发布时间 : 星期二 文章并行计算（陈国良版）课后答案更新完毕开始阅读
3）机群作业和外来作业；
4）专用模式、空间共享模式、时间共享模式； 5）独立调度与组调度。 答：
1） 串行作业在单节点上运行，并行作业使用多个节点。
2） 批处理作业通常需要较多的资源，如大量的内存和较长的CPU时间，但不需要迅速的
反应；交互式作业要求较快的周转时间，其输入输出直接指向终端设备，这些工作一般不需要大量资源，用户期望它们迅速得到执行而不必放入队列中。 3） 机群作业时通过使用JMS功能分布实现的用户作业，用户服务器位于任一主机节点，资
源管理器跨越所有的机群节点。外来作业在JMS之外生成的，如NOW上的一个工作站拥有者启动的外部作业，它不提交给JMS。
4） 专用模式：任一时候只有一个作业在机群上运行，任一时候也只有一个作业进程分配给
一个节点。空间共享模式：多个作业可以在不重叠的节点区域上运行。时间共享模式：在专用模式和空间共享模式下，只有一个用户进程分配给一个节点，但是所有的系统进程或监护程序仍在同一个节点上运行。
5） 独立调度：各节点OS进行自己的调度，但这会显著损坏并行作业的性能，因为并行作
业的进程间需要交互。组调度：将并行作业的所有进程一起调度。一个进程激活时，所有进程都被激活。
6.5 针对LSF回答下列问题：
1）对LSF的四种作业类型各举一个例子； 2）举一个例子说明外来作业；
3）对一个有1000个服务器的机群，为什么LSF负载分配机制优于：1整个机群只有一个LIM或者2所有LIM都是主机？说明原因。 答：
1） 交互式：用户使用lshosts命令就可以列出每个服务器节点的静态资源，实现交互。批处
理：lsbatch实用程序允许通过LSF提交、监控和执行批处理作业。串行：用户一旦进入lstcsh shell，发送的每条命令自动在最适合的节点上执行。并行：lsmake实用程序是UNIX make实用程序时一个并行版本，允许在多个节点同时处理一个Makefile。
2） 不通过LSF执行的称为外来作业。例如执行一些本地作业：字处理，web网络浏览等。 3） 机群的服务器数目太多，如果只采用一个LIM会导致LIM的负责过重，不能及时的处
理响应所有服务器的请求和分派所有机群作业；如果采用2会导致LIM之间相互交换负载信息过多，导致网络通信量过大。
6.6 为什么在分布式文件系统中，UNIX语义难以实现？有哪些放松的文件共享语义？采用放松的文件共享语义会有一些什么缺点？ 答：
在UNIX语义中，一个修改过的块应该立刻被所有其他应用程序见到。然而分布式的文件系统中，多个节点可能存放了同一文件块的拷贝，当其中一个节点修改文件可的拷贝时，其他节点不能立刻就知道，这就使得UNIX语义难以实现。放松的文件共享语义有：对话语义、类事物语义、不可改变的共享文件语义等。采用放松的文件共享语义要求应用程序员修改程序代码，以适用这种新的语义，这就增加了程序员的负担。
6.7 试解释在机群并行文件系统中，为什么采用软件RAID、高速缓存机制和预取能够提高
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文件系统性能。
答：
软件RAID是文件系统负责分布数据和维护容错级别，能够和RAID5有一样的性能，实现机群磁盘间的数据分布，提高了I/O系统的传输带宽。高速缓存是将应用程序要取的块放在CACHE中，根据局部性原理，应用程序可以基本上从CACHE中读取数据块，而不要通过读取内存或硬盘，提高了读取速度。预取是在真正读取数据块之前就将这些数据块读入内存，这也提高了I/O性能，改善了文件系统性能。
6.8 讨论并行文件系统协作化高速缓存的基本技术前提是什么？这个前提有什么意义？ 答：
基本技术前提是互联网络的速度很快，一个节点需要的文件块在其他节点的缓存中，那么就不需要从磁盘读，而是直接从其他节点的缓存中读出。这个前提的意义是可以提高系统的性能，使得节点间的协作化缓存变得更有意义。
6.9 回答以下关于Berkeley NOW项目的问题：
1）Berkeley NOW项目支持单一系统映像的哪几个方面？即单入口点、单文件层次结构、单控制点、单存储空间、单进程空间哪个的哪几项？并解释如何支持。 2）解释Berkeley NOW项目用来提高性能的四个结构特征。
3）解释Berkeley NOW项目和SP机群四个体系结构的差异，并讨论各自的优点。 答：
1） 通过用户级整个机群软件GLUNIX，提供单一系统映像。开发了一种新的无服务器网络
文件系统xFS，以支持单一文件层次结构。
2） 主动消息通信协议，支持有效的通信；机群软件GLUNIX提供单一的系统映像、资源管
理和可用性；xFS支持可扩放性和单一文件层次结构的高可用性；软件框架WebOS构筑高可用性、渐增可扩放性。
3） SP机群的体系结构特征：每个节点都是RS/600工作站，并有自己的局部磁盘；每个节
点内驻留一个完整的AIX；各节点通过其I/O总线连接到专门设计的多级高速网络；尽量使用标准工作站部件。这样的优点是简单性和灵活性。
6.10考虑xFS，并回答下列问题：
1）解释xFS和集中式文件服务器的两个不同点，并讨论各自的优点； 2）解释xFS用来提高可用性的主要技术； 3）解释xFS用来减轻小—写问题的主要技术。 答：
1） 无服务器文件系统xFS将文件服务的功能分布到机器的所有节点上，xFS中所有的服务
器和客户的功能由分散的所有节点实现之。这与集中文件服务器的中央存储、中央缓存、中央管理不同。xFS的优点是采用分布式管理和协同文件缓存以及冗余磁盘阵列，这提高了系统的可用性以及I/O的性能和吞吐量。集中式文件服务器会减少缓存的不一致性，管理简单。
2） xFS提高可用性的主要技术是采用廉价冗余磁盘阵列RAID。无工作站文件系统能用来
生成软件RAID，以提高性能和高可用性。现在xFS使用单奇偶校验磁盘条。一个文件数据块在多个存储服务器节点上按条划分，在另一个节点上有奇偶校验块。如果一个节点失效，失效磁盘的内容，可利用其余盘和奇偶盘之异或操作重建之。
3） xFS使用日志条的方法解决小—写问题：每个用户首先将写接合到各用户的日志上；然
后此日志采用日志段提交给磁盘，每个段系由K-1个日志片组成，它与奇偶校验片以道
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送给K个存储服务器。
第七章 分布式共享存储系统
7.1什么是分布式共享存储系统，它相对于共享存储系统与分布式系统有哪些优点？
答：分布式共享存储系统，是把共享存储器分成许多模块并分布于各处理机之中。分布式系统中采用消息传递通信，性能提高了，但多地址空间不利于程序员编程。共享存储系统支持传统的单地址空间，但共享必然引起冲突，形成瓶颈，于是分布式共享存储系统结合两者的优点。
7.2释放一致性模型(RC)把处理器一致性(PC)和弱一致性模型(WC)的优点结合在一起了。
试回答下面有关这些一致性模型的问题： a) 比较这三种一致性模型的实现要求。 b)评论每种一致性模型的优缺点。
答：a)处理器一致性要求：①在任一取数操作LOAD允许被执行之前，所有在同一处理器中先于这一LOAD的取数操作都已完成；②在任一存数操作STORE允许执行之前，所有在同一处理器中先于这一STORE的访存操作（包括取数操作和存数操作）都已完成。弱一致性模型要求：①同步操作的执行满足顺序一致性条件；②在任一普通访存操作允许被执行之前，所有在同一处理器中先于这一访存操作的同步操作都已完成；③在任一同步操作允许被执行之前，所有在同一处理器中先于这一同步操作的普通访存操作都已完成。释放一致性模型要求：①在任一普通访存操作允许被执行之前，所有在同一处理器中先于这一访存操作的获取操作acquire都已完成；②在任一释放操作release允许被执行之前，所有在同一处理器中先于这一release的普通访存操作都已完成；③同步操作的执行满足顺序一致性条件。 b)三种模型对存储顺序要求逐渐降低，可优化程度逐渐增加，但是对程序员的要求也越来越高，所以释放性一致性是性能与复杂度的折中。
7.3在DSM系统的顺序一致性存储模型下，有三个并行执行的进程如下所示，试问001110是不是一个合法的输出？并加以解释。
P1 P2 P3
A=1; Print(b,c);
B=1; Print(a,c);
C=1; Print(a,b);
答：不是一个合法输出。考虑顺序一致性存储模型，每个进程的程序序会被维护，那么无论
哪个进程最后执行Print语句，则之前的A=1，B=1,C=1都已经完成，所以输出的两后两项必为11，所以001110不是合法输出。
7.4试分类下面来自三个处理器的引用流的高速缓存缺失。假设每一个处理器的高速缓存只有一个4个字的高速缓存行，字W0到W3、W4到W7分别处于同一个高速缓存行。
如果一行有多个引用，我们假设P1在P2之前发射、P2在P3之前发射内存引用，符号 LD/ST Wi表示LOAD/STORE 字i。 操作序号 1 2 3 4 5 6
P1 ST W0 LD W6 LD W2 LD W2 P2 LD W2 LD W7 LD W0 ST W2 P3 ST W7 11
7 8 9 10 11 12 13 14 15 ST W2 ST W5 LD W7 LD W2 LD W5 LD W3 LD W6 LD W2 LD W5 LDW5 LD W7 LD W2 ST W7 LD W2 答：操作序号3、6、8、12-15都是单操作。操作序号1、2、9-11为无关存储操作，由于不在同一块中。操作序号4、7为对同一缓存块的连续两次LD，需要按序进行。
7.5假设系统中共有512个处理器和1GB主存，每个节点内有8个处理器对目录可见，一个高速缓存行的大小为64字节，那么在(a) 满位向量方案和(b) DriB(i=3)模型下目录的存储成本各是多少？
答：分别为总容量的12.%和5.47%。
7.6 细数一下中心目录与分布式目录方案的实现方法与各自的使用情况。 答：中心目录是用一个中心目录存放所有高速缓存目录的拷贝，中心目录能提供为保证一致性所需要的全部信息。因此，其容量非常大且必须采用联想方法进行检索，这和单个高速缓存的目录类似。大型多处理机系统采用中心目录会有冲突和检索时间过长两个缺点。
分布式目录方案是由Censier和Feautrier提出来。在分布式目录中每个存储器模块维护各自的目录，目录中记录着每个存储器块的状态和当前的信息，其中状态信息是本地的，而当前信息指明哪些高速缓存中有该存储器块的拷贝。
一般来说，在共享存储上实现中心目录，而在分布式系统上实现分布式目录方案更为合适一些，但这也并不是绝对的。
7.7在研究DSM的读写代价和实现问题时有这样两种算法，即中央服务器算法和迁移算法：中央服务器算法是指使用一个中央服务器，负责为所有对共享数据的访问提供服务并保持共享数据唯一的副本；迁移算法是指要访问的数据总是被迁移到访问它的节点中。两种算法图示如下：
中央服务器算法
顾客 发送数据请求 接收应答 中央服务器 接收请求 执行数据访问，发送应答 迁移算法 顾客 如果高速缓存行不在本地，则确定位置，发送请求 接收回答，访问数据 接收请求，发送高速缓存行 远程主机 现假设报文数量不会导致网络阻塞，服务员的阻塞没有严重到能够极大地延迟远程12