第二章多线程分布式计算课后答案

第二章1. 什么是前趋图？为什么要引入前趋图？答：前趋图(Precedence Graph)是一个有向无循环图，记为DAG(Directed Acyclic Graph)，用于描述进程之间执行的前后关系。

2. 画出下面四条语句的前趋图:S1=a：=x+y; S2=b：=z+1; S3=c：=a – b； S4=w：=c+1;答：其前趋图为：3. 什么程序并发执行会产生间断性特征？答：程序在并发执行时，由于它们共享系统资源，为完成同一项任务需要相互合作，致使这些并发执行的进程之间，形成了相互制约关系，从而使得进程在执行期间出现间断性。

4．程序并发执行时为什么会失去封闭性和可再现性？答：程序并发执行时，多个程序共享系统中的各种资源，因而这些资源的状态由多个程序改变，致使程序运行失去了封闭性，也会导致其失去可再现性。

5．在操作系统中为什么要引入进程概念？它会产生什么样的影响?答：为了使程序在多道程序环境下能并发执行，并对并发执行的程序加以控制和描述，在操作系统中引入了进程概念。

影响: 使程序的并发执行得以实行。

6．试从动态性，并发性和独立性上比较进程和程序?答：(1)动态性是进程最基本的特性，表现为由创建而产生，由调度而执行，因得不到资源而暂停执行，由撤销而消亡。

进程有一定的生命期，而程序只是一组有序的指令集合，是静态实体。

(2)并发性是进程的重要特征，同时也是OS 的重要特征。

引入进程的目的正是为了使其程序能和其它进程的程序并发执行，而程序是不能并发执行的。

(3)独立性是指进程实体是一个能独立运行的基本单位，也是系统中独立获得资源和独立调度的基本单位。

对于未建立任何进程的程序，不能作为独立单位参加运行。

7．试说明PCB 的作用，为什么说PCB 是进程存在的惟一标志？答：PCB 是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构。

作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序，成为一个能独立运行的基本单位，成为能与其它进程并发执行的进程。

习题集第二章参考答案一、单项选择题1、 D2、 D3、 B4、 D5、 C6、 B7、 A 8、 B9、 C10、 B11、 C12、 B13、 D14、 C15、 D16、 A17、 B18、 A19、 B20、 D21、 C22、 D23、 B24、 D25、 D26、 B27、 C28、 B29、 A30、 B31、 A32、 B33、 A34、 C二、填空题1 进程2 就绪执行阻塞3 等待的事件发生的4 进程控制块5 进程控制块（或PCB）6 99 1 1007 就绪8 静止阻塞9 阻塞就绪10 共享存储器，管道通信，消息传递11 信号量12 [1-n，1]13 进程控制块（PCB）14 同步互斥信号量15 wait(mutex)signal(mutex)16 顺序性，封闭性，可再现性17 并发18 临界区19 wait, signal20 1，(1-n）或-(n-1)21 722 wait signal23 阻塞就绪三、判断题×√1×2√3×4×5×6×7√8×9×10√11√12×13√四、简答题1、解释进程的顺序性和并发性。

答：进程的顺序性是指进程在顺序的处理器上的执行是严格按序的，只有在前一个操作结束后才能开始后继操作。

进程并发性是指一组进程可以轮流占用处理器，一个进程的工作没有全部完成之前，另一个进程就可开始工作。

把这样的一组进程看做是同时执行的，把可同时执行的进程称为并发进程。

所以，进程的顺序性是对每个进程而言的，进程的并发性是对一组具有顺序性的进程而言的。

一组进程并发执行时各进程轮流占用处理器交替执行，占用处理器的进程按各自确定的顺序依次执行指令。

2、简述进程与程序的区别和联系。

答：区别：（1）进程能真实地描述并发，而程序不能。

（2）动态性是进程的基本特征，进程实体具有创建、执行和撤销的生命周期，而程序只是一组有序指令的集合，存放在某种介质上，是静态的。

大数据第二章课后题答案黎狸1. 试述Hadoop 和谷歌的MapReduce 、GFS 等技术之间的关系。

Hadoop 是Apache 软件基金会旗下的一-个开源分布式计算平台，为用户提供了系统底层细节透明的分布式基础架构。

①Hadoop 的核心是分布式文件系统( Hadoop Ditributed FileSystem,HDFS ) 和MapReduce 。

②HDFS是对谷歌文件系统( Google File System, GFS ) 的开源实现，是面向普通硬件环境的分布式文件系统，具有较高的读写速度、很好的容错性和可伸缩性，支持大规模数据的分布式存储，其冗余数据存储的方式很好地保证了数据的安全性。

③MapReduce 是针对谷歌MapReduce 的开源实现，允许用户在不了解分布式系统底层细节的情况下开发并行应用程序,采用MapReduce 来整合分布式文件系统上的数据，可保证分析和处理数据的高效性。

2. 试述Hadoop 具有哪些特性。

Hadoop 是一个能够对大量数据进行分布式处理的软件框架，并且是以一种可靠、高效、可伸缩的方式进行处理的，它具有以下几个方面的特性。

①高可靠性。

采用冗余数据存储方式，即使一个副本发生故障，其他副本也可以保证正常对外提供服务。

②高效性。

作为并行分布式计算平台，Hadoop 采用分布式存储和分布式处理两大核心技术，能够高效地处理PB 级数据。

③高可扩展性。

Hadoop 的设计目标是可以高效稳定地运行在廉价的计算机集群上，可以扩展到数以千计的计算机节点。

④高容错性。

采用冗余数据存储方式，自动保存数据的多个副本，并且能够自动将失败的任务进行重新分配。

⑤成本低。

Hadoop 采用廉价的计算机集群，成本比较低，普通用户也很容易用自己的PC 搭建Hadoop 运行环境。

⑥运行在Linux 平台上。

Hadoop 是基于Java 语言开发的，可以较好地运行在Linux 平台上。

35. 并行和并发有什么区别？•并行是指两个或者多个事件在同一时刻发生；而并发是指两个或多个事件在同一时间间隔发生。

••并行是在不同实体上的多个事件，并发是在同一实体上的多个事件。

••在一台处理器上“同时”处理多个任务，在多台处理器上同时处理多个任务。

如hadoop分布式集群。

•所以并发编程的目标是充分的利用处理器的每一个核，以达到最高的处理性能。

36. 线程和进程的区别？简而言之，进程是程序运行和资源分配的基本单位，一个程序至少有一个进程，一个进程至少有一个线程。

进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多个线程共享内存资源，减少切换次数，从而效率更高。

线程是进程的一个实体，是cpu调度和分派的基本单位，是比程序更小的能独立运行的基本单位。

同一进程中的多个线程之间可以并发执行。

37. 守护线程是什么？守护线程（即daemon thread），是个服务线程，准确地来说就是服务其他的线程。

38. 创建线程有哪几种方式？①. 继承Thread类创建线程类•定义Thread类的子类，并重写该类的run方法，该run方法的方法体就代表了线程要完成的任务。

因此把run()方法称为执行体。

••创建Thread子类的实例，即创建了线程对象。

••调用线程对象的start()方法来启动该线程。

•②. 通过Runnable接口创建线程类•定义runnable接口的实现类，并重写该接口的run()方法，该run()方法的方法体同样是该线程的线程执行体。

••创建Runnable实现类的实例，并依此实例作为Thread的target来创建Thread对象，该Thread对象才是真正的线程对象。

••调用线程对象的start()方法来启动该线程。

•③. 通过Callable和Future创建线程•创建Callable接口的实现类，并实现call()方法，该call()方法将作为线程执行体，并且有返回值。

••创建Callable实现类的实例，使用FutureTask类来包装Callable对象，该FutureTask对象封装了该Callable对象的call()方法的返回值。

第一章分布式数据库系统概述1.1请用自己的语言定义下列分布式数据库系统中的术语：（1）局部数据:只提供本站点的局部应用所需要的数据。

全局数据：虽然物理上存储在个站点上，但是参与全局应用（2）全局/局部用户：局部用户：一个用户或一个应用如果只访问他注册的那个站点上的数据称为本地或局部用户或本地应用；全局用户：如果访问涉及两个或两个以上的站点中的数据，称为全局用户或全局应用。

全局/局部DBMS：1）LDBMS(Local DBMS)：局部场地上的数据库管理系统，其功能是建立和管理局部数据库，提供场地自治能力，执行局部应用及全局查询的子查询。

（2）GDBMS(Global DBMS)：全局数据库管理系统，主要功能是提供分布透明性，协调全局事物的执行，协调各局部DBMS以完成全局应用，保证数据库的全局一致性，执行并发控制，实现更新同步，提供全局恢复功能等。

（3）全局外模式：全局应用的用户视图，也称全局视图。

从一个由各局部数据库组成的逻辑集合中抽取，即全局外模式是全局概念式的子集。

对全局用户而言，都可以认为在整个分布式数据库系统的各个站点上的所有数据库都如同在本站点上一样，只关心他们自己所使用的那部分数据（4）全局概念模式：描述分布式数据库中全局数据的逻辑结构和数据特性，是分布式数据库的全局概念视图。

采用关系模型的全局概念模式由一组全局关系的定义(如关系名、关系中的属性、每一属性的数据类型和长度等)和完整性定义(关系的主键、外键及完整性其他约束条件等)组成。

（5）分片模式：描述全局数据的逻辑划分。

每个全局关系可以通过选择和投影的关系操作被逻辑划分为若干片段。

分片模式描述数据分片或定义片段，以及全局关系与片段之间的映像。

这种映像是一对多的。

（6）分配模式：根据选定的数据分布策略，定义各片段的物理存放站点，即定义片段映像的类型，确定分布式数据库是冗余的还是非冗余的，以及冗余的程度。

如果一个片段分配在多个站点上，则片段的映像是一对多的，分布式数据库是冗余的，否则是不冗余的。

操作系统概念(第九版)答案简介《操作系统概念(第九版)答案》是一本针对《操作系统概念(第九版)》教材的答案集合。

本文档旨在提供读者对操作系统相关概念的理解和应用基础。

目录1.引论2.进程管理3.处理机调度4.进程同步5.死锁6.内存管理7.虚拟内存8.文件系统9.输入与输出10.磁盘存储管理11.安全性和保护12.分布式系统13.多媒体操作系统14.实时系统第一章引论本章的目标是介绍操作系统的概念和功能，包括定义了什么是操作系统、操作系统的历史和发展、操作系统的分类以及操作系统的基本组成部分。

问题1：操作系统是什么？答案：操作系统是一个管理计算机硬件和软件资源的软件系统。

它为用户提供一个在硬件和软件之间进行交互的接口，同时协调和控制计算机的各个组件，以实现有效和可靠的计算机操作。

问题2：操作系统的历史和发展？答案：操作系统的历史可以追溯到大约20世纪50年代，当时计算机的使用范围相对较小，操作系统也比较简单。

随着计算机技术的发展，操作系统逐渐变得复杂而且功能强大。

在20世纪60年代，随着多道程序设计的发展，操作系统开始支持同时运行多个程序。

这就导致了对资源的合理分配和进程调度的需求。

同时，操作系统的文件系统和输入输出功能也得到了改进和扩展。

在20世纪70年代，个人计算机的出现使得操作系统变得更加普及。

同时，分时操作系统和分布式操作系统的概念也开始出现。

到了20世纪80年代和90年代，图形用户界面(GUI)的引入和互联网的普及使得操作系统更加用户友好和功能丰富。

现在，操作系统已经成为计算机系统中不可或缺的一部分，为计算机用户提供各种功能和服务。

问题3：操作系统的分类有哪些？答案：操作系统可以根据不同的标准进行分类。

以下是国际上常用的操作系统分类方法：1.目标计算机系统：大型机操作系统、小型机操作系统、微型机操作系统、嵌入式系统操作系统。

2.处理方式：批处理系统、分时操作系统、实时操作系统。

3.用户数量：单用户操作系统、多用户操作系统。

第一章分布式数据库系统概述请用自己的语言定义下列分布式数据库系统中的术语：（1）全局/局部数据：（详见课本第9页所谓的局部数据是指……；所谓的全局数据是指……）（2）全局/局部用户（应用）：（3）全局/局部DBMS：（4）全局/局部DB：（5）全局外模式：（详见课本第13页）由全局用户视图组成，是全局概念模式的子集。

（6）全局概念模式：（详见课本第13页）定义分布式数据库系统中所有数据的整体逻辑结构，是全局应用的公共数据视图。

（7）分片模式：（详见课本第13页）是全局数据整体逻辑结构分割后的局部逻辑结构，是DDBS 的全局数据的逻辑划分视图.（8）分配模式：（详见课本第13页）用于根据选定的数据总体分配方案，定义各片段的物理存放地点.（9）局部概念模式：（详见课本第13-14页）是全局概念模式被分片和分配到局部场地上的映像的逻辑结构及特征的描述，是全局概念模式的子集。

其逻辑结构与局部DBMS所支持的数据模型有关，当全局数据模型与局部数据模型不同时，局部概念模式还应包括数据模型转换的描述。

（10）局部内模式：描述局部概念模式涉及的数据在局部DBMS中的物理结构及物理存储细节，完全与非分布式系统相同。

1.2采用分布式数据库系统的主要原因是什么？（P1）1.3分布式数据库系统可分为哪些类？（课件第1章。

课本P6，7，8）1.4什么是分布式数据库系统？它具有哪些主要特点？怎么样区别分布式数据库系统与只提供远程数据访问功能的网络数据库系统？（分布式数据库系统的定义、特点详见课件第1.课本P6）1.5分布式DBMS具有哪些集中式DBMS不具备的功能？（课件第1章。

课本P15）用自己的语言解析“什么时候需要进行数据分片和数据复制”？（课本第10,11页）式数据库系统中，为什么要对数据进行分片？什么是关系的片段？关系的片段有哪些主要类型？（课本第9-10页。

数据分片是指数据存放单位不是全部关系，而是关系的一个片段。

现代操作系统第二章进程与线程习题1. 图2-2中给出了三个进程状态，在理论上，三个状态可以有六种转换，每个状态两个。

但是，图中只给出了四种转换。

有没有可能发生其他两种转换中的一个或两个？A:从阻塞到运行的转换是可以想象的。

假设某个进程在I/O上阻塞，而且I/O 结束，如果此时CPU空闲，该进程就可以从阻塞态直接转到运行态。

而另外一种转换（从阻塞态到就绪态）是不可能的。

一个就绪进程是不可能做任何会产生阻塞的I/O或者别的什么事情。

只有运行的进程才能被阻塞。

2.假设要设计一种先进的计算机体系结构，它使用硬件而不是中断来完成进程切换。

CPU需要哪些信息？请描述用硬件完成进程切换的工作过程。

A:应该有一个寄存器包含当前进程表项的指针。

当I/O结束时，CPU将把当前的机器状态存入到当前进程表项中。

然后，将转到中断设备的中断向量，读取另一个过程表项的指针（服务例程），然后，就可以启动这个进程了。

3.当代计算机中，为什么中断处理程序至少有一部分是用汇编语言编写的？A：通常，高级语言不允许访问CPU硬件，而这种访问是必需的。

例如，中断处理程序可能需要禁用和启用某个特定设备的中断服务，或者处理进程堆栈区的数据。

另外，中断服务例程需要尽快地执行。

（补充）主要是出于效率方面的考量。

中断处理程序需要在尽量短的时间内完成所需的必要处理，尽量减少对线程/程序流造成的影响，因此大部分情况下用汇编直接编写，跳过了通用编译过程中冗余的适配部分。

4.中断或系统调用把控制转给操作系统时，为什么通常会用到与被中断进程的栈分离的内核栈？A：内核使用单独的堆栈有若干的原因。

其中两个原因如下：首先，不希望操作系统崩溃，由于某些用户程序不允许足够的堆栈空间。

第二，如果内核将数据保留在用户空间，然后从系统调用返回，那么恶意的用户可能使用这些数据找出某些关于其它进程的信息。

5.一个计算机系统的内存有足够的空间容纳5个程序。

这些程序有一半的时间处于等待I/O的空闲状态。

第2章进程与线程习题2参考解答1.简要回答下列问题。

1)进程和线程有什么区别？2)线程是如何创建的？怎样设置线程的优先级？3)前台线程和后台线程有什么区别？如何将一个线程设置为后台线程？【解答】1)一个完整的进程拥有自己独立的内存空间和数据,但是同一个进程内的线程是共享内存空间和数据的。

一个进程对应着一段程序,它是由一些在同一个程序里面独立的同时运行的线程组成的。

线程有时也被称为并行运行在程序里的轻量级进程,这是因为它的运行依赖于进程提供的上下文环境,并且使用的是进程的资源。

在一个进程里,线程的调度有抢占式或者非抢占的模式。

在抢占模式下，操作系统负责分配CPU时间给各个线程，一旦当前的线程使用完分配给自己的CPU时间，操作系统将决定下一个占用CPU时间的是哪一个线程。

因此操作系统将定期的中断当前正在执行的线程，将CPU 分配给在等待队列的下一个线程。

所以任何一个线程都不能独占CPU。

每个线程占用CPU的时间取决于进程和操作系统。

进程分配给每个线程的时间很短,以至于我们感觉所有的线程是同时执行的。

2)C#中创建线程的工作是通过使用System.Threading名称空间下的Thread类的构造方法来完成的，如创建一个线程实例输出字符“a”1000次。

Thread thread=new Thread(new ThreadStart(func1));thread.Priority=ThreadPriority.Normal;thread.Start();static void func1(){for(int i=0;i<1000;i++){Console.WriteLine("a");}}C#中System.Threading名称空间下的ThreadPriority枚举类定义了线程可能具有的所有优先级的值，优先级由高到低排序为：Highest，AboveNormal，Normal，BelowNormal，Lowest。

分布式系统原理与范型课后习题答案专业专心专注第一章绪论1、中间件在分布式系统中扮演什么角色,答:中间件主要是为了增强分布式系统的透明性(这正是网络操作系统所缺乏的)，换言之，中间件的目标是分布式系统的单系统视图。

2、解释(分布)透明性的含义，并且给出各种类型透明性的例子。

答:分布透明性是一种现象，即一个系统的分布情况对于用户和应用来说是隐藏的。

包括:访问透明、位置透明、移植透明、重定位透明、复制透明、并发透明、故障透明和持久性透明。

3、在分布式系统中，为什么有时难以隐藏故障的发生以及故障恢复过程,答:通常，要探测一个服务器是停止服务还是该服务器的反应变慢这些情况是不可能的。

因此，一个系统可能在服务响应变慢的时候报告该服务已经停止了。

4、为什么有时候要求最大程度地实现透明性并不好,答:最大程度地实现透明性可能导致相当大的性能损失，从而导致用户无法接受。

5、什么是开放的分布式系统,开放性带来哪些好处,答:开放的分布式系统根据明确定义的规则来提供服务。

开放系统能够很容易地与其它系统协作，同时也允许应用移植到同一个系统的不同实现中。

6、请对可扩展系统的含义做出准确描述答:一个系统的可扩展包含下面几个方面:组件的数量、几何尺寸、管理域的数量与尺寸，前提是这个系统可以在上面几个方面进行增加而不会导致不可接受的性能损失。

7、可以通过应用多种技术来取得可扩展性。

请说出这些技术。

答:可扩展性可以通过分布式、复制和缓存来获得。

8、多处理器系统与多计算机系统有什么不同,答:在多处理器系统中，多个CPU访问共享的主存储器。

在多计算机系统中没有共享存储器，CPU之间只能通过消息传递来进行通信。

9、在多计算机系统中的256个CPU组成了一个16 X 16的网格方阵。

在最坏的情况下，消息的延迟时间有多长(以跳(hop)的形式给出，跳是结点之间的逻辑距离),答:假设路由是最优的，最长的路由是从网格方阵的一个角落到对角的角落。

那么这个路由的长度是30跳。