现代操作系统-多处理机系统（分布式）

多处理机系统：主要是为了提高计算能力，满足对一些工业问题的计算，比如天气预测，围绕机翼的气流建模，世界经济模拟等。主要有三种模型：

分别是

1.共享存储器多处理机

2.消息传递多计算机

3.广域分布式系统

现代操作系统-多处理机系统（分布式）

对于第一种，所有cpu通过一个共享存储器通信。

第二种是许多cpu-存储器通过某种高速互联网网络连接在一起，每个存储器局部对应一个CPU，且只能被该CPU访问。这些CPU通过互联网发送消息通信。这种模型更容易构建，但是编程比较困难。

第三种所有计算机系统通过一个广域网连接起来，构造一个分布式系统。

下表是三种多处理机系统的比较

接下来详细描述这三种模型。

一.多处理机

1.1 多处理机硬件

有些多处理机的每个存储器的速度是一样快的，这些机器称为UMA（统一存储器访问），相反，NUMA（非一致存储器访问）多处理机就没有这种特性。

a.基于总线的UMA多处理机体系结构

b.使用交叉开关的UMA多处理机

c.使用多级交换网络的UMA多处理机

d.NUMA处理机

e.多核芯片：将多个cpu放在同一芯片上（同一小硅片）。

二.多计算机

多处理机的缺点，构造困难，造价高昂。而多计算机容易构造，因为核心部件就是一台配有高性能网络接口卡的pc，用来连接多个计算机。

多计算机调度

每个节点都有自己的存储器和进程，因此可以应用任何本地调度算法。

负载平衡

一旦一个进程被指定给了某个计算节点，就不再有什么可控制的，因此哪个进程被指定给哪个节点的决策是很重要的。这与多处理机系统相反，在多处理机系统中所有进程都在同一个存储器上，可以随意调度到任何CPU上运行，因此值得考察怎样以有效的方式把进程分配到各个节点上。这种算法就是负载均衡

1.图论确定算法

进程对于CPU和存储器的需求是已知的，然后以最小的网络流量完成进程的分配工作。

2.发送者发起的分布式启发算法

当进程创建时，就运行在创建它的节点上，除非节点过载，然后会随机选择另一个节点并询问其负载情况，若该节点负载较低，则将新的进程送到该节点上。若负载较高，则寻找新的节点，若到最后所有节点负载都很大，则继续运行在本节点上。

3.接受者发起的分布式启发算法

只要有一个进程结束，系统检查是否有足够的工作可做，若没有，则随机选择某台机器并要求它提供工作。

算法的优点在于：在关键时刻，不会对系统增加额外的负担。上一个算法会在机器负载很大时，做了大量的探查工作，增加负载，而接受者发起算法，则不会这样，只会在工作少也就是负载小时，进行探查。

分布式系统

与多计算机相比，也是具有独立的CPU和存储，但是耦合度更为松散，分布式系统的节点可能分布在全世界范围，而多计算机只是分布在一个房间中。而且多计算机节点运行同样的操作系统，共享一个文件系统。而分布式系统则可以运行不同的操作系统和文件系统。

分布式面对不同硬件和操作系统实现某种统一管理的途径是，在操作系统顶部添加一层软件，称为中间件，如下图所示：

现代操作系统-多处理机系统（分布式）

从某种意义上说，中间件就像分布式系统的操作系统。