分布式计算与资源调度教学课件.ppt

分布式计算与资源调度

课程简介本课程将带您深入了解分布式计算与资源调度的世界。我们将从分布式系统的基本概念出发，逐步探索其架构、资源调度算法、分布式计算模型、存储系统以及数据库。此外，我们还将重点关注分布式锁、事务处理、容错性、安全性以及性能优化等关键方面。通过理论学习与实践案例相结合的方式，帮助您全面掌握分布式计算与资源调度的核心技术，为未来的职业发展奠定坚实基础。1分布式系统基础了解分布式系统的定义、特点、优势与挑战。2资源调度算法与策略掌握常见的资源调度算法及其适用场景。3分布式计算模型与存储熟悉MapReduce、Spark等计算模型以及HDFS等存储系统。容错性与安全性

分布式系统概述分布式系统是一种由多台计算机组成的系统，这些计算机通过网络连接，协同工作以完成共同的任务。与传统的集中式系统不同，分布式系统具有更高的可扩展性、可靠性和灵活性。然而，分布式系统也面临着诸多挑战，如数据一致性、网络延迟以及故障处理等。本节将深入探讨分布式系统的基本概念，为后续章节的学习奠定基础。定义多台计算机通过网络协同工作。特点可扩展、可靠、灵活。挑战数据一致性、网络延迟、故障处理。

分布式系统的定义与特点分布式系统是指在多台计算机上运行，通过网络进行通信和协调，以实现共同目标的系统。其核心特点包括：分布性（组件分布在不同节点）、并发性（多个组件同时执行）、缺乏全局时钟（难以精确同步）以及故障独立性（一个节点的故障不影响其他节点）。这些特点使得分布式系统在处理大规模数据和高并发请求时具有显著优势，但也带来了复杂性。分布性组件分布在不同节点。并发性多个组件同时执行。缺乏全局时钟难以精确同步。故障独立性一个节点的故障不影响其他节点。

分布式系统的优势与挑战分布式系统凭借其卓越的可扩展性和高可用性，成为现代互联网应用的首选架构。然而，它也面临着诸多挑战。其优势在于能够处理大规模数据和高并发请求，并通过冗余备份提高系统的可靠性。而其挑战则包括数据一致性维护、复杂的故障处理、以及网络延迟带来的性能瓶颈。因此，在设计和部署分布式系统时，需要充分权衡这些优势与挑战。1可扩展性轻松应对业务增长。2高可用性保障系统持续运行。3数据一致性维护数据的一致性是难题。4故障处理复杂的故障诊断与恢复。

分布式系统架构分布式系统架构是构建分布式系统的蓝图，它定义了系统的组件、它们之间的交互方式以及系统整体的组织结构。常见的分布式系统架构包括：客户机/服务器架构、对等网络架构和基于云的架构。每种架构都有其独特的优缺点，适用于不同的应用场景。选择合适的架构是构建高效、可靠的分布式系统的关键。客户机/服务器集中式服务器提供服务。对等网络节点之间直接交互。基于云利用云平台提供的服务。

客户机/服务器架构客户机/服务器架构是一种经典的分布式系统架构，其中客户机负责发送请求，而服务器负责处理请求并返回结果。这种架构的优点是易于管理和维护，但缺点是服务器容易成为性能瓶颈。常见的应用场景包括Web应用、数据库系统等。为了提高服务器的性能，可以采用负载均衡、缓存等技术。客户机发送请求1服务器处理请求2服务器返回结果3

对等网络架构对等网络（P2P）架构是一种去中心化的分布式系统架构，其中每个节点都具有相同的地位，可以直接与其他节点进行通信和共享资源。这种架构的优点是具有良好的可扩展性和鲁棒性，但缺点是难以管理和控制。常见的应用场景包括文件共享、即时通讯等。为了提高P2P网络的效率和安全性，可以采用DHT、NAT穿透等技术。1高可扩展性2鲁棒性3去中心化

基于云的架构基于云的架构是一种利用云计算平台提供的各种服务（如计算、存储、数据库等）构建分布式系统的架构。这种架构的优点是降低了运维成本，提高了系统的灵活性和可扩展性。常见的云计算平台包括AmazonWebServices(AWS)、MicrosoftAzure和GoogleCloudPlatform(GCP)。在选择云计算平台时，需要考虑成本、性能、安全性以及服务支持等因素。3云平台AWS,Azure,GCP∞可扩展性弹性伸缩，按需使用$成本降低运维成本

资源调度概述资源调度是指在分布式系统中，将可用的计算、存储和网络资源分配给不同的任务或应用程序，以实现最佳的系统性能和资源利用率。资源调度是分布式系统中的一个核心问题，它直接影响着系统的效率、稳定性和可扩展性。本节将介绍资源调度的基本概念和目标，为后续章节的学习奠定基础。计算资源CPU、内存等存储资源磁盘、SSD等网络资源带宽、延迟等

资源调度的重要性资源调度在分布式系统中扮演着至关重要的角色。它直接影响着系统的性能、效率和稳定性。合理的资源调度可以最大限度地利用系统资源，缩短任务的完成时间，提高系统的吞吐量，并确保各个任务之间的公平性。反之，不合理的资源调度会导