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End-to-end arguments in system design翻譯

設計系統中的端到端原則

這篇論文提出了分布式系統中各模塊間功能定位的設計原理,稱為端到端原則,與底層內置的功能相比,那些系統低層提供的功能也許是冗余的或是無價值的。例如在這篇論文中討論過的位錯誤恢復、安全加密、復制消息抑制、系統崩潰恢復、交付確認等。底層機制支持一些想性能增強這樣合理的功能。

1. 介紹

確定功能間的邊界對于計算機系統設計者來說可能是基本的行為。對于系統設計者來說,最重要的工具是能夠為功能定位決策提供指導的設計原則。這篇論文討論了多年使用卻并沒有明確定義的一類功能定位觀點。然而,隨著數據通信網作為計算機系統組成成分的出現,通過其更清晰的應用環境和得以應用的原因形成了行功能布局。該論文明確表述了這一論點,以便觀察其本質并理解它實際上是怎樣的。這一觀點吸引著應用需求,并為分層系統中的功能上移來靠近應用提供了基本原理,我們從通信網絡版本開始思考。 在一個能夠通信的系統中,通常會定義一個通信子系統的模塊化邊界和邊界與系統之間的接口。當這樣做時,很顯然存在一個通過多種方式可能實現的功能列表:通過通信子系統或是通過他們的客戶,作為一種冒險,或者是冗余的,每次運行它們各自的版本。之所以這樣做,是因為應用需求為以下各類的觀點提供的一個基礎:

考慮中的功能能夠完全并正確的由常識在通信系統的端程序的幫助下實現,所以,將提供不確定的功能作為通信系統的特點是不可能的。(有時一個不完整版本的通信系統提供的功能對于性能能夠增強是有用的)

這一系列的原因反對低層功能實現的端到端論點,以下部分來詳細考察端到端論點,首先通過一個使用端到端的例子來研究——可靠的數據傳輸是考慮中的功能——并且通過展示功能的范圍使得相同的論點可以得以應用。在數據通信系統中,這個范圍包括加密、重傳信息檢測、消息序列、有保證的消息傳輸、主機錯誤檢測和交付回單。在廣闊的環境下,這一論點被應用于很多其他功能的計算機操作系統,包括自身的文件系統。然而,如果我們首先考慮的是更為特定的通信環境,這種檢測是容易的。

2. 仔細的文件傳輸

2.1 端到端看管

思考一下仔細的文件傳輸的問題。計算機A的硬盤的文件系統存儲了一個文件,通過數據通信網絡與計算機B相連,B也有相同的文件系統和硬盤存儲。目標是無損壞的將文件從A的存儲空間移動到B的存儲空間上,應當記住的是損壞可能出現在傳輸路徑上的任何一點。這種情況下的應用程序是一部分運行在A上一部分運行在B上的文件傳輸程序。為了討論在傳輸過程中影響文件完整性可能存在的威脅,讓我們假設會涉及到以下的幾個步奏:

(1)主機A的文件傳輸程序請求文件系統從硬盤上的許多磁道上讀取文件,然后以固定大小的塊傳輸給文件傳輸程序。

(2)在主機A,文件傳輸程序詢問數據通信系統所使用的傳輸協議,包括將數據分離為數據包。數據包的大小與文件塊的大小和磁道大小完全不同。

(3)數據通信網將數據包從主機A移動到主機B.

(4)在主機B,數據通信程序移除數據通信協議中移除數據包并向主機B中的文件傳輸應用的第二部分提交包含的數據。

(5)在主機B,文件傳輸程序要求文件系統將接收到的數據寫到B的磁盤上。

在包含這些步奏的模型下,以下這些事物的威脅是一個細心地設計者應當注意到的:

(1)盡管文件最初正確的寫到主機A的硬盤上,如果讀出一些包含不正確的數據,也許是由于磁盤存儲的硬件錯誤。

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