8、分布式系统的性能、安全与能效分析

分布式系统的性能、安全与能效分析

1. 性能指标与可扩展性分析

在评估各种分布式系统时，性能指标是必不可少的。下面将探讨可扩展性的多个维度以及性能定律，同时分析系统可扩展性与操作系统（OS）镜像数量的关系，还有相关的限制因素。

1.1 性能指标

在之前的讨论中，我们用每秒百万条指令（MIPS）衡量CPU速度，用每秒兆比特（Mbps）衡量网络带宽，以此来评估处理器和网络的性能。在分布式系统中，性能受众多因素影响。系统吞吐量常用MIPS、每秒万亿次浮点运算（Tflops）或每秒事务数（TPS）来衡量。其他衡量指标还包括作业响应时间和网络延迟，我们通常希望互联网络具有低延迟和高带宽。系统开销通常与操作系统启动时间、编译时间、I/O数据速率以及所使用的运行时支持系统有关。其他与性能相关的指标包括互联网和Web服务的服务质量（QoS）、系统可用性和可靠性，以及系统抵御网络攻击的安全弹性。

1.2 可扩展性的维度

用户期望分布式系统具备可扩展的性能。系统中的任何资源升级都应与现有的硬件和软件资源向后兼容，过度设计可能不具有成本效益。系统扩展可根据实际情况增加或减少资源。在并行和分布式系统中，可扩展性有以下几个维度：
- 规模可扩展性 ：通过增加机器规模来实现更高的性能或更多的功能。这里的“规模”指的是增加处理器、缓存、内存、存储或I/O通道。确定规模可扩展性最直接的方法是统计安装的处理器数量。并非所有的并行计算机或分布式架构都具有相同的规模可扩展性。例如，1997年IBM S2扩展到了512个处理器，而2008年IBM BlueGene/L系统扩展到了65,000个处理器。
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