什么是分布式計算機網絡

分布式計算機網絡由多個相互連接在一起的客戶機和服務器組成，并且其中的任一系統都可能與另一個系統進行通信。在這種網絡中，不存在一個處理和控制中心，網絡中任一結點都至少和另外兩個結點相連接，信息從一個結點到達另一結點時，可能有多條路徑。同時，網絡中各個結點均以平等地位相互協調工作和交換信息，并可共同完成一個大型任務。分組交換網、網狀形網屬于分布式網絡。這種網具有信息處理的分布性、可靠性、可擴充性及靈活性等一系列優點。因此，它是網絡發展的方向。

分布式系統的平臺已經成為一個鏈接某個組織的各個工作組、部門、分支機構和各個分部的企業網絡。數據不是在一臺服務器上，而是在許多臺服務器上；這些服務器可能位于多個不同的地理區域，并用WAN鏈路相連接。

圖D-26說明了從昂貴的集中式系統向可大批量安裝的低成本的分布式系統發展的趨勢。在20世紀80年代末、90年代初，分布式系統由數量龐大的桌面計算機組成，而如今，因特網和Web技術已經大大擴展了分布式系統的概念。根據3Com論文的說法，Web是一個“大規模分布的系統集合”，它由數不勝數的節點組成，這些節點范圍從服務器到便攜式計算機和無線PDA，更不用說那些無需人工干預基本上就能夠彼此對話的嵌入式系統了。

分布式計算是一門計算機科學，它研究如何把一個需要非常巨大的計算能力才能解決的問題分成許多小的部分，然后把這些部分分配給許多計算機進行處理，最后把這些計算結果綜合起來得到最終的結果。

由IBM的Simon Phipps撰寫的一篇論文探討了分布式計算系統是如何消除在該計算環境中的依賴性的，如下所述：

?TCP/IP提供了一個網絡無關的傳輸層。

?Web客戶機和服務器消除了對平臺和操作系統的依賴性。

?組件軟件(Java、ActiveX)消除了與購買和安裝軟件相關的爭論。

?XML使數據獨立于軟件。

用Web技術構建的網絡(如內聯網和因特網)是真正的高級分布式計算網絡。Web技術為分布式計算添加了一個新的維度。Web服務器為具有Web瀏覽器的任何一臺客戶機提供了通用的訪問方法。計算平臺和操作系統的類型變得無關緊要，而無限制的通信和信息交換卻占據了主導地位。

最近的分布式計算項目已經被用于使用世界各地成千上萬位志愿者的計算機的閑置計算能力，通過因特網，您可以分析來自外太空的電訊號，尋找隱蔽的黑洞，并探索可能存在的外星智慧生命；您可以尋找超過1000萬位數字的梅森質數；您也可以尋找并發現對抗艾滋病病毒的更為有效的藥物。這些項目都很龐大，需要驚人的計算量，僅僅由單個的電腦或是個人在一個能讓人接受的時間內計算完成是決不可能的。

分布式環境具有一些很有趣的特征。它利用了客戶機/服務器計算技術和多層體系結構。它可將處理工作分布在多個不很昂貴的系統上，從而減輕了服務器處理許多任務的工作量。數據可以通過有線或無線網絡從許多不同的站點上進行訪問。可以將數據復制到其他系統以提供容錯功能，并使其更接近于用戶。對數據進行分布可以使數據免遭本地災害的破壞。

分布式環境需要下列組件：

?支持多供應商產品和通信協議的網絡平臺。TCP/IP成為實際使用的標準協議。

?用于在客戶機和服務器之間交換信息的應用程序接口，如RPC(遠程過程調用)、消息傳遞系統或Web協議。

?用來跟蹤資源和信息及其所處位置的目錄命名服務。

?可支持分區和復制以便對數據進行分布并確保數據的可用性、可靠性和保護的文件系統和數據庫。

?用于使信息更接近于用戶并使通過遠距離鏈路傳輸信息所需時間最小化的高速緩存方案。

?安全功能(如身份驗證和授權)以及不同位置的系統之間的信任關系。

如前所述，Web是最基本的分布式計算機系統。您可以訪問全世界的Web服務器，這些服務器提供了近乎無限的豐富內容。您可以利用目錄服務來查找站點。搜索引擎對整個Web上的信息進行分類，并使您可以對其進行查詢。高速緩存技術和“內容分布”正在使信息與用戶的距離越來越近。

大規模分布系統

3Com有一篇論文，名為“Massively Distributed Systems”，是由Dan Nessett撰寫的。該論文談到了從高成本的集中式系統向低成本分布式的高單元容量的產品發展的趨勢，向大規模分布的系統發展的趨勢，這些大規模分布系統無處不在并且其運行常常超出人們的正常的知識范圍。對于那些想了解分布式計算發展趨勢的人們，建議最好閱讀一下這篇論文。

Nessett探討了兩種分布式處理方法。一種方法是將數據移到邊緣處理器，正如Web和基于Web的文件系統那樣。另一種方法是先有處理過程再接收數據，正如活動聯網和Java應用小程序那樣(如對象在分布式系統中移動，同時攜帶代碼和數據)。如果對象主要包含數據，則它會更接近于再進行處理。如果對象主要包含代碼，則它更接近于先有處理過程再接收數據。然而，另一種方法是利用瘦客戶機，這種方法是用戶在與服務器連接的圖形終端進行工作，這些服務器執行所有處理工作并存儲用戶的數據。

萬維網是由歐洲粒子物理實驗室(CERN)研制的基于Internet的信息服務系統。WWW以超文本技術為基礎，用面向文件的閱覽方式替代通常的菜單的列表方式，提供具有一定格式的文本、圖形、聲音、動畫等。它是一個充滿著對象的大規模分布的系統，其中各個Web站點所包含的文檔都同時包含有對象和對其他對象的索引。

Nessett談到了要使大規模分布的對象呈現給缺乏技術的用戶為何需要新的接口。一個例子是在用戶可瀏覽的虛擬空間中表示這些對象，就好像在三維世界中漫游一樣。

分布式和并行處理

分布式計算技術的一個方面是能夠在多臺計算機上并行運行若干個程序。以分布式計算技術為基礎，基于構件的系統體系結構將逐漸取代模塊化的系統體系結構。現在主要有兩種分布式計算技術的標準，一個是以OMG組織為核心的CORBA標準，另一個是以微軟為代表的基于DCOM的ActiveX標準。近年來，OMG組織在CORBA 標準的制定和推廣方面付出了巨大的努力，同時許多CORBA標準的產品也在逐漸成熟和發展；同時由于微軟在操作系統方面的絕對統治地位，ActiveX標準在Windows系列平臺上顯得更加實用，相應的工具也更加成熟。

分布式并行處理技術是最適合于在通過LAN或因特網連接的計算機之間發生的多道處理技術；而專用并行處理則是最適合于在本地通過高速接口掛接的系統上發生的多道處理技術。

多個計算機系統間的分布式并行處理需要有一個權威性的調度程序，用來決定何時何地運行程序的一些部分。任務分布可以實時進行，也可以按比較緩和的任務安排來進行。例如，分布式處理已經在破譯加密消息上得以使用。Distributed.net項目就是雇用數千名用戶和他們的計算機來破譯密碼的。用戶收到一個小程序，該程序可與Distributed.net的主系統進行通信，該系統向用戶分布要解決的部分問題。當用戶的計算機空閑時該程序即會運行。然后在完成后將其結果返回給主計算機。最后，主計算機對所有計算機提交的全部結果進行編譯。Distributed.net宣稱，它的用戶網擁有“世界上最快的計算機”。

HTC(高吞吐量計算)環境是由許多工作站組成的大集合環境，通常稱之為“網格環境”。Globus項目就是一個HTC項目，它可以幫助科研人員利用工作站和超級計算機池中的空閑周期。這一系統是以Condor為基礎的，Condor是一個經過證實的系統，已經在控制LAN上的空閑工作站時間上得以應用。