2.2　物理模型

物理模型是從計算機和所用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特定細(xì)節(jié)中抽象出來的分布式系統(tǒng)底層硬件元素的表示。
基線物理模型：在第1章中，分布式系統(tǒng)被定義成其位于聯(lián)網(wǎng)計算機上的硬件或軟件組件僅通過消息傳遞進行通信和協(xié)調(diào)動作的系統(tǒng)。這引出分布式系統(tǒng)的最小物理模型，最小物理模型是一組可擴展的計算機結(jié)點，這些結(jié)點通過計算機網(wǎng)絡(luò)相互連接進行所需的消息傳遞。
在這個基線模型之上，我們能有效地識別出三代分布式系統(tǒng)。
早期的分布式系統(tǒng)：這樣的系統(tǒng)出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代晚期和80年代早期，隨著局域網(wǎng)技術(shù)如以太網(wǎng)（參見3.5節(jié)）的出現(xiàn)而出現(xiàn)。這些系統(tǒng)一般由通過局域網(wǎng)互聯(lián)的10～100個結(jié)點組成，它們與互聯(lián)網(wǎng)的連接有限并支持少量的服務(wù)（如共享的本地打印機和文件服務(wù)器以及電子郵件和互聯(lián)網(wǎng)上的文件傳輸）。單個的系統(tǒng)大部分是同構(gòu)的，開放性不是主要的問題。服務(wù)質(zhì)量提供還很少，是圍繞這樣的早期系統(tǒng)開展的很多研究中的一個焦點。
互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的分布式系統(tǒng)：在這個基礎(chǔ)上，20世紀(jì)90年代更大規(guī)模的分布式系統(tǒng)開始出現(xiàn)，以適應(yīng)當(dāng)時互聯(lián)網(wǎng)驚人的發(fā)展（例如，Google搜索引擎在1996年第一次發(fā)布）。在這樣的系統(tǒng)中，底層物理基礎(chǔ)設(shè)施由第1章圖1-3所示的物理模型組成，即一個可擴展的結(jié)點集合，這些結(jié)點通過一個網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)（互聯(lián)網(wǎng)）相互連接。這樣的系統(tǒng)利用了互聯(lián)網(wǎng)提供的基礎(chǔ)設(shè)施從而變成真正的全球化。它們包含大量的結(jié)點并且為全球化組織提供分布式系統(tǒng)服務(wù)，也跨組織提供分布式系統(tǒng)服務(wù)。在這樣的系統(tǒng)中，從網(wǎng)絡(luò)、計算機體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、所采用的語言和所涉及的開發(fā)團隊方面來說，異構(gòu)性是很突出的。這導(dǎo)致開放標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)的中間件技術(shù)（如CORBA和最近的Web服務(wù)等）的重要性不斷增加。在這樣的全球化系統(tǒng)中，采用了額外的服務(wù)來提供端到端的服務(wù)質(zhì)量特性。
當(dāng)代的分布式系統(tǒng)：在上述系統(tǒng)中，結(jié)點通常是臺式機，因此是相對靜態(tài)的（即在一段時間里停留在一個物理位置）、分立的（沒有嵌入到其他物理實體內(nèi)）和自治的（就物理基礎(chǔ)設(shè)施而言，很大程度上于其他計算機）。1.3節(jié)介紹的關(guān)鍵趨勢促進了物理模型的進一步發(fā)展：

• 移動計算的出現(xiàn)導(dǎo)致這樣的物理模型，在這種模型中，像筆記本電腦或智能手機這樣的結(jié)點可以從一個位置移動到另一個位置，它還導(dǎo)致了對諸如服務(wù)發(fā)現(xiàn)這樣的新增功能的需要和對自發(fā)互操作的支持。39
• 無處不在計算的出現(xiàn)導(dǎo)致了體系結(jié)構(gòu)從分立結(jié)點型轉(zhuǎn)向計算機被嵌入到日常物品和周圍環(huán)境中（例如，嵌入在洗衣機中或更一般地嵌入在智能家庭設(shè)備中）。
• 云計算特別是集群體系結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)導(dǎo)致了從自治結(jié)點完成給定任務(wù)轉(zhuǎn)向一組結(jié)點一起提供一個給定的服務(wù)（例如，由Google提供的搜索服務(wù)）。

最終的結(jié)果是出現(xiàn)一個異構(gòu)性有很大增加的物理體系結(jié)構(gòu)，例如，從無處不在計算中使用的最小的嵌入式設(shè)備到網(wǎng)格計算中的復(fù)雜的計算元素。這些系統(tǒng)部署不斷增加的不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并提供廣泛的應(yīng)用和服務(wù)。這樣的系統(tǒng)可能涉及成百上千個結(jié)點。
系統(tǒng)的分布式系統(tǒng)　最近的一個報告討論了超大規(guī)模（Ultra-Large-Scale，ULS）的分布式系統(tǒng)［www.sei.cmu.edu］。報告收集了現(xiàn)代分布式系統(tǒng)的復(fù)雜性，把這樣的（物理）體系結(jié)構(gòu)叫做系統(tǒng)的系統(tǒng)（反映了與將互聯(lián)網(wǎng)看成網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)相同的觀點）。系統(tǒng)的系統(tǒng)可以被定義成一個復(fù)雜系統(tǒng)，它由一系列子系統(tǒng)組成，這些子系統(tǒng)本身也是系統(tǒng)，它們一起完成一個或多個特定的任務(wù)。
作為系統(tǒng)的系統(tǒng)的一個例子，考慮一個用于洪水預(yù)測的環(huán)境管理系統(tǒng)。在這樣一個場景中，部署了傳感網(wǎng)來監(jiān)視與河流、沖積平原、潮汐效應(yīng)等相關(guān)的不同的環(huán)境參數(shù)的狀態(tài)。這可以通過在集群計算機（相關(guān)討論參見第1章）上運行模擬程序，與負(fù)責(zé)預(yù)測洪水可能性的系統(tǒng)耦合在一起?？梢越⑵渌到y(tǒng)用于維護和分析歷史數(shù)據(jù)或通過移動電話給關(guān)鍵的利益共享者提供早期報警。
總結(jié)　圖2-1總結(jié)了本節(jié)提出的三代分布式系統(tǒng)，從管理異構(gòu)性水平以及提供關(guān)鍵特性（如開放性和服務(wù)質(zhì)量）的角度，用表格顯示了與當(dāng)代分布式系統(tǒng)相關(guān)的重要挑戰(zhàn)。