethernet地址和16位TCP端口號8888訪問Web服務器,用頁面名從Web服務器獲取頁面。最后用HTTP協議將頁面傳送給用戶。

    3、標識符

    除了實體名和地址外,實體還可用內部標識符來標識。使用內部標識符可提高訪問實體的效率,因為不需要再次解析過程。當客戶用文件名打開一一個文件時,文件系統會向客戶返回一個文件句柄,這個文件句柄便是文件的標識符,以后就可以直接用這個標識符對文件執行讀或寫等操作。實體標識符在系統內部應該是唯一的 ,即:
    (1)一個標識符最多指向一個實體。
    (2)每個實體最多由一個標識符指向。
    (3)一個標識符始終指向同一個實體,標識符永遠不會重復使用。

    4、屬性

    一個實體有若干屬性,一個實體用屬性的<類型值>對表示。例如,打印機可能有<型號值>、<類型彩色值>屬性對。如果不知道實體名,通過實體的屬性也可以找到所需要的實體。例如,個用戶需要-.臺高分辨率的彩色打印機打印一張照片,他不知道這種打印機的名字,也不知道它在大樓中的位置。他可以將打印機的性能(屬性)要求輸人查詢系統,系統會把所需打印機的名字、所在位置通知用戶,用戶就可以利用打印機打印照片。

    5、綁定與上下文

    在圖2.1中可以看出,實體名與它的屬性(地址)綁定后才能用實體名訪問實體。在一個實體域中,所有實體的實體名和地址綁定的集合稱為該域名字解析的上下文(Context),因此一個實體名只有在一一定的上下文中才有意義。不同的名字域,其上下文是不一樣的。名字的解析是根據上下文進行的。名字域是根據地域組織或行業劃定的,例如,.com是指美國的公司名字域,而.nl是指荷蘭的國家名字域。
    名字與其屬性的綁定的集合(上下文)是用分布式數據庫實現的。這種數據庫與常規關系數據庫的不同在于:數據庫內容是用于查詢,很少修改,沒有事務的概念。

    6、名字服務形式

    根據名字服務使用的目的可以將名字服務歸納為三種類型:
    1)名字服務
    名字數據庫是命名實體與其屬性(地址)綁定的集合。名字服務是根據實體的名字查找它的屬性(地址),俗稱白頁服務。如Internet的域名服務DNS、CORBA的命名服務。

    2)目錄服務
    目錄數據庫是命名實體與其一個或多個屬性綁定的集合,屬性包括屬性類型和一個或多個屬性值。俗稱黃頁服務。如X.500目錄服務。

    3)合約服務
    是一種增強的目錄服務,它通過技術規范來定位一個命名實體,也稱綠頁服務。如Web服務。

    三、名字空間

    1、其他功能
    名字服務一般應有以下功能和滿足一定的要求。一個名字服務主要功能是名字解析,除此以外,名字服務還應有其他功能。
    1)增加名字項和綁定。當一個實體進入系統,在名字服務器中應增加一個名字項及其綁定。
    2) 撤消名字項和綁定。當一個實體離開系統時,在名字服務器應刪除該名字項及其綁定。
    3)修改名字項和綁定。當一個實體在系統移動到其它部位時,在名字服務器應修改該名字項及其綁定。
    4)名字解析。這是名字服務最經常的工作,它是根據實體名查到實體的地址。
    2、名字圖

    在名字服務的要求中已經提到名字服務要能處理巨大數量的實體名字。那么巨大數量實體名在名字服務中是如何組織的呢?曾有過兩種組織形式:扁平結構分層結構。扁平結構在擴展性和名字選定方面存在很大困難,在大型系統中已經不再使用。

    在分層結構中,不同層的上文不同,擴展性非常好。即使名字中有一節同名 ,也可 以解析為不同的實體,如計算機系館張三和電子系的張三能被區分為兩個不同的人一樣。因此大型分布式系統的名字組織來用分層結構。

    命名系統的名字集合構成該命名城的名字空間。名字空間用分層的名字圖表示。下是一單個根節點的名字圖。名字圖是帶標注的具有兩類節點的有向非循環圖。圖中圓節點稱為葉節點,方節點稱為目錄節點
    名字服務結構——分布式計算系統原理(4)
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    3、掛接與掛載

    上面討論的名字空間是針對單個命名空間。名字空間也可以將外部名字空間的一部分或全部掛接到本名字空間的某個目錄節點上,這個目錄節點稱為掛接點。外部名字空間中
    被掛接的子目錄樹的目錄節點稱為子目錄的輸出點,或稱掛載點,它是名字空間輸出部分的“根”。為了從本地名字空間訪問外部名字空間,本地名字空間的掛接點必須包含下列信息。
    (1)訪問外部名字服務器的協議名稱。
    (2)外部名字服務器的名稱
    (3)外部名字空間中輸出子樹的名稱,即掛載點的標識符。
    名字服務結構——分布式計算系統原理(4)
    名字服務結構——分布式計算系統原理(4)

    四、名字服務器

    名字服務結構由客戶端(客戶與名字代理)和名字服務器通過網絡互連而成。名字代理是名字服務器與客戶之間的一個接口,它與名字服務器協調,生成名字解析上下文和進行名字解析,同時緩存名字查詢和名字解析的結果。名字服務器管理名字解析上下文、實現名字查詢與解析和其它名字服務器通信協調。名字服務結構如下:
    名字服務結構——分布式計算系統原理(4)

    1、服務器集中管理

    這種方案易于實現便于管理。但它是一個性能瓶頸,當客戶增多時名字查詢和解析效率會很快降低。它也是容易形成單點故障
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    2、服務器分布式管理

    名字服務器分擔名字查詢和解析負擔,因此查詢和解析效率會提高。避免了名字服務的單點故障,一個名字服務器失效,只是相應部分的上下文不可用。然而分布式上下文管理實現起來比較復雜。
    名字服務結構——分布式計算系統原理(4)

    3、服務器多副本分布式管理

    名字解析上下文被劃分為4個名字域,每個名字域有兩個副本,分別駐留在不同的名字服務器中。例如,名字域1兩個副本分別駐留在名字服務器NS1和NS4中。多副本不僅解決了名字服務的擁擠問題,還能避免名字服務的單點失效。
    名字服務結構——分布式計算系統原理(4)

    4、名字服務器組成

    1)名字服務器操作 :管理、查詢操作和行政管理。增加、刪除和修改上下文的目錄項。訪問優先權。
    2)名字解析 :根據名字解析請求,得到被解析對象地址。
    3)緩存 :緩存名字查詢和解析的結果。
    4)多副本管理 :副本修改和副本一致性維護。
    5)通信 :客戶端的名字代理通信和名字服務器之間
    6)數據庫 :存放名字解析上下文或其子域。
    名字服務結構——分布式計算系統原理(4)

    五、名稱解析的實現

    名稱解析的實現有如下2種:

    • 迭代名字解析
    • 遞歸名字解析

    名字服務結構——分布式計算系統原理(4)
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