高級(jí)操作系統(tǒng)advancedoperatingsystem-中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)

1、高級(jí)操作系統(tǒng)Advanced Operating System,熊焰yxiong@ustc.edu.cn0551-3600689中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)計(jì)算機(jī)系,第六章 分布式程序設(shè)計(jì),分布式程序設(shè)計(jì)的特點(diǎn)分布式進(jìn)程分布式進(jìn)程遷移,6.1 分布式程序設(shè)計(jì)的特點(diǎn)分布式程序設(shè)計(jì)的特點(diǎn),在分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)后，為了應(yīng)用這種系統(tǒng)，在七十年代后期提出了分布式程序設(shè)計(jì)的概念，即設(shè)計(jì)運(yùn)行于分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的分布式程序。分布式程序設(shè)計(jì)有三個(gè)

2、特點(diǎn)：分布性、通信性和魯棒性。一個(gè)分布式程序由若干可以獨(dú)立執(zhí)行的程序模塊組成，這些程序模塊分布于一個(gè)分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中若干臺(tái)計(jì)算機(jī)上同時(shí)執(zhí)行。分布于各臺(tái)計(jì)算機(jī)上的程序模塊是相互關(guān)聯(lián)的，它們?cè)趫?zhí)行中需要交換數(shù)據(jù)（即通信）。只有通過通信，各程序模塊才能協(xié)調(diào)執(zhí)行，以完成一個(gè)共同的計(jì)算任務(wù)。此外，進(jìn)行分布式程序設(shè)計(jì)時(shí)，還常常要考慮魯棒性，當(dāng)某幾臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)生故障時(shí)，程序仍可以執(zhí)行下去。,6.1 分布式程序設(shè)計(jì)的特點(diǎn)分布式程序設(shè)計(jì)語言,為了

3、進(jìn)行分布式程序設(shè)計(jì)，必須提供分布式程序設(shè)計(jì)語言。分布式程序設(shè)計(jì)語言和其它程序設(shè)計(jì)語言的主要區(qū)別：它具有程序分布和通信的功能。有時(shí)它還具有便于實(shí)現(xiàn)魯棒性的一些功能。一般來說，一種順序程序設(shè)計(jì)語言或并發(fā)程序設(shè)計(jì)語言,增加了分布和通信功能后，就可以成為分布式程序設(shè)計(jì)語言了。,6.1 分布式程序設(shè)計(jì)的特點(diǎn)分布式程序,分布式功能可使程序分為若干個(gè)可獨(dú)立執(zhí)行的程序模塊。這些程序模塊的產(chǎn)生方式：可以在程序開始執(zhí)行前就按要求分布于各臺(tái)計(jì)算機(jī)上

4、，也可以在程序執(zhí)行過程中逐個(gè)產(chǎn)生出來，即開始執(zhí)行時(shí)只有一個(gè)程序模塊，它在執(zhí)行中不斷產(chǎn)生出新的程序模塊，被產(chǎn)生的程序模塊在執(zhí)行中又可以產(chǎn)生程序模塊。由于不同的程序模塊是在不同的計(jì)算機(jī)上執(zhí)行的，故它們之間不能有共享數(shù)據(jù)或公用變量。程序模塊之間的數(shù)據(jù)交換只能依靠通信。分布式程序設(shè)計(jì)的通信功能就是用來實(shí)現(xiàn)程序模塊間的數(shù)據(jù)交換的。目前已有十幾種分布式程序設(shè)計(jì)語言的建議。,6.2 分布式進(jìn)程基于Pascal的分布式程序設(shè)計(jì)語言,漢森于197

5、8年提出了分布式進(jìn)程的概念。它將并發(fā)PASCAL語言作了一些修改，并增加了分布式進(jìn)程的概念，從而構(gòu)成了一個(gè)分布式程序設(shè)計(jì)語言。分布式進(jìn)程是分布于系統(tǒng)的若干臺(tái)計(jì)算機(jī)上的進(jìn)程，它們之間沒有公用變量。一個(gè)程序是由數(shù)量固定的若干分布式進(jìn)程組成，它們同時(shí)被啟動(dòng)，并行地在各臺(tái)計(jì)算機(jī)上執(zhí)行。,6.2 分布式進(jìn)程進(jìn)程定義,一個(gè)進(jìn)程定義了自己的變量、公用過程和初始語句序列：Process（進(jìn)程名）一個(gè)進(jìn)程執(zhí)行兩類操作：執(zhí)行初始語句序列和由

6、其它進(jìn)程提出的外需求（即調(diào)用它定義的公用過程）。,6.2 分布式進(jìn)程分布式進(jìn)程的執(zhí)行,一個(gè)進(jìn)程被啟動(dòng)后，1）先執(zhí)行初始語句序列，直至執(zhí)行完畢。2）在進(jìn)程執(zhí)行中因?yàn)榈却硞€(gè)條件而暫時(shí)不能執(zhí)行下去時(shí)，如果有外需求，它就執(zhí)行相應(yīng)的公用過程。當(dāng)此過程執(zhí)行完畢或執(zhí)行到等待某個(gè)條件而暫時(shí)不能繼續(xù)執(zhí)行時(shí)，它或者去執(zhí)行初始語句序列，或者執(zhí)行另一個(gè)外需求的過程。一個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行初始語句序列或某個(gè)過程時(shí)，總是連續(xù)地執(zhí)行下去，除非它因?yàn)榈却硞€(gè)條件而暫

7、時(shí)不能繼續(xù)執(zhí)行下去，或者它向其它進(jìn)程提出了過程調(diào)用。 當(dāng)一個(gè)進(jìn)程由于上述原因不能執(zhí)行語句序列或某個(gè)過程時(shí)，它就可以接收其它進(jìn)程的需求，執(zhí)行相應(yīng)的一個(gè)過程。因此，一個(gè)進(jìn)程從執(zhí)行某一個(gè)過程轉(zhuǎn)向另一個(gè)過程，這不是由時(shí)鐘來控制的，而是由程序本身的執(zhí)行來確定的。,因此，一個(gè)分布式進(jìn)程的執(zhí)行過程可用下圖來表示：,(a)簡(jiǎn)單情況 （b) 復(fù)雜情況,6.2 分布式進(jìn)程過程的

8、定義:,一個(gè)進(jìn)程可以定義若干個(gè)過程。一個(gè)過程定義了它的輸入輸出參量、局部變量和語句序列：Proc（#）當(dāng)執(zhí)行一個(gè)過程時(shí)，相應(yīng)的語句序列就被執(zhí)行。,6.2 分布式進(jìn)程過程的調(diào)用,一個(gè)進(jìn)程可用call語句來調(diào)用另一個(gè)進(jìn)程所定義的過程，例如進(jìn)程p可以用以下形式的call語句來調(diào)用進(jìn)程Q定義的過程R： call Q.R（，變量）在進(jìn)程Q開始執(zhí)行過程R時(shí)，call語句中表達(dá)式的值就賦給了輸入?yún)⒘俊?/p>

9、當(dāng)過程執(zhí)行完畢后，輸出參量的值就賦給了call語句中的變量實(shí)現(xiàn)上述過程調(diào)用時(shí)，1）調(diào)用進(jìn)程先要將輸入?yún)⒘康闹祩鹘o被調(diào)用者，2）過程執(zhí)行完畢后，被調(diào)用者要將輸出參量的值送回給調(diào)用者。所以，一次過程調(diào)用要兩次通信才能實(shí)現(xiàn)。,,進(jìn)程對(duì)過程的調(diào)用可以加以限制。例如，規(guī)定進(jìn)程可以定義兩類過程：公用過程和局部過程。一個(gè)進(jìn)程只能調(diào)用其它進(jìn)程所定義的公用過程。局部過程只能為它所屬進(jìn)程來調(diào)用。為了易于驗(yàn)證和實(shí)現(xiàn)，可規(guī)定不許遞歸調(diào)用。,6

10、.2 分布式進(jìn)程衛(wèi)式命令,在漢森提出的分布式程序設(shè)計(jì)語言建議中，還定義了一些稱之為衛(wèi)式命令和衛(wèi)式區(qū)域的語句來控制進(jìn)程執(zhí)行的同步。這些語句是：1. if語句 if B1:S1|B2:S2|……end其意思是：當(dāng)B1，B2，……中某個(gè)條件為真時(shí)，選擇某個(gè)相應(yīng)的語句執(zhí)行之，否則停止執(zhí)行程序。例如，執(zhí)行語句 if B1:S1|B2:S2|B3:S3 end時(shí)，若B1，B3為真，則執(zhí)行完S1或S3后，這個(gè)語句就執(zhí)

11、行完了。究竟執(zhí)行S1還是S3，語法不作規(guī)定，也就是說，這是不確定的。如果執(zhí)行這個(gè)語句時(shí)，B1，B2和B3均為假，那么就停止執(zhí)行相應(yīng)的程序。這往往意味著有錯(cuò)誤發(fā)生了。,,2.    do語句 do B1:S1|B2:S2|……end其意思是：只要B1，B2，…中某個(gè)條件為真，就選擇某個(gè)相應(yīng)的語句執(zhí)行之，直到所有條件均為假時(shí)這個(gè)語句才執(zhí)行完畢。顯然 do B:S end和While B

12、 do S end是一樣的。所以do語句是while語句的擴(kuò)充。,,3. When語句 When B1:S1|B2:S2|……end其意思是等到B1，B2，…中某個(gè)條件為真時(shí)，就執(zhí)行某個(gè)相應(yīng)的語句。如果多個(gè)條件為真，則選擇某個(gè)相應(yīng)的條件來執(zhí)行。,,4.  cycle語句 cycle B1:S1|B2:S2|……end其意思是：不斷地重復(fù)執(zhí)行When語句 When B1:S1|B2:S2|…

13、…end因此上面的cycle語句等價(jià)于 Do true: When B1:S1|B2:S2|……end end,,5. for語句 for x in y:S end其意思是：對(duì)數(shù)組或集合y中的每個(gè)元素x執(zhí)行語句S。在這個(gè)程序設(shè)計(jì)語言中，除字符型。布爾型和整數(shù)型三種基本數(shù)據(jù)類型外，還有集合型、序列型和數(shù)組型。集合型 set[n]T是指n個(gè)T類數(shù)據(jù)的集合。 序列型 seq[n]

14、T是指n個(gè)T類型數(shù)據(jù)的序列。 數(shù)組型 array[n]T是指由n個(gè)T類數(shù)據(jù)所組成的數(shù)組。,,6. Skip語句什么也不做的空操作。 下面給出4個(gè)例子1) 信件緩沖2) 字符串發(fā)送3) 文件的讀寫4) 哲學(xué)家問題,【例1】 信件緩沖,一個(gè)稱為buffer的進(jìn)程為進(jìn)程間交換信息提供緩沖。它定義了兩個(gè)過程：Send和Receive。當(dāng)企圖將信件存入緩沖時(shí)，調(diào)用過程Send。當(dāng)企圖將信件從緩

15、沖中取走時(shí)，調(diào)用過程Receive。定義如下: Process Buffer; B:array[1…128]char;{一封信由128個(gè)字符組成} Full:Boolean; {緩沖中有信時(shí)Full為真},Proc Send (M:array[1..128]char); begin When not Full:B:=M;Full:=true end; end; Proc Re

16、ceive(#M:array[1..128]char); begin When Full:M:=B;Full:=false end; end; begin Full:=false end;,【例2】 字符串傳送,一個(gè)為Stream的進(jìn)程從鍵盤輸入設(shè)備讀入一行字符串，經(jīng)加工后送入例1所定義的Buffer進(jìn)程的緩沖。Process Stream;B:array[1..128]cha

17、r; {一行最多128個(gè)字符} i:int;begin do true： i:=1; Read(B[1]); {從鍵盤輸入設(shè)備讀入一個(gè)字符} do B[i]!=“換行字符”and i<128: i:=i+1;Read(B[i]) | i=128:skip end; do i<128:i:=i+1;B[i]:=“空格”；

18、{將“換行字符”后補(bǔ)上空格} call Buffer.Send(B);{將讀入的一行字符送入緩沖} end；,【例3】文件的讀寫,一個(gè)稱為Resource的進(jìn)程管理一個(gè)共享文件。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程要讀（寫）這個(gè)文件時(shí)，它先調(diào)用過程Startread（Startwrite）取得讀（寫）的權(quán)力，然后就可以不斷地調(diào)用過程Read（W

19、rite）來讀（寫文件）。當(dāng)讀寫完畢后，它調(diào)用過程Endread（Endwrite）以歸還讀（寫）權(quán)。 Process Resource;S:int;Proc Startread;begin when S>=1:S:=S+1 endend; Proc Endread;begin if S>1:S:=S-1 endend;,,Proc Startwrite;begin when S=

20、1:S:=0 endend; Proc Endwritebegin if S=0:S:=1 endend;Proc Read(B:int;#R:array[1..256] char);begin ReadBlock(B,R){將第B塊中的256個(gè)字符讀入R}end；,,Proc Write(B:int;M:array[1..256] char);begin WriteBlock(B,M){將M中

21、的256個(gè)字符寫入第B塊} end; begin S:=1 end; 變量S的值表明文件所處的狀態(tài)，它的含義如下：S＝0，有一個(gè)寫文件的進(jìn)程占用文件S＝1，沒有進(jìn)程占用文件S＝2，有一個(gè)讀文件的進(jìn)程占用文件……S＝k（≥2）,有k－1個(gè)讀文件的進(jìn)程占用文件。,,顯然，文件在Resource控制下可以同時(shí)為幾個(gè)讀文件的進(jìn)程占用，而最多只可能為一個(gè)寫文件的

22、進(jìn)程占有。一個(gè)進(jìn)程用語 call Resource.startread 或 call Resource.startwrite來占用文件。然后用 call Resource.Read(B,R)或 call Resource.Write(B,M)來讀或?qū)懳募?。最后，?call Resource.Endre

23、ad 或 call Resource.Endwrite來歸還文件。,按上述方法編制的程序不能避免餓死。例如：當(dāng)兩個(gè)進(jìn)程交替地讀文件時(shí)，在一個(gè)進(jìn)程歸還文件前另一個(gè)就調(diào)用了過程Startread，而在一個(gè)進(jìn)程調(diào)用了過程Startread后另一個(gè)才調(diào)用過程Endread，這時(shí)調(diào)用過程Startwrite的進(jìn)程就無法獲得寫文件的權(quán)力。為了避免餓死，上述進(jìn)程可作以下的修改：Process Resouce;S:i

24、nt;Proc Startread;begin When S>=1:S:=S+1 end end;,,Proc Startwritebegin if S>1:S:=2-S|S1:S:= S-1|S<1:S:=S+1 end end; Proc Endwritebegin if S=0:S:=1 endend; ……{以下程序不變},,此時(shí)，變量S除原來含義

25、以外，S＝－k（k>0）表示有k＋1個(gè)進(jìn)程在讀文件，而至少有一個(gè)進(jìn)程在等待寫文件。S＝0表示有一個(gè)進(jìn)程在寫文件或有一個(gè)進(jìn)程在讀文件，而有一個(gè)進(jìn)程在等待寫文件。經(jīng)過上述修改后，只要有進(jìn)程在等待寫文件時(shí)就不再接受進(jìn)程讀文件了。顯然，餓死現(xiàn)象就不會(huì)產(chǎn)生了。,【例4】哲學(xué)家用餐問題,5個(gè)哲學(xué)家圍坐一圓桌。桌上有5把叉子，每人旁邊有兩把。每個(gè)哲學(xué)家不斷地思考和進(jìn)餐。當(dāng)他要進(jìn)餐時(shí)，他必須得到左邊和右邊的叉子才行。當(dāng)他食畢，放下兩叉，從而

26、他的兩鄰者可得到他們的左或右邊的叉子。為了描述這個(gè)問題，引入一個(gè)稱為數(shù)組進(jìn)程的概念。一個(gè)數(shù)組進(jìn)程 Process[i:1…n]表示n個(gè)進(jìn)程。例如 Process Philosopher[i:1…5] 表示5個(gè)進(jìn)程，它們是：,,Process Philosopher[1] Process Philosopher[2] ……

27、Process Philosopher[5] 解決5個(gè)哲學(xué)家用餐問題的程序由6個(gè)進(jìn)程組成。一個(gè)哲學(xué)家的活動(dòng)由一個(gè)進(jìn)程來描述。叉子由一個(gè)稱為Table的進(jìn)程來管理,,Process Philosopher[i:1…5];begin do true: thinking; call Table.Join(i);{第i個(gè)哲學(xué)家要求進(jìn)餐} call Table.Lea

28、ve(i);{第i個(gè)哲學(xué)家食畢} end；end;,,Process Tableeating:array[1…5]Boolean;{第i個(gè)哲學(xué)家在進(jìn)餐時(shí),eating[i]=true}Proc Join(i:int);begin When eating[left(i)]=false and eating[right(i)] =false:eating[i]:=true end

29、 {當(dāng)左右的哲學(xué)家均不在進(jìn)餐時(shí)，即左 右叉都空閑時(shí)，他就可以加入進(jìn)餐} end； Proc Leave(i:int);begin eating[i]:=falseend;,begin j:int; f

30、or j:=1 to 5 do eating[j]:=falseend; 程序中函數(shù)left和right定義如下：Left(i) = i－1 i>1left(i) = 5 i=1right(i) =i+1 i<5right(i) =1 i=5不難驗(yàn)證，采用上述解法不會(huì)產(chǎn)生死鎖，但是可能出現(xiàn)餓死現(xiàn)象。當(dāng)一個(gè)哲學(xué)家的左右二人

31、交替進(jìn)餐時(shí)，他就可能得不到叉而“餓死”。如果修改一下，就可以既避免死鎖又避免餓死。這作為作業(yè)留給同學(xué)課后自己去做。,6.3 分布式進(jìn)程遷移,在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，允許程序或數(shù)據(jù)從一個(gè)結(jié)點(diǎn)遷移到另一個(gè)結(jié)點(diǎn)，在分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，更是允許將一個(gè)進(jìn)程從一個(gè)計(jì)算機(jī)遷移到另一個(gè)計(jì)算機(jī)中。計(jì)算和數(shù)據(jù)的遷移：數(shù)據(jù)遷移（Data Migration）：假如系統(tǒng)A中的用戶欲去訪問系統(tǒng)B中文件的數(shù)據(jù)，可以采用以下兩種方法來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。第一種方法，是將

32、系統(tǒng)B中的整個(gè)文件送到系統(tǒng)A中，,,這樣，凡是系統(tǒng)A中的用戶要訪問該文件時(shí)，都變成了本地訪問。當(dāng)用戶不再需要此文件時(shí)，若文件拷貝已被修改，則必須把已修改過的拷貝送回系統(tǒng)B；若未被修改，便不必將文件回送。如果文件比較大，系統(tǒng)A中用戶用到的文件數(shù)據(jù)又比較少，采用這種來回傳送整個(gè)文件的方法，系統(tǒng)的效率較低。第二種方法，是僅把文件中用戶當(dāng)前要使用的部分從系統(tǒng)B傳送到系統(tǒng)A，若以后用戶又要用到其它部分,再從系統(tǒng)B傳送到系統(tǒng)A。當(dāng)用戶不再需要使用

33、此文件時(shí)，則只需把修改過的部分傳回系統(tǒng)B。Sun公司的網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)NFS 和Microsoft 的NETBU 便使用了這種方法。,計(jì)算遷移（Computation Migration）：在有些情況下，傳送計(jì)算要比傳遞數(shù)據(jù)效率高。例如，有一個(gè)應(yīng)用，它需要訪問多個(gè)駐留在不同系統(tǒng)中的大型文件，以獲得有關(guān)數(shù)據(jù)。此時(shí)，若采用數(shù)據(jù)遷移方式，則需將駐留在不同系統(tǒng)上的所需文件傳送到用戶應(yīng)用所在的系統(tǒng)中。這樣，要傳送的數(shù)據(jù)量相當(dāng)大，可以采計(jì)算遷移來解

34、決這個(gè)問題。計(jì)算遷移可以有多種不同的執(zhí)行方式。1）可以通過RPC調(diào)用不同系統(tǒng)上的例行程序來處理文件，并把處理后的結(jié)果傳給自己；2）也可以發(fā)送多個(gè)消息給各個(gè)駐留了文件的系統(tǒng)，這些機(jī)器上的操作系統(tǒng)將創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程來處理相應(yīng)文件，進(jìn)程處理完畢后再把結(jié)果傳遞回請(qǐng)求進(jìn)程。,,必須注意：在第二種方式中請(qǐng)求進(jìn)程和執(zhí)行請(qǐng)求的進(jìn)程是在不同的機(jī)器上并發(fā)執(zhí)行的。上述兩種方法，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)相當(dāng)少。如果傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)間長(zhǎng)于這段命令的執(zhí)行時(shí)間，則計(jì)算遷

35、移方式更可??；反之，數(shù)據(jù)遷移方式更有效。,進(jìn)程遷移（Process Migration）：進(jìn)程遷移是計(jì)算遷移的一種延伸，當(dāng)一個(gè)新進(jìn)程被啟動(dòng)執(zhí)行后，并不一定始終都在同一處理機(jī)上運(yùn)行，也可以被遷移到另一臺(tái)機(jī)器上繼續(xù)運(yùn)行。引入進(jìn)程遷移的理由是：(1)負(fù)載均衡:分布式系統(tǒng)中，各個(gè)結(jié)點(diǎn)的負(fù)荷經(jīng)常不均勻，此時(shí)，可以通過進(jìn)程遷移的方法來均衡各個(gè)系統(tǒng)的負(fù)荷。把重負(fù)荷系統(tǒng)中的進(jìn)程遷移到輕負(fù)荷的系統(tǒng)中去，以改善系統(tǒng)性能；(2)通信性能:對(duì)于分布在不同系

36、統(tǒng)中，而彼此交互性又很強(qiáng)的一些進(jìn)程，應(yīng)將它們遷移到同一系統(tǒng)中，以減少由于它們之間頻繁地交互而加大通信開銷。類似地，當(dāng)某進(jìn)程在執(zhí)行數(shù)據(jù)分析時(shí)，如果它們所需的文件遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于進(jìn)程，則此時(shí)應(yīng)該把該進(jìn)程遷移到文件所在駐留的系統(tǒng)中去，能進(jìn)一步降低通信開銷；,,,(3) 加速計(jì)算:對(duì)于一個(gè)大型應(yīng)用，如果始終在一臺(tái)處理機(jī)上執(zhí)行，可能要化費(fèi)較多時(shí)間，使作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間延長(zhǎng)。但如果能為該作業(yè)建立多個(gè)進(jìn)程，并把這些進(jìn)程遷移到多臺(tái)處理器上執(zhí)行，會(huì)大大加快該作業(yè)的完成

37、時(shí)間，從而，縮短作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間；(4)特殊功能和資源的使用:通過進(jìn)程遷移來利用特殊結(jié)點(diǎn)上的硬件或軟件功能或資源。,,此外，在分布式系統(tǒng)中，如果某個(gè)系統(tǒng)發(fā)生了故障，而該系統(tǒng)中的進(jìn)程又希望繼續(xù)下去，則分布式操作系統(tǒng)可以把這些進(jìn)程遷移到其它系統(tǒng)中去運(yùn)行，提高了系統(tǒng)的可用性。為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)程遷移，在分布式系統(tǒng)中必須建立相應(yīng)的進(jìn)程遷移機(jī)制，主要負(fù)責(zé)解決(1)由誰來啟動(dòng)進(jìn)程遷移？(2)如何進(jìn)行進(jìn)程遷移？(3)如何處理未完成的信號(hào)和消息等問題。

38、,進(jìn)程遷移的啟動(dòng)取決于進(jìn)程遷移機(jī)制的目標(biāo)，如果目標(biāo)是平衡負(fù)載，則由系統(tǒng)中的監(jiān)視模塊負(fù)責(zé)在適當(dāng)時(shí)刻進(jìn)行進(jìn)程遷移。在分布式系統(tǒng)中配置了系統(tǒng)負(fù)載監(jiān)視模塊，設(shè)定其中一個(gè)結(jié)點(diǎn)上的監(jiān)視模塊為主模塊。主模塊定時(shí)地與各系統(tǒng)的監(jiān)視模塊交互有關(guān)系統(tǒng)負(fù)荷情況的信息。一旦發(fā)現(xiàn)有些系統(tǒng)忙碌，而有些系統(tǒng)空閑時(shí)，主模塊便可啟動(dòng)進(jìn)程遷移，向負(fù)載沉重的系統(tǒng)發(fā)出命令，讓其把若干進(jìn)程遷移到負(fù)載輕的系統(tǒng)中去。當(dāng)然，這對(duì)用戶是透明的，所有進(jìn)程遷移工作都由系統(tǒng)完成。類似

39、地，如果進(jìn)程遷移是為了其它目標(biāo)，則分布式系統(tǒng)中的其它相應(yīng)部分成為進(jìn)程遷移的啟動(dòng)者。,,在進(jìn)程進(jìn)行遷移時(shí)，應(yīng)將系統(tǒng)中已遷移進(jìn)程撤消，在目標(biāo)系統(tǒng)中建立一個(gè)相同的新進(jìn)程，因?yàn)檫@是進(jìn)程的遷移而不是進(jìn)程的復(fù)制。進(jìn)程遷移時(shí)，所遷移的是進(jìn)程映象，包括進(jìn)程控制塊、程序、數(shù)據(jù)和棧。此外，被遷移進(jìn)程與其他進(jìn)程之間的關(guān)聯(lián)應(yīng)作相應(yīng)修改。進(jìn)程遷移的過程并不復(fù)雜，但需要花費(fèi)一定的通信開銷，困難在于進(jìn)程地址空間和已經(jīng)打開的文件。,,由于現(xiàn)代操作系統(tǒng)均采用虛擬存

40、儲(chǔ)技術(shù)，對(duì)于進(jìn)程地址空間可使用如下兩種辦法：一是傳送整個(gè)地址空間，把一個(gè)進(jìn)程的所有映象全部從源系統(tǒng)傳遞到目標(biāo)系統(tǒng)，這種方法簡(jiǎn)單，但當(dāng)?shù)刂房臻g很大，且進(jìn)程只需要用到一部分程序和數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)造成浪費(fèi)；二是僅傳送內(nèi)存中的且已修改了的那部分地址空間，若程序運(yùn)行時(shí)還需要附加的虛存空間部分信息，則可以通過請(qǐng)求方式予以傳送。這樣，所傳送的數(shù)據(jù)量是最少的，但源系統(tǒng)中仍然必須保存被遷移進(jìn)程的數(shù)據(jù)及相關(guān)信息，源系統(tǒng)并未從對(duì)該進(jìn)程的管理中解脫出來。,,,

41、三是預(yù)先復(fù)制，進(jìn)程繼續(xù)在原結(jié)點(diǎn)上執(zhí)行，而地址空間被復(fù)制到目標(biāo)結(jié)點(diǎn)上，由于原結(jié)點(diǎn)上的某些地址空間內(nèi)容又被修改過，所以，需要有二次遷移，這種方法能減少進(jìn)程被凍結(jié)的時(shí)間。如果被遷移的進(jìn)程還打開了源系統(tǒng)中的某些文件，可用兩種方法來處理，一種方法是將已打開的文件隨進(jìn)程一起遷移，這里存在的問題是：進(jìn)程有可能僅僅臨時(shí)遷移過去，返回時(shí)才需要訪問該文件；第二種方法是暫時(shí)不遷移文件，僅當(dāng)遷移后的進(jìn)程又提出對(duì)該文件的訪問要求時(shí)，再進(jìn)行遷移。如果文件

42、被多個(gè)分布式進(jìn)程所共享，則需要維護(hù)對(duì)文件的分布式訪問，而不必遷移。,在一個(gè)進(jìn)程由源系統(tǒng)向目標(biāo)系統(tǒng)遷移期間，可能會(huì)有其它進(jìn)程繼續(xù)向源系統(tǒng)中已遷移進(jìn)程的進(jìn)程發(fā)來消息或信號(hào)，這時(shí)應(yīng)如何處理？一種可行的方法是在源系統(tǒng)中提供一種機(jī)構(gòu)，用于暫時(shí)保存這類信息，還需保存被遷移進(jìn)程所在目標(biāo)系統(tǒng)的新地址，當(dāng)被遷移進(jìn)程已在目標(biāo)系統(tǒng)中被建成新進(jìn)程后，源系統(tǒng)便可將已收到的相關(guān)信息轉(zhuǎn)發(fā)至目標(biāo)系統(tǒng)。,,,IBM的AIX是一種分布式UNIX操作系統(tǒng)，它提供了一種實(shí)用

43、的進(jìn)程遷移機(jī)制。進(jìn)程遷移的步驟如下：（1）當(dāng)進(jìn)程決定遷移自身時(shí)，它先選擇一個(gè)目標(biāo)機(jī)，發(fā)送一個(gè)遠(yuǎn)程執(zhí)行任務(wù)的消息，該消息運(yùn)載了進(jìn)程映象及打開文件的部分信息；（2）在接收端，內(nèi)核服務(wù)進(jìn)程生成一個(gè)子進(jìn)程，將這些信息交給它；（3）這個(gè)新進(jìn)程收集完成其操作所需的環(huán)境、數(shù)據(jù)、變量和棧信息。如果它是“臟”的就復(fù)制程序文件；如果是“干凈”的，則請(qǐng)求從全局文件系統(tǒng)中調(diào)頁。（4）遷移完成后發(fā)消息通知源進(jìn)程，源進(jìn)程就發(fā)一個(gè)最后完成消息給新進(jìn)程，然后刪