分布式系统与WEB服务(3).ppt

第五章分布式系统文件共享5.1共享文件的语义
两个以上的用户共享同一个文件时，会产生多种情况，从而产生不同的语义．故文件服务时必须精确定义服务的读写语义。
一.UNIX语义(时间顺序)
对于单处理机而言，在UNIX系统中，其读操作的语义是，读取的结果是它前面最近一次写操作形成的结果。写操作的语义是，若先后连续有两个写操作，则文件结果决定于后面的写操作。因此，最后形成的语义是严格意义下的时间序操作。
在对分布式文件系统中的文件进行读操作时，能看到以前所有对该文件执行写操作的效果。特别是，客户对于已打开文件的写操作可立即为其它打开此文件的客户所见。客户可共享文件当前位置的指针。这样，一个客户将指针向前推进时将影响所有共享客户的视图。
此种语义的特点是易于理解和实现。
二.会话语义
对于打开文件的写操作可以立即为本地客户所见，远程的客户也同时打开该文件，但却不可见。一旦文件关闭，对此文件所作的修改仅为后面进行的操作所见，该文件已经打开的各副本不表现这些修改.三.不可改变文件语义
一但文件为共享文件，则所有用户均不能再修改它。这里的不可改变有两个含义：一是其名字不可再变；二是其内容不可改变。这样，不可改变的文件的名字代表该文件的固定内容，而不再是信息存储机制。这一语义非常简单，易于实现，但应用起来，很不灵活．
四.事务语义
用户若要访问一个文件或了组文件，首先要执行一个启动事务的操作,表示下面的操作必须独立执行，然后对文件进行读写操作，当工作完成后，再执行一个结束事务的操作。其关键特性是,保证事务期间的所有文件操作按序执行，而不受其它用户的干扰，也就是说，在事务内部严格具有UNIX语义、显然，事务语义是一种比较实用的文件语义。事务的完成要求一个客户机与一个或几个服务器进行协作。5．2原子事务
在分布式系统中，原子事物又简称事物，事务实际上就是一组逻辑上连续执行的操作，其具有动态性，有三种状态：
①提交事务中的文件数据项的修改永久保存
②中止由于同其他事务冲突或硬件故障导致事务中止
③临时事务执行中的存在的临时状态5.2.1事务的特性
事务具有以下四个特性,简称ACID特性
①原子性(Atomic):即事务的作用要么完整，要么没有。
②一致性(Consistent)：事务处理不影响系统中的不变性：意思是，当系统具有某种不变特性需要保持时，在事务执行前后该不变性一定要保持。例如，银行业务系统中有一个关键的不变特性是“金钱不灭”，经过内部任何转帐之后，银行的总钱数是不变的。
③孤立性(Isolated)：并发的事务不会相互影响，多个事务处理可并发执行，其结果和各事务处理串行执行结果一样，也叫串行等价性。
三个事务A、B、C被三个独立的进程同时执行,若顺序执行其结果为1、2或3
BEGIN_TRANSACTIONABEGIN_TRANSACTIONBBEGIN_TRANSACTIONC
X=0;X=0;X=0;
X=X+1;X=X+2;X=X+3;
END_TRANSACTIONEND_TRANSACTIONEND_TRANSACTION
时间
④持久性(Durable)：如果事务处理成功完成、则结果将永不消失，除非发生硬故障。
5.2.2事务需求
银行服务的例子5．3并发控制
并发控制的主要目标是满足事务处理的一致性(串行等价性),最早的方法:
A.某一时刻只允许执行一个事务
B在启动多个事物操作之前先检查是否满足一致性
缺点:
解决的不好.为弥补不足.提出下面三种方法.5.3.1加锁
当某一事务访问一共享数据项时，由服务器对该数据项加锁，当完成访问时，再由服务器开锁，以便于其它事务访问。在上锁期间，只有锁定该数据项的事务才能对其访问，这样就保证了在某一时刻访问数据进程的唯一性和确定性。
一.基本原理
一个锁可由三都分组成：
①一个二值逻辑变量，用以指示上锁／开锁；
②一个类似于信号灯的条件变量；
③访问该锁的宿主事务标识符实现上锁机制时，需要注意锁的粒度。粒度是指被加锁的数据项的大小，粒度越细，则并行度越高，反之，并行度越低。对整个文件加锁是一种极端情况，这时候，事务串行执行。在下面的讨论中，上锁一般施加于文件中的数据项上。
锁定机制是分两个阶段进行的。一个事务在工作过程中，可分为“生长”和“消亡”两个阶段。生长阶段需要上锁，消亡阶段需要开锁，这就是两阶段锁定机制。在生长阶段，事务处于临时状态，其临时数据不为其它事务所见。在消亡阶段，临时数据要变成永久数据，为了保持事务的特性，必须在事务关闭的最后，才能开锁。二、几种加锁方案
1．最简单的加锁方法
在这种方案中，文件服务器对客户事务访问的每一个数据项加锁，而在事务完成(或中止)时打开所有的锁，当另一事务试图访问已上锁的数据项时，它必须等待到开锁为止。
2.读／写锁方案
由于简单锁定机制不