分散式系統 Distributed Systems_Chapter 01: Introduction_Week1筆記_part3

Three types of distributed systems

• High performance distributed computing systems(高效能分散式計算系統)
  Ex:Parallel computing
• Distributed information systems(分散式資訊系統)
• Distributed systems for pervasive computing(普及運算的分散式系統)

Parallel computing

• Multiprocessor（多處理器系統）
  在同一台電腦中，安裝多個處理器（CPU），共享同一個記憶體與 I/O 系統。
• Multicore（多核心處理器）
  屬於「Private memory架構」，單一處理器晶片內含多個運算核心，每個核心能獨立執行指令。
• Multicomputer（多電腦系統）
  屬於「分散式記憶體架構」，多台獨立電腦（節點）透過網路連接，協同完成任務。

Grid Computing（網格運算）架構

為了促進協作，運算通常使用虛擬組織(virtual organizations)。可理解為是一組使用者ID的集合，用來進行資源分配的授權。

特徵

• 異質性（Heterogeneous）：節點來自不同硬體、軟體平台。
• 跨組織（Dispersed across several organizations）：資源分布於多個管理領域。
• 廣域網路（Wide-area network）：容易跨越 WAN 進行協作。

Grid Computing 的4層架構各自組成(由下Laryer1至上Layer4)

L1.Fabric:Provides interfaces to local resources 提供本地資源的介面

L2.Connectivity:Communication/transaction protocols 通訊與交易協定

L2.Resource: Manages a single resource 管理單一資源

L3.Collective:Handles access to multiple resources or protocols

提供資源發現(discovery)、排程(scheduling)、複製(replication)等功能

L4.Application: Contains actual grid applications in a single organization.

在單一組織內運行的網格應用程式

Cloud computing四層架構(由下至上)

• 硬體 (Hardware)： 處理器、路由器、電力與冷卻系統。這些通常是客戶看不到的部分。
  
  
• 基礎設施 (Infrastructure / IaaS)： 透過虛擬化技術來部署，重點在於分配與管理虛擬儲存裝置與虛擬伺服器。
  IaaS 是一種雲端解決方案，企業可用來租用伺服器以進行儲存與運算應用。
  IaaS 讓組織能將資料儲存並在遠端託管的基礎設施上執行軟體，而不必擔心其維護與操作。 取而代之的是，使用者組織只需支付相對低廉、具彈性的定期訂閱費用，費用通常依照所消耗的伺服器資源數量而定。
  
  
• 平台 (Platform / PaaS)： 提供更高層級的抽象化資源，例如儲存與開發環境。 企業使用 PaaS 來存取完整的雲端開發與部署環境。 PaaS 允許使用者存取各種應用程式交付所需的資源，從簡單的雲端存取應用，到複雜的企業級雲端應用程式皆涵蓋其中。
  
  
• 應用程式 (Application / SaaS)： 實際的應用軟體，例如辦公套件（文字處理器、試算表應用程式、簡報應用程式）。 可類比為作業系統隨附的應用程式套件。

企業應用整合（Enterprise Application Integration, EAI）

隨著組織內部導入越來越多的網路化應用程式，如何讓這些系統彼此協同運作成為一大挑戰。雖然應用程式數量龐多，但要實現互通與整合卻往往困難重重，導致組織在推動資訊化時面臨相當的痛點。

網路化應用程式 : 指運行在伺服器上並將其服務提供給遠端用戶端的應用。
最基本的整合方式，是由用戶端同時向不同的應用程式發送請求，再收集各自的回應，最後將結果整合後呈現給使用者。

下一步的發展，則是讓應用程式之間能夠直接進行溝通，進而形成所謂的企業應用整合（Enterprise Application Integration, EAI）。

EAI常見的應用問題

(nested) transactions 朝狀交易，可能要搭配TPM(Transaction Processing Monitor)做協調管理。

交易的四大特性（ACID）

• Atomic(原子性): 對外界而言，交易是不可分割的整體，要嘛全部完成，要嘛完全不執行。
• Consistent(一致性):交易執行不會破壞系統的完整性約束，確保資料在交易前後都維持一致狀態。
• Isolated(隔離性): 多個交易同時執行時，彼此不會互相干擾，彷彿各自獨立進行。
• Durable(持久性): 一旦交易提交，所做的變更就是永久性的，即使系統發生故障也不會遺失。

Middleware and EAI

• 遠端程序呼叫 (Remote Procedure Call, RPC)
  像呼叫本地端函式一樣，將請求打包成訊息送出，伺服器處理後再透過訊息回傳結果，最後以函式回傳值的形式交給呼叫端。
• 遠端方法呼叫 (Remote Method Invocation, RMI)
  與 RPC 類似，但操作的單位是「物件」而非「函式」。
• 訊息導向中介軟體 (Message Oriented Middleware, MOM)
  解決 RPC 與 RMI 的限制。訊息不是直接送到特定應用，而是發佈到邏輯聯絡點，再由系統轉發給訂閱該訊息的應用程式。

RPC、RMI 共通點都是呼叫端與被呼叫端在通訊前必須先建立好設定，才能進行通訊。應用之間的耦合度較高。

Distributed pervasive(無所不在) systems

新的下一代分散式系統，其節點通常體積小、可移動，並且常常嵌入在更大的系統之中。這類系統的一大特徵是能自然地融入使用者的環境之中。

Three (overlapping) subtypes

1.Ubiquitous Computing Systems(普適運算系統) 

無所不在、持續存在。系統與使用者之間保持持續互動，幾乎隨時隨地都在背景中運作。

2.Mobile Computing Systems(行動運算系統)

例如智慧型手機、平板電腦、筆電，讓使用者能隨時隨地存取服務。

3.Sensor (and actuator) networks(感測器（與致動器）網路 )

透過大量感測器收集資料，並由致動器進行回應或控制，例如智慧家庭、智慧城市、環境監測系統。