2022年操作系统精髓与设计原理-第章分布式进程管理 .pdf

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1、第 15 章分布式进程管理复习题：15.1、讨论实现进程迁移的原因。答：负载共享 ：通过将进程从负载较重的系统迁移到负载较轻的系统，负载就会得到平衡， 从而提高整体性能。通信性能 ：可以将交互密集的多个进程移动到同一节点上， 以减少因为它们之间的交互而带来的通信开销。同样， 当一个进程在某些文件或某组文件上执行数据分析，且文件的大小比进程要大很多时，将该进程移动到数据端也许是更有利的。可用性 ：需要长时间运行的进程，在得到错误的预先通知时，或者在预定的关机时间之前，为了能够存活下来，可能需要迁移到其他机器中。如果操作系统提供了这样的通知，则那些需要继续运行的进程可以迁移到另一个系统上，或者保证

2、在稍后的某个时间在当前系统上能重新启动。 特殊功能的使用：进程的迁移可以充分利用特定节点上独特的硬件或软件功能。15.2、在进程迁移过程中，进程地址空间是如何处理的？答：下列策略可能被采用：Eager（all） ：在迁移时转移整个地址空间。预先复制（precopy） ：进程继续在源节点上执行，而地址空间已经复制到了目标节点上。在预先复制的过程中，源节点上的某些页有可能又被修改，这些页必须被复制第二次。 Eager（ dirty） ：仅仅转移那些位于主存中且已被修改了的地址空间的页。虚 地 址 空 间 的 所 有 其 他 块 将 在 需 要 时 才 转 移 。 基 于 引 用 的 复 制（cop

3、y-on-reference） ：这是 Eager（dirty ）的变体，只有在引用某页时，该页才被取入。 刷新（ flushing） ：通过把脏页写回磁盘，该进程的页可以从源机器的主存中清除。 这样， 在需要时可以从磁盘访问到页，而不是从源节点的存储器中访问。15.3、抢占式和非抢占式进程迁移的动机是什么？答：非抢占式进程迁移对于负载平衡是很有用的，它的优点是能够避免全面性进程迁移的开销，缺点是该方法对于负载分布的突然变化反应不佳。15.4、为什么不可能确定真正的全局状态？答：因为系统之间的通信延迟，不可能在系统范围内维护一个所有系统都随时可用的时钟。 而且， 维护一个中央时钟并让所有本地时

4、钟与之保持精确同步，这在技术上也是不现实的，因为经过一段时间后，在各个本地时钟之间就会产生一些偏差，这将导致同步的丢失。15.5、集中式算法和分布式算法所实行的分布式互斥有何区别？答：在完全集中式算法中，一个节点被指定为控制节点，它控制对所有共享对象的访问。当任何进程请求对一个临界资源进行访问时，就向本地资源控制进程发送一个请求， 这个进程接着向控制节点发送一条请求消息，当共享对象可用时，将返回一条许可消息。 当进程结束使用资源后，向控制节点发送一条释放消息。在分布式算法 中，互斥算法涉及到每个离散的实体之间的同步合作。15.6、定义两种类型的分布式死锁。答：在资源分配中产生的死锁以及由于消息

5、通信而产生的死锁。习题：15.1、15.1 节中的“进程迁移机制”小节描述了刷新策略。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - a.从源端的观点来看，刷新像哪一种其他策略？b.从目标端的观点来看，刷新像哪一种其他策略？答案： a. Eager（dirty ） ：仅仅转移那些位于主存中且已被修改了的地址空间的页。虚地址空间的所有其他块将在需要时才转移。b. 基于引用的复制（copy-on-reference） ：这是 Eag

6、er（dirty ）的变体，只有在引用某页时，该页才被取入。15.2、图 15.9 声称所有4 个进程将顺序a，q 分派给两条信息，即使 q在 a 之前到达 P3。分析该算法以证明该声明的真实性。答案：进程P1 开始时时钟的值为0。为了传送消息a，它将时钟加1 并发送（ a，1，1） ，第一个数字值是时间戳，第二个是站点标识。同样的，进程P4 也将自己的时钟加1 并发送（ q，1， 4） 。这两个消息被第三个站点接受到。a 和 q 具有相同的时间戳，但是P1 的数字标识符要小于P4 的数字标识符（14） 。因此，所有4 个进程将顺序 a，q分派给两条信息。15.3、对 Lamport 算法，有

7、Pi可以保存它自己的一个Reply 消息的传输的情况存在吗？答案：如果Pi已经发出一个请求消息但还没有收到相对应的释放信息，Pi可以保存它自己的一个 Reply 消息的传输。15.4、对于 RICA81 的互斥算法：a.证明它实现了互斥。b.如果各消息没有按照它们发送时的顺序到达，则算法不能保证临界区按照它们的请求的顺序执行。可能会饥饿吗？答案： a.如果一个已经请求进入其临界区的站点i 收到了一个来自于所有其他站点的请求，那么首先这个请求应该是所有正在等待的请求中最旧的（在某种意义上是根据时间戳排序来定义的）请求；其次比这个请求更早的临界区请求已经被完成。如果站点j 已经发出一个更早的请求或

8、者它已经进入了临界区，那么临界区将不响应站点i 的请求。b. 进入的请求全部按顺序被服务；每一个请求都将在某段时间后成为最旧的, 然后将会被服务。15.5、在令牌传递互斥算法中，用于重启时钟和纠正偏差的时间戳机制与分布式排队算法中的一样吗？如果不一样，时间戳的功能是什么？答案：在令牌传递互斥算法中不考虑关于相互之间的重启时间戳时钟。拿给定的进程Pi举个例子，时钟只被用于更新，一方面，request i 通过请求消息的通信方式在其他进程中变化，另一方面，当令牌类型的消息被传输时，token i 会发生变化。所以时钟不是用于完全的顺序请求，而是被当作计数器使用，用来记录多种进程访问临界区时的时间戳

9、， 从而判断 Pi进程进入临界区的的时间戳即token i 的值是否小于它的请求值，即对于Pj来说是 requestj i 的值。 max 函数被用于接受请求的进程中的作用是如果一些进程要被递送出顺序队列的话，只有最新的Pj进程的请求被考虑。15.6、对于令牌传递互斥算法，证明它a.保证互斥。b.避免死锁。c.是公平的。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - 答案： a.如果在任何情况下数值为真的token_presen

10、t变量数目不超过1，则保证了互斥的实现。自这个条件成为初始化条件后，很明显它将贯彻在整个程序之中。首先考虑整个过程的首部，token_presenti是变量Pi的变量值。当Pi接收到令牌的时候将Pi的变量值从 false 变为 true。如果我们考虑Pj将令牌传送出去后的尾部处理，我们可以知道，只有当 token_presentj将值变为true 并且 Pj在将令牌送出之前把这个值变为false 的时候， Pj才能进行将令牌传送出去后的后期处理。b.假设所有的进程都希望进入临界区但是它们都没有令牌，所以它们都处于阻塞状态，并等待着令牌的到来。因此令牌是出于传递中的。它会经过有限长时间后传递给一

11、个进程，并激活这个进程。c.经过有限长时间释放令牌时所有相关消息会被传送出去，这一点保证了公平性。临界区使用的尾部处理要求Pi将令牌传送给下面第一个进程Pj。它选择接受令牌的下一个进程的方法是按照j = i+1, i+2, . . ., n, 1, . . ., i-1 中谁的请求已经传送给Pi的顺序进行的。如果对于所有的信息传输延迟是有限的（比如：没有信息遗失）。所有的程序获悉某个 Pj希望进入临界区的消息而且当Pj轮到的机会来的时候会同意其进入临界区。15.7、在图 15.11（b）中，解释为什么第二行不能简单地读做“request(j) = t ” 。答案：接收一个来自进程Pj的请求有着更新本地变量的作用即函数request(j)，它记录着进程 Pj最新请求的时间。而函数max 保证了正确指令得到维护。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -