第1章 分布式系统的特征 1
1.1简介 1
1.2分布式系统的例子 2
1.2.1 Web搜索 2
1.2.2大型多人在线游戏 3
1.2.3金融交易 3
1.3分布式系统的趋势 4
1.3.1泛在联网和现代互联网 5
1.3.2移动和无处不在计算 5
1.3.3分布式多媒体系统 7
1.3.4把分布式计算作为一个公共设施 7
1.4关注资源共享 8
1.5挑战 9
1.5.1异构性 9
1.5.2开放性 10
1.5.3安全性 11
1.5.4可伸缩性 11
1.5.5故障处理 12
1.5.6并发性 13
1.5.7透明性 14
1.5.8服务质量 15
1.6实例研究：万维网 15
1.7小结 20
练习 20
第2章 系统模型 22
2.1简介 22
2.2物理模型 23
2.3体系结构模型 24
2.3.1体系结构元素 24
2.3.2体系结构模式 30
2.3.3相关的中间件解决方案 34
2.4基础模型 36
2.4.1交互模型 36
2.4.2故障模型 39
2.4.3安全模型 41
2.5小结 44
练习 45
第3章 网络和网际互连 46
3.1简介 46
3.2网络类型 48
3.3网络原理 50
3.3.1数据包的传输 50
3.3.2数据流 50
3.3.3交换模式 51
3.3.4协议 52
3.3.5路由 55
3.3.6拥塞控制 57
3.3.7网际互连 58
3.4互联网协议 60
3.4.1 IP寻址 62
3.4.2 IP协议 63
3.4.3 IP路由 64
3.4.4 IPv6 67
3.4.5移动IP 69
3.4.6 TCP和UDP 70
3.4.7域名 71
3.4.8防火墙 72
3.5实例研究：以太网、WiFi、蓝牙 74
3.5.1以太网 75
3.5.2 IEEE 802.11无线LAN 78
3.5.3 IEEE 802.15.1蓝牙无线PAN 79
3.6小结 81
练习 81
第4章 进程间通信 83
4.1简介 83
4.2互联网协议的API 84
4.2.1进程间通信的特征 84
4.2.2套接字 85
4.2.3 UDP数据报通信 85
4.2.4 TCP流通信 88
4.3外部数据表示和编码 91
4.3.1 CORBA的公共数据表示 92
4.3.2 Java对象序列化 93
4.3.3可扩展标记语言 94
4.3.4远程对象引用 97
4.4组播通信 98
4.4.1 IP组播——组播通信的实现 98
4.4.2组播的可靠性和排序 100
4.5网络虚拟化：覆盖网络 101
4.5.1覆盖网络 101
4.5.2 Skype：一个覆盖网络的例子 102
4.6实例研究：MPI 103
4.7小结 104
练习 105
第5章 远程调用 107
5.1简介 107
5.2请求—应答协议 107
5.3远程过程调用 112
5.3.1 RPC的设计问题 113
5.3.2 RPC的实现 115
5.3.3实例研究：Sun RPC 116
5.4远程方法调用 118
5.4.1 RMI的设计问题 118
5.4.2 RMI的实现 121
5.4.3分布式无用单元收集 124
5.5实例研究：Java RMI 125
5.5.1创建客户和服务器程序 127
5.5.2 Java RMI的设计和实现 130
5.6小结 130
练习 131
第6章 间接通信 133
6.1简介 133
6.2组通信 134
6.2.1编程模型 135
6.2.2实现问题 136
6.2.3实例研究：JGroups工具箱 138
6.3发布—订阅系统 140
6.3.1编程模型 142
6.3.2实现问题 143
6.3.3发布—订阅系统的例子 146
6.4消息队列 146
6.4.1编程模型 147
6.4.2实现问题 148
6.4.3实例研究：Java消息服务 149
6.5共享内存的方式 152
6.5.1分布式共享内存 152
6.5.2元组空间通信 153
6.6小结 159
练习 161
第7章 操作系统支持 162
7.1简介 162
7.2操作系统层 163
7.3保护 164
7.4进程和线程 165
7.4.1地址空间 166
7.4.2新进程的生成 167
7.4.3线程 169
7.5通信和调用 176
7.5.1调用性能 177
7.5.2异步操作 181
7.6操作系统的体系结构 183
7.7操作系统层的虚拟化 185
7.7.1系统虚拟化 186
7.7.2实例研究：系统虚拟化的Xen方法 186
7.8小结 193
练习 194
第8章 分布式对象和组件 196
8.1简介 196
8.2分布式对象 197
8.3实例研究：CORBA 198
8.3.1 CORBA RMI 199
8.3.2 CORBA的体系结构 203
8.3.3 CORBA远程对象引用 205
8.3.4 CORBA服务 206
8.3.5 CORBA客户和服务器实例 206
8.4从对象到组件 209
8.5实例研究：企业JavaBeans和Fractal 212
8.5.1企业JavaBeans 213
8.5.2 Fractal 217
8.6小结 220
练习 220
第9章Web服务 222
9.1简介 222
9.2 Web服务 223
9.2.1 SOAP 225
9.2.2 Web服务与分布式对象模型的比较 228
9.2.3在Java中使用SOAP 229
9.2.4 Web服务和CORBA的比较 232
9.3 Web服务的服务描述和接口定义语言 233
9.4 Web服务使用的目录服务 235
9.5 XML安全性 237
9.6 Web服务的协作 239
9.7 Web服务的应用 241
9.7.1面向服务的体系结构 241
9.7.2网格 241
9.7.3云计算 243
9.8小结 244
练习 245
第10章 对等系统 247
10.1简介 247
10.2 Napster及其遗留系统 250
10.3对等中间件 251
10.4路由覆盖 252
10.5路由覆盖实例研究：Past和Tapest 254
10.5.1 Pastry 254
10.5.2 Tapest 260
10.5.3从结构化对等方法到非结构化对等方法 260
10.6应用实例研究：Squirrel、OceanStore和Ivy 262
10.6.1 Squirrel Web缓存 263
10.6.2 OceanStore文件存储 264
10.6.3 Ivy文件系统 267
10.7小结 269
练习 269
第11章 安全性 271
11.1简介 271
11.1.1威胁和攻击 272
11.1.2保护电子事务 274
11.1.3设计安全系统 275
11.2安全技术概述 276
11.2.1密码学 277
11.2.2密码学的应用 277
11.2.3证书 279
11.2.4访问控制 280
11.2.5凭证 282
11.2.6防火墙 283
11.3密码算法 283
11.3.1密钥（对称）算法 285
11.3.2公钥（不对称）算法 288
11.3.3混合密码协议 289
11.4数字签名 289
11.4.1公钥数字签名 290
11.4.2密钥数字签名——MAC 291
11.4.3安全摘要函数 291
11.4.4证书标准和证书权威机构 292
11.5密码实用学 293
11.5.1密码算法的性能 293
11.5.2密码学的应用和政治障碍 294
11.6实例研究：Needham-Schroeder、Kerberos、 TLS和802.11 WiFi 295
11.6.1 Needham-Schroeder认证协议 295
11.6.2 Kerberos 296
11.6.3使用安全套接字确保电子交易安全 300
11.6.4 IEEE 802.11 WiFi安全设计中最初的缺陷 302
11.7小结 303
练习 304
第12章 分布式文件系统 305
12.1简介 305
12.1.1文件系统的特点 307
12.1.2分布式文件系统的需求 308
12.1.3实例研究 309
12.2文件服务体系结构 310
12.3实例研究：SUN网络文件系统 313
12.4实例研究：Andrew文件系统 321
12.4.1实现 322
12.4.2缓存的一致性 324
12.4.3其他方面 326
12.5最新进展 327
12.6小结 330
练习 331
第13章 名字服务 332
13.1简介 332
13.2名字服务和域名系统 334
13.2.1名字空间 335
13.2.2名字解析 337
13.2.3域名系统 339
13.3目录服务 344
13.4实例研究：全局名字服务 344
13.5实例研究：X…500目录服务 346
13.6小结 349
练习 349
第14章 时间和全局状态 351
14.1简介 351
14.2时钟、事件和进程状态 352
14.3同步物理时钟 353
14.3.1同步系统中的同步 354
14.3.2同步时钟的Cristian方法 354
14.3.3 Berkeley算法 355
14.3.4网络时间协议 355
14.4逻辑时间和逻辑时钟 357
14.5全局状态 359
14.5.1全局状态和一致割集 360
14.5.2全局状态谓词、稳定性、安全性和活性 362
14.5.3 Chandy和Lamport的“快照”算法 362
14.6分布式调试 365
14.6.1收集状态 366
14.6.2观察一致的全局状态 366
14.6.3判定可能的φ 367
14.6.4判定明确的φ 368
14.6.5在同步系统中判定可能的φ和明确的φ 369
14.7小结 369
练习 369
第15章 协调和协定 371
15.1简介 371
15.2分布式互斥 373
15.3选举 377
15.4组通信中的协调与协定 380
15.4.1基本组播 381
15.4.2可靠组播 381
15.4.3有序组播 383
15.5共识和相关问题 388
15.5.1系统模型和问题定义 389
15.5.2同步系统中的共识问题 391
15.5.3同步系统中的拜占庭将军问题 392
15.5.4异步系统的不可能性 394
15.6小结 395
练习 396
第16章 事务和并发控制 398
16.1简介 398
16.1.1简单的同步机制（无事务） 399
16.1.2事务的故障模型 400
16.2事务 400
16.2.1并发控制 402
16.2.2事务放弃时的恢复 405
16.3嵌套事务 406
16.4锁 408
16.4.1死锁 413
16.4.2在加锁机制中增加并发度 415
16.5乐观并发控制 417
16.6时间戳排序 419
16.7并发控制方法的比较 423
16.8小结 425
练习 425
第17章 分布式事务 429
17.1简介 429
17.2平面分布式事务和嵌套分布式事务 429
17.3原子提交协议 431
17.3.1两阶段提交协议 432
17.3.2嵌套事务的两阶段提交协议 434
17.4分布式事务的并发控制 437
17.4.1加锁 437
17.4.2时间戳并发控制 437
17.4.3乐观并发控制 438
17.5分布式死锁 439
17.6事务恢复 444
17.6.1日志 445
17.6.2影子版本 446
17.6.3为何恢复文件需要事务状态和意图列表 447
17.6.4两阶段提交协议的恢复 448
17.7小结 450
练习 450
第18章 复制 453
18.1简介 453
18.2系统模型和组通信的作用 454
18.2.1系统模型 455
18.2.2组通信的作用 456
18.3容错服务 459
18.3.1被动（主备份）复制 461
18.3.2主动复制 462
18.4高可用服务的实例研究：闲聊体系结构、Bayou和Coda 463
18.4.1闲聊体系结构 464
18.4.2 Bayou系统和操作变换方法 469
18.4.3 Coda文件系统 471
18.5复制数据上的事务 475
18.5.1复制事务的体系结构 476
18.5.2可用拷贝复制 477
18.5.3网络分区 479
18.5.4带验证的可用拷贝 479
18.5.5法定数共识方法 480
18.5.6虚拟分区算法 481
18.6小结 483
练习 484
第19章 移动和无处不在计算 486
19.1简介 486
19.2关联 491
19.2.1发现服务 492
19.2.2物理关联 495
19.2.3小结和前景 496
19.3互操作 497
19.3.1易变系统的面向数据编程 497
19.3.2间接关联和软状态 500
19.3.3小结和前景 501
19.4感知和上下文敏感 501
19.4.1传感器 502
19.4.2感知体系结构 502
19.4.3位置感知 506
19.4.4小结和前景 509
19.5安全性和私密性 510
19.5.1背景 510
19.5.2一些解决办法 511
19.5.3小结和前景 515
19.6自适应 515
19.6.1内容的上下文敏感自适应 515
19.6.2适应变化的系统资源 517
19.6.3小结和前景 518
19.7实例研究：Cooltown 518
19.7.1 Web存在 519
19.7.2物理超链接 520
19.7.3互操作和eSquirt协议 521
19.7.4小结和前景 522
19.8小结 523
练习 523
第20章 分布式多媒体系统 525
20.1简介 525
20.2多媒体数据的特征 527
20.3服务质量管理 528
20.3.1服务质量协商 531
20.3.2许可控制 534
20.4资源管理 534
20.5流自适应 535
20.5.1调整 536
20.5.2过滤 536
20.6实例研究：Tiger视频文件服务器、BitTorrent和端系统多播 537
20.6.1 Tiger视频文件服务器 537
20.6.2 BitTorrent 540
20.6.3端系统多播 541
20.7小结 544
练习 544
第21章 分布式系统设计：Google实例研究 546
21.1简介 546
21.2实例研究简介：Google 547
21.3总体结构和设计理念 550
21.3.1物理模型 550
21.3.2总的系统体系结构 551
21.4底层通信范型 553
21.4.1远程调用 554
21.4.2发布—订阅 556
21.4.3通信的关键设计选择总结 557
21.5数据存储和协调服务 557
21.5.1 Google文件系统 557
21.5.2 Chubby 561
21.5.3 Bigtable 565
21.5.4关键设计选择总结 570
21.6分布式计算服务 571
21.6.1 MapReduce 571
21.6.2 Sawzall 574
21.6.3关键设计选择总结 575
21.7小结 576
练习 576
参考文献 578
索引 615