第二章分布式通信机制.pptx

1 2.1概述 2.2消息传递 2.3 远程过程调用 第二章 分布式通信机制 2 2.1 概述 本章讨论分布式系统中的通信问题。在考虑这一问题时，应注意以下几个方面： 发送策略：如何通过通信网发送消息？ 连接策略：如何去连接彼此希望通信的进程？ 争夺处理：由于通信网是共享资源，应注意解决在利用它的过程中那些有冲突的要求和冲突现象。 必威体育官网网址：如何保住消息内容的秘密？ 通信机制：研究分布式操作系统中的基本通信机制。 3 2.1.1 发送策略 当场点A上的一个进程希望同场点B上的另一个进程进行通信时，如何发送消息？ 常用的几种发送策略是： ⑴固定发送:从A到B的信道事先已规定好并且不得更改，除非硬件的故障影响到它的通信能力。通常选择物理上长度最短的信道，以减少通信开销。 ⑵虚拟线路:从A到B的信道在一段时期内是固定的，在不同时期，从A向B发送的消息可能经由不同的信道发送。 ⑶动态发送:用于从A到B发送消息的信道仅当该消息发送时才确定。由于这种选择是自动进行的，单一的消息可能分给不同的信道。 4 上述几种方案各有利弊。固定发送不适用于通信负载的改变。即如果已在场点A和B之间确立了一条信道，那么消息只能经由这条信道传送，即使这条信道已经超载，而其它信道还处于尚未满载的状态。可以利用虚拟线路策略进行改善或通过动态发送策略来加以完全地解决。固定发送和虚拟线路策略可以确保按消息的发送次序从A向B发送消息。采用动态发送策略，消息的到达次序不一定和消息的发送次序相一致。这可以通过给每条消息赋以一个顺序号来解决。 5 2.1.2 连接策略 有许多不同的方法来连接一对彼此希望通信的场点（或进程）。最常用的方法有线路转换、消息转换和消息包转换。 ⑴线路转换（circulate switch）：如果两个进程希望通信，那么就在它们之间设立一条永久性的物理通信链路。这条通信链路供其消息转移期间使用，在这段期间其它进程不能使用这条链路。这种方案与电话系统类似，一旦一条通话线路已对通话双方开通（例如甲方给乙方打电话），其它人就不能使用这条信道，除非甲乙两方已明显地结束其通话（例如一方已挂起话筒）。 6 ⑵消息转换（message switch）：如果两个进程希望通信，那么就确定一个临时的通信链路供其消息转移期间使用。物理通信链路则根据需要在用户间动态进行分配，而且只允许使用较短的一段时间。每条消息由一个数据再加上某些系统信息（如发送处，接收处和错误校正码等）组成，这些系统信息将辅助通信网络正确地将消息转移到目的地。这种方案与邮局系统类似，每封信可看作是包含发送处和接收处的一条消息，而且来自不同用户的信件（消息）可在相同通信线路上转移。 7 ⑶消息包转换（packet switch）：消息一般是可变长度的。为了简化系统的设计。常常把消息设计成定长的形式，并把这种定长的形式称为消息包（packet）。一条逻辑消息可能不得不划分成若干消息包，每个消息包都可以经由网络中不同的路径单独地发送到其目的地，当这些消息包都到达其目的地后，还得拼装起来组成一条完整的消息。 线路转换需要安装时间但传送每条消息的开销较少；消息转换和消息包转换需要较少的安装时间，但转移每条消息的开销较大。此外，在采用消息包转换方法时，每条消息可能得先“化整为零”，然后再“集零为整”。 8 2.1.3 争夺处理 由于一条通信链路往往连结多个场点，而这些场点有可能希望同时在这条通信链路上转移信息，从而发生争夺现象。这种情况在环结构或多存取总线结构中表现得尤为突出。解决争夺现象的技术，常用的有冲突检测，令牌转移和消息槽。 9 ⑴冲突检测：一个场点要在某条通信线路上转移消息之前，它必须进行监测以确定当前在该通信线路上是否正在转移另外的消息。若该通信线路空闲，则这个场点可以开始发送，否则它必须等待（同时继续监测），直到这条线路空闲。 采用这种途径的主要问题是，当系统非常忙时，可能发生许多冲突现象，因此整个系统的性能由于冲突检测方面的工作而受到衰减。这种方法已成功地用在以太网系统。 10 ⑵令牌转移（Token Passing）：令牌是一个特殊的消息类型，它不断地在系统（通常在一个环结构）中循环。希望转移消息的场点必须等待直至令牌到达。当令牌到达后，该场点就从环中取走令牌并开始转移它的消息，当它完成了相应的消息转移后再重新发送令牌，这就给另一个场点提供了占有令牌的机会，一旦占有，就可开