认识达内从这里开始

随着互联网的不断发展，关于python编程开发语言的学习已经成为大部分程序员的学习重点，下面我们就一起来了解一下，python编程中分布式和并行计算方法都有哪些。

1引言

这一章中，我们跳转到协调多个计算机和处理器的问题。先，我们会观察分布式系统。它们是互相连接的独立计算机，需要互相沟通来完成任务。它们可能需要协作来提供服务，共享数据，或者甚至是储存太大而不能在一台机器上装下的数据。我们会看到，计算机可以在分布式系统中起到不同作用，并且了解各种信息，计算机需要交换它们来共同工作。

接下来，我们会考虑并行计算。并行计算是这样，当一个小程序由多个处理器使用共享内存执行时，所有处理器都并行工作来使任务完成得更快。并发(或并行)引入了新的挑战，并且我们会开发新的机制来管理并发程序的复杂性。

2分布式系统

分布式系统是自主的计算机网络，计算机互相通信来完成一个目标。分布式系统中的计算机都是独立的，并且没有物理上共享的内存或处理器。它们使用消息来和其它计算机通信，消息是网络上从一台计算机到另一台计算机传输的一段信息。消息可以用于沟通许多事情：计算机可以让其它计算机来执行一个带有特定参数的过程，它们可以发送和接受数据包，或者发送信号让其它计算机执行特定行为。

分布式系统中的计算机具有不同的作用。计算机的作用取决于系统的目标，以及计算机自身的硬件和软件属性。分布式系统中，有两种主要方式来组织计算机，一种叫客户端-服务端架构(C/S架构)，另一种叫做对等网络架构(P2P架构)。

2.1C/S系统

C/S架构是一种从中心来源分发服务的方式。只有单个服务端提供服务，多台客户端和服务器通信来消耗它的产出。在这个架构中，客户端和服务端都有不同的任务。服务端的任务就是响应来自客户端的服务请求，而客户端的任务就是使用响应中提供的数据来执行一些任务。

C/S通信模型可以追溯到二十世纪七十年代Unix的引入，但这一模型由于现代万维网(WWW)中的使用而变得具有影响力。一个C/S交互的例子就是在线阅读纽约时报。当#上的服务器与浏览器客户端(比如Firefox)通信时，它的任务就是发送回来纽约时报主页的HTML。这可能涉及到基于发送给服务器的用户账户信息，计算个性化的内容。这意味着需要展示图片，安排视觉上的内容，展示不同的颜色、字体和图形，以及允许用户和渲染后的页面交互。

客户端和服务端的概念是强大的函数式抽象。客户端仅仅是一个提供服务的单位，可能同时对应多个客户端。客户端是消耗服务的单位。客户端并不需要知道服务如何提供的细节，或者所获取的数据如何储存和计算，服务端也不需要知道数据如何使用。

在网络上，我们认为客户端和服务端都是不同的机器，但是，一个机器上的系统也可以拥有C/S架构。例如，来自计算机输入设备的信号需要让运行在计算机上的程序来访问。这些程序就是客户端，消耗鼠标和键盘的输入数据。操作系统的设备驱动就是服务端，接受物理的信号并将它们提供为可用的输入。

C/S系统的一个缺陷就是，服务端是故障单点。它是能够分发服务的组件。客户端的数量可以是任意的，它们可以交替，并且可以按需出现和消失。但是如果服务器崩溃了，整个系统就会停止工作。所以，由C/S架构创建的函数式抽象也使它具有崩溃的风险。

C/S系统的另一个缺陷是，当客户端非常多的时候，资源就变得稀缺。客户端增加系统上的命令而不贡献任何计算资源。C/S系统不能随着不断变化的需求缩小或扩大。

2.2P2P系统

C/S模型适合于服务导向的情形。但是，还有其它计算目标，适合使用更加平等的分工。P2P的术语用于描述一种分布式系统，其中劳动力分布在系统的所有组件中。所有计算机发送并接受数据，它们都贡献一些处理能力和内存。随着分布式系统的规模增长，它的资源计算能力也会增长。在P2P系统中，系统的所有组件都对分布式计算贡献了一些处理能力和内存。

所有参与者的劳动力的分工是P2P系统的识别特征。也就是说，对等者需要能够和其它人可靠地通信。为了确保消息到达预定的目的地，P2P系统需要具有组织良好的网络结构。这些系统中的组件协作来维护足够的其它组件的位置信息并将消息发送到预定的目的地。

在一些P2P系统中，维护网络健康的任务由一系列特殊的组件执行。这种系统并不是纯粹的P2P系统，因为它们具有不同类型的组件类型，提供不同的功能。支持P2P网络的组件就像脚手架那样：它们有助于网络保持连接，它们维护不同计算机的位置信息，并且它们新来者来邻居中找到位置。

P2P系统的常见应用就是数据传送和存储。对于数据传送，系统中的每台计算机都致力于网络上的数据传送。如果目标计算机是特定计算机的邻居，那台计算机就一起帮助传送数据。对于数据存储，数据集可以过于庞大，不能在任何单台计算机内装下，或者储存在单台计算机内具有风险。每台计算机都储存数据的一小部分，不同的计算机上可能会储存相同数据的多个副本。当一台计算机崩溃时，上面的数据可以由其它副本恢复，或者在更换替代品之后放回。

Skype，一个音频和视频聊天服务，是采用P2P架构的数据传送应用的示例。当不同计算机上的两个人都使用Skype交谈时，它们的通信会拆成由1和0构成的数据包，并且通过P2P网络传播。这个网络由电脑上注册了Skype的其它人组成。每台计算机都知道附近其它人的位置。一台计算机通过将数据包传给它的邻居，来帮助将它传到目的地，它的邻居又将它传给其它邻居，以此类推，直到数据包到达了它预定的目的地。Skype并不是纯粹的P2P系统。一个超级节点组成的脚手架网络用于用户登录和退出，维护它们的计算机的位置信息，并且修改网络结构来处理用户进入和离开。

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