分布式系统进程通信
第4章 进程代数
coin-- 将一枚硬币投入自动售货机的硬币槽 choc —由机器的发货器送出一块巧克力 toffee --由机器的发货器送出一块太妃糖
13
4.1.2 事件迹及其操作
进程行为就是进程执行所发生的事件序列 事件迹是一个进程所执行事件的历史行为的符号记 录，简称为迹。 迹表示为用尖括号“<”和“>”括起来的用逗点“,” 分开的事件符号序列。 用traces(P)表示进程P的所有可能迹的集合，并称 为进程P的迹。
16
• 迹的运算
迹的首/尾-- 设迹s是一个非空Байду номын сангаас件序列，s中的第 一个事件称为s的首，记为s；s中删除第一个事件 剩余的部分符号称为s的尾，记为s。
符号“”和“” 分别称为首运算和尾运算
星运算-- 事件集A上所有有限事件符号形成的迹 （包括< >）组成的集合，记为A*。
符号“*”称为星运算。A*可递归定义为 A* = {t | t = < > (t A t A)}
17
• 迹的运算
迹函数--迹到迹的映射，又称迹映射。
迹函数f，如果f(<>)=<>，则称f是严格的 s，t，若f(s^t) = f(s)^f(t)，则称f满足分 配律。
迹长度--迹s中事件符号的出现个数，称为 迹s的长度，记为#s。符号“#”称为迹的长 度运算。
对于迹s和事件x，x在s中的出现次数为 #(s{x})
15
• 迹的投影
对于迹s和事件集合A，保留迹s中所有属于A中的 事件符号后所得到符号串，称为s在A 中的投影， 记为(sA)。符号“”称为投影运算或投影算子。 投影运算性质：
分布式配电自动化系统的构成与通信方案
分布式配电自动化系统的构成与通信方案分布式配电自动化系统是一种基于分散的智能设备、通信网络和计算中心的现代化电力配电系统。
该系统具有较高的自动化程度、较高的可靠性和较快的响应速度，可以为用户提供更加优质的电力服务。
本文将就分布式配电自动化系统的构成与通信方案进行详细的讨论。
一、分布式配电自动化系统的构成1. 智能设备分布式配电自动化系统中的智能设备是系统的核心，包括智能电表、智能开关、智能变压器等。
这些智能设备可以实现自主的进程控制、自我诊断、故障定位和数据采集。
智能设备具备较高的智能化水平，能够较好地应对复杂的实际场景。
2. 通信网络分布式配电自动化系统需要保证智能设备之间的信息交流和数据传输。
因此，该系统需要具备高效稳定的通信网络。
通信网络一般分为局域网和广域网两种。
局域网通常使用以太网等通信协议，用于局部信息交换；广域网则可以采用现代化的通信协议，如TD-LTE等。
3. 计算中心分布式配电自动化系统需要对智能设备采集、处理的信息进行中央管理和控制。
因此，该系统需要建立计算中心，用于收集并分析处理智能设备采集到的数据。
计算中心可以采用云计算等技术，实现海量数据的处理和存储，以提高运行效率和数据安全性。
二、分布式配电自动化系统的通信方案1. 通信模式分布式配电自动化系统的通信模式可以采用集中式和分散式两种。
集中式通信方式一般采用串口和网口方式，通信速率较慢；分散式通信方式一般采用无线网络方式，信息交流和数据传输较快。
目前，分散式通信方式已经成为分布式配电自动化系统的主要通信方式。
2. 通信协议分布式配电自动化系统的通信协议可以采用Modbus、IEC61850、DNP3等协议。
Modbus协议是一种通信协议，广泛应用于工业自动化领域，支持较多的设备类型；IEC61850协议是基于国际标准的一种通信协议，支持分布式控制结构；DNP3协议是一种分布式网络协议，适用于分布式控制应用场合。
3. 通信安全分布式配电自动化系统需具备较高的安全性，防止黑客攻击和数据泄露。
c语消息机制
C语消息机制1. 介绍C语言是一种通用的高级编程语言，广泛应用于系统开发和嵌入式设备。
C语言提供了丰富的库函数和特性，使得开发者能够更加灵活地控制程序的执行流程和数据传递。
消息机制是C语言中一种常用的编程技术，用于实现不同模块之间的通信和协作。
2. 消息机制的基本概念消息机制是一种通过消息传递来实现模块之间通信的技术。
在消息机制中，模块之间通过发送和接收消息来实现数据的传递和交换。
消息机制可以用于解耦模块之间的依赖关系，提高系统的可扩展性和可维护性。
消息机制的基本概念包括消息队列、消息发送和消息接收。
消息队列是一个存储消息的缓冲区，用于存放待发送和待接收的消息。
消息发送是将消息放入消息队列的过程，而消息接收则是从消息队列中取出消息的过程。
3. 消息机制的实现方式在C语言中，消息机制可以通过多种方式来实现，常见的方式包括共享内存、信号量和管道等。
3.1 共享内存共享内存是一种在多个进程之间共享数据的机制。
在消息机制中，可以使用共享内存来实现消息队列。
每个进程可以通过读写共享内存的方式来发送和接收消息。
共享内存的优点是速度快，但需要注意进程间的同步和互斥问题。
3.2 信号量信号量是一种用于进程间同步和互斥的机制。
在消息机制中，可以使用信号量来实现消息队列的同步和互斥。
每个进程可以通过对信号量进行P操作和V操作来发送和接收消息。
信号量的优点是简单易用，但需要注意死锁和竞态条件的问题。
3.3 管道管道是一种用于进程间通信的机制。
在消息机制中，可以使用管道来实现消息队列。
每个进程可以通过写入和读取管道的方式来发送和接收消息。
管道的优点是简单高效，但只能用于有亲缘关系的进程间通信。
4. 消息机制的应用场景消息机制在实际的软件开发中有广泛的应用场景，下面介绍几个常见的应用场景。
4.1 进程间通信消息机制可以用于实现不同进程之间的通信。
通过消息机制，不同进程可以通过发送和接收消息来实现数据的传递和共享。
消息机制可以解决进程间的同步和互斥问题，提高系统的并发性能。
ipcd协议
ipcd协议一、概述IPC（Inter-Process Communication，进程间通信）是计算机科学中的一个重要概念，它指的是在多个进程之间进行数据交换和通信的机制和技术。
而ipcd协议则是一种特定的IPC协议，用于在不同的进程之间进行高效的通信。
二、ipcd协议的特点ipcd协议具有以下几个特点：1. 跨平台兼容性ipcd协议设计时考虑了跨平台的兼容性，因此可以在不同的操作系统和硬件平台上进行使用。
这使得ipcd协议成为一种非常灵活和通用的IPC解决方案。
2. 高效的数据传输ipcd协议采用了高效的数据传输机制，能够在进程间快速地传输大量的数据。
它使用了一种优化的数据编码和解码算法，以及高速的数据传输通道，从而实现了高效的数据传输。
3. 可靠性和安全性ipcd协议在设计时考虑了通信的可靠性和安全性。
它采用了一系列的机制来确保数据的可靠传输，包括错误检测和纠正、数据重传等。
同时，ipcd协议还提供了安全的认证和加密机制，以保护通信过程中的数据安全。
4. 灵活的通信模式ipcd协议支持多种通信模式，包括点对点通信、发布订阅模式等。
这使得ipcd协议可以适应不同的通信场景和需求，提供灵活的通信方式。
三、ipcd协议的应用场景ipcd协议可以在各种不同的应用场景中使用，以下是几个常见的应用场景：1. 分布式系统在分布式系统中，不同的进程可能运行在不同的计算节点上，它们需要进行数据交换和通信。
ipcd协议可以提供高效的进程间通信机制，使得分布式系统中的各个进程能够快速地进行数据传输和通信。
2. 并行计算在并行计算中，多个进程可能同时执行不同的任务，它们之间需要进行数据交换和协调。
ipcd协议可以提供高效的数据传输和通信机制，使得并行计算中的各个进程能够快速地进行数据交换和协作。
3. 消息队列ipcd协议可以作为消息队列的基础协议，用于实现消息的发布和订阅。
它可以提供高效的消息传输和通信机制，使得消息队列能够快速地进行消息的发布和订阅。
操作系统第3章-3 进程通信.
发送进程发消息时要指定接收进程的名字，反 过来，接收时要指明发送进程的名字；
发送原语：Send(receiver,message) 接收原语：Receiver(sender,message) * 对称形式：一对一 * 非对称形式：多对一 （顾客/服务员）
2019/7/13
信号量上的PV操作是最简单的进程通信。
2019/7/13
2
进程通信的类型
低级通信机制
交换信息量少，如P、V原语，软中断信号； 适用于集中式操作系统。
高级通信机制：交换信息量大
消息传递(message passing)通信机制； 共享内存(shared memory)通信机制； 管道（Pipe）通信：共享文件(shared file)通信机制； 既适用于集中式操作系统，又适用于分布式操作系统
确定对方的存在
发送者和接收者双方必须能够知道对方是否存在， 如果对方已经不存在，就没有必要再发送信息。
2019/7/13
16
信箱
存放信件的存储区域
构成
信箱特征（头）：信箱容量、信件格式、信箱名称等；
信箱体：若干格子，用来存放信件；
分类
私用信箱 共享信箱 公用信箱
发送 Deposite 进程
A (m)
邮箱头 …邮箱体
Remove 接收
(m)
进程
B
信箱使用规则
邮箱通信结构
若发送信件时信箱已满，则发送进程被置为“等信箱”状态，直到信
发送进程返回到用户态继续执行；
在以后某个时刻，当接收进程执行到receive接收原语时，也产 生访管中断进入操作系统。
由操作系统将载有消息的缓冲区从消息链中取出，并把消息内容 copy到接收进程空间，之后收回缓冲区，如此就完成了消息的接 收，接收进程返回到用户态继续进行。
windows进程间通信的几种方法
windows进程间通信的几种方法（实用版4篇）目录（篇1）1.引言2.Windows进程间通信概述3.管道通信4.共享内存通信5.消息队列通信6.套接字通信7.结论正文（篇1）一、引言Windows操作系统以其强大的功能和灵活性，吸引了众多用户。
在Windows平台上，进程间通信（IPC）是实现应用程序之间数据交换和协作的关键。
本文将介绍几种常用的Windows进程间通信方法。
二、Windows进程间通信概述Windows进程间通信是指不同进程之间通过某种机制实现数据交换。
它允许应用程序在不同的线程或进程之间传递信息，从而实现协同工作。
在Windows平台上，有多种进程间通信机制可供选择，包括管道、共享内存、消息队列和套接字等。
三、管道通信1.概述：管道是一种用于不同进程之间数据交换的同步机制。
它提供了一种单向数据流，可实现父子进程之间的通信。
2.创建：使用CreateNamedPipe函数创建命名管道或使用CreatePipe函数创建匿名管道。
3.读取/写入：使用ReadFile和WriteFile函数进行数据的读取和写入。
4.关闭：使用CloseHandle函数关闭管道句柄。
四、共享内存通信1.概述：共享内存允许多个进程访问同一块内存区域，从而实现数据共享和快速数据访问。
2.创建：使用CreateFileMapping函数创建共享内存映射。
3.读取/写入：使用MapViewOfFile函数将共享内存映射到进程的地址空间，并进行数据的读取和写入。
4.同步：使用原子操作或信号量进行数据的同步和互斥访问。
五、消息队列通信1.概述：消息队列允许不同进程之间传递消息，实现异步通信。
它可以实现消息的批量发送和接收，适用于高并发的消息传递场景。
2.创建：使用CreateMailslot函数创建消息队列。
3.发送/接收：使用SendMessage函数发送消息，使用SendMessage 函数的异步版本接收消息。
进程间通信的几种方式
进程间通信的⼏种⽅式典型回答1. 套接字套接字为通信的端点。
通过⽹络通信的每对进程需要使⽤⼀对套接字，即每个进程各有⼀个。
每个套接字由⼀个 IP 地址和⼀个端⼝号组成。
通常，套接字采⽤ CS 架构，服务器通过监听指定的端⼝，来等待特定服务。
服务器在收到请求后，接受来⾃客户端套接字的连接，从⽽完成连接。
2. 管道管道提供了⼀个相对简单的进程间的相互通信，普通管道允许⽗进程和⼦进程之间的通信，⽽命名管道允许不相关进程之间的通信。
知识延伸进程间通信有两种基本模型：共享内存和消息传递。
共享内存模型会建⽴起⼀块供协作进程共享的内存区域，进程通过向此共享区域读出或写⼊数据来交换信息。
消息传递模型通过在协作进程间交换信息来实现通信。
下图给出了两个模型的对⽐：很多系统同时实现了这两种模型。
消息传递对于交换较少数量的数据很有⽤，因为⽆需避免冲突。
对于分布式系统，消息传递也⽐共享内存更易实现。
共享内存可以快于消息传递，这是因为消息传递的实现经常采⽤系统调⽤，因此需要更多的时间以便内核介⼊。
与此相反，共享内存系统仅在建⽴共享内存区域时需要系统调⽤；⼀旦建⽴共享内存，所有访问都可作为常规内存访问，⽆需借助内核。
对具有多个处理核的系统上，消息传递的性能要优于共享内存。
共享内存会有⾼速缓存⼀致性问题，这是由共享数据在多个⾼速缓存之间迁移⽽引起的。
随着系统处理核的⽇益增加，可能导致消息传递作为 IPC 的⾸选机制。
共享内存系统采⽤共享内存的进程间通信，需要通信进程建⽴共享内存区域。
通常，这⼀⽚共享内存区域驻留在创建共享内存段的进程地址空间内。
其它希望使⽤这个共享内存段进⾏通信的进程应将其附加到⾃⼰的地址空间。
回忆⼀下，通常操作系统试图阻⽌⼀个进程访问另⼀个进程的内存。
共享内存需要两个或更多的进程同意取消这⼀限制；这样它们通过在共享区域内读出或写⼊来交换信息。
数据的类型或位置取决于这些进程，⽽不是受控于操作系统。
另外，进程负责确保，它们不向同⼀位置同时写⼊数据。
《分布式系统原理与范型(第二版)》复习资料
分布式复习资料第1章分布式系统是若干独立计算机的结合，这些计算机对于用户来说就像是单个相关系统。
硬件方面：机器本身是独立的。
软件方面：对用户来说就像与单个系统打交道。
重要特性：1、各种计算机之间的差别以及计算机之间的通信方式的差别对用户是隐藏的。
2、用户和应用程序无论在何时何地都能够以一种一致和统一的方式与分布式系统进行交互。
中间件：为了使种类各异的计算机和网络都呈现为单个的系统，分布式系统常常通过一个“软件层”组织起来。
该“软件层”在逻辑上位于由用户和应用程序组成的高层与由操作系统组成的低层之间。
如图，这样的分布式系统有时又称为中间件。
注意层次分布与组件分布式系统的最主要目标是使用户能够方便地访问远程资源，并且以一种受控的方式与其他用户共享这些资源。
透明性：如果一个分布式系统能够在用户和应用程序面前呈现为单个计算机系统，这样的分布式系统就是透明的。
透明的类型：1、访问透明性：指对不同数据表示形式以及资源访问方式的隐藏。
2、位置透明性：指用户无法判别资源在系统中的物理位置。
3、并发透明性：在资源共享时，用户不会感觉到他人也在使用自己正使用的资源。
4、故障透明性：用户不会注意到某个资源(也许他从未听说过这个资源)无法正常工作，以及系统随后从故障中恢复的过程。
开放性：一个开放式的分布式系统，是根据一系列准则来提供服务，这些准则描述了所提供服务的语法和含义。
互操作性：刻画了来自不同厂商的系统或组件的两种实现能够在何种程度上共存并且协同工作，这种共存和协同工作只能依赖于通过双方在公共标准中规定的各自所提供的服务来完成。
可移植性：刻画了这样的性能，如果为分布式系统A开发了某个应用程序，并且另一个分布式系统B与A具有相同的接口，该应用程序在不做任何修改的情况下在B上执行的可行程度。
可扩展性：当一个系统需要进行扩展时，必须解决多方面的问题。
首先考虑规模上的扩展。
在需要支持更多的用户或资源时，我们常常收到集中的服务、数据以及算法所造成的限制，如图所示。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3、MOM
面向消息的中间件，Message-oriented Middleware； 或称为消息队列系统Message Queuing System。
使用消息队列的松耦合通信的4种组合方式
2-26 消息队列
Basic interface to a queue in a message-queuing system
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Client procedure calls client stub in normal way Client stub builds message, calls local OS Client's OS sends message to remote OS Remote OS gives message to server stub Server stub unpacks parameters, calls server Server does work, returns result to the server stub Server stub packs it in message, calls local OS Server's OS sends message to client's OS Client's OS gives message to client stub Client stub unpacks result, returns to client
三、远程对象调用
1、分布式对象 2、将客户绑定到对象 3、远程方法调用（RMI）
1、Distributed Objects
对象：状态、方法、接口 对象
状态：对象的性质（Properties）的取值。性质包括属 性Attributes（一元）和关系Relations（二元）。 方法：对状态的操作。 接口：公开的方法。
网络计算课程——
分布式系统进程通信
2006 年10月
目录
底层协议 TCP/IP 通信模型 – RPC（远程过程调用） – RMI（远程方法调用） – MOM（面向消息的中间件） – Stream
本章练习
选作下列练习之一。 1、使用Socket编写一个可以实现“聊天”功能的 服务器程序和客户程序，服务器允许同时接入 多个客户。 2、使用Sun RPC实现一个简单的远程调用程序， 例如服务器实现 n!计算。 3、使用MPI实现一个FFT分布式计算程序。
(b) 显示绑定
3、远程方法调用（RMI）
将客户绑定到对象后，客户通过代理 （proxy）来调用对象的方法。 静态调用：语言级调用，程序员生成存根，使用 预先确定的接口。 动态调用：运、Berkeley Socket（套接字） 2、MPI（消息传递接口，Message Passing Interface） 3、MOM（面向消息的中间件，Message-oriented Middleware；或称为消息队列系统Message Queuing System）
（2）传递指针 传递指针 方案1：禁用指针 方案2：复制-还原。指针所指向的对象，以消息 形式传递给服务器，在服务器中复制一份对象， 建立该对象的指针，代替客户端的指针。 （3）IDL: interface definition language
3、扩展的RPC
(1) 门（door） ） 基本RPC不区分本地调用和远程调用，均使用 消息完成，在执行本地调用时效率低下。 门（door）： 本地调用：IPC 远程调用：RPC (2) 异步 异步RPC 客户发出请求后继续执行。
Steps involved in doing remote computation through RPC
2-8
（3）传递参数
（1）网络上不同处理器的编码方案 编码方案不同 编码方案 字符编码：ASCII(PC)、EBCDIC(IBM mainframe) 多字节排列： little endian（Intel X86，低位字节在地址 较小的存储单元）； big endian（Sun SPARC）。 浮点数编码：IEEE方案，MS方案
（2）RPC
客户端：客户存根 客户存根（Client Stub） 客户存根 客户存根是read过程的另一种版本（不同 于传统过程调用的库函数/系统调用版本），其 执行步骤与传统过程调用相同。唯一不同的是， 它不要求库函数或系统调用提供数据，而是将 参数打包成一个消息，把消息发送到服务器， 然后调用receive原语来阻塞自己，直到收到响 应消息。 客户收到响应消息后，将结果提取出来并 复制给调用程序，然后调用程序从远程read过 程返回。
1、Berkeley Sockets
Socket primitives for TCP/IP
Primitive Socket Bind Listen Accept Connect Send Receive Close Meaning Create a new communication endpoint Attach a local address to a socket Announce willingness to accept connections Block caller until a connection request arrives Actively attempt to establish a connection Send some data over the connection Receive some data over the connection Release the connection
一、通信协议
1、OSI协议模型
2-1
消息封装
2-2
2、TCP/IP
OSI 应用层Application 表示层Presentation 会话层Session 传输层Transport 网络层Network 数据链路层Data Link 物理层Physical 传输层(TCP,UDP) 互联网层(IP) 主机至网络 TCP/IP 应用层Application
4、RPC实例
（1）DCE RPC DCE：Distributed Computing Environment 由OSF（Open Software Foundation）开发。 DCE是RPC的经典，被Microsoft系统采用。 （2）Sun RPC 更流行。参见：Marko Boger著，曹学军译， 《Java与分布式系统 》，机械工业出版社，2003 年5月。
服务器存根（Server Stub）： 服务器存根 服务器存根是客户存根的等价物，将客户请求 转换为本地调用，其过程是： • 调用receive原语阻塞服务器，等待客户请求。 • 收到请求后，把参数从消息中提取出来。 • 以常规方式调用本地过程。 • 将结果打包成消息，返回给客户。
Steps of a Remote Procedure Call
分布式对象： 分布式对象 接口放在一台机器上，对象本身驻留在
另一台机器上。
远程对象： 远程对象 一种分布式对象（接口与对象分别在不同
机器上），但其状态驻留在单个机器上（普通分布式 对象的状态可能在多个机器上）。
客户端：接口代理（Proxy），相当于客户存根。 服务器：骨架（Skeleton），相当于服务器存根。
2、将客户绑定到对象
本地绑定（Bind）： 本地绑定 在本地调用中称为连接（Link），即用户程 序连接到库函数代码或本地OS系统调用 （System Call）代码。 远程绑定： 远程绑定 对象定位（Location） 通信协议（TCP,UDP） 端点（endpoint）
Distr_object* obj_ref; //Declare a systemwide object reference obj_ref = …; // Initialize the reference to a distributed object obj_ref-> do_something(); // Implicitly bind and invoke a method
Primit Meaning ive Put Append a message to a specified queue Block until the specified queue is Get nonempty, and remove the first message Check a specified queue for messages, Poll and remove the first. Never block. Install a handler to be called when a Notify message is put into the specified queue.
(a) 隐式绑定
Distr_object objPref; Local_object* obj_ptr; obj_ref = …; obj_ptr = bind(obj_ref); //Declare a systemwide object reference //Declare a pointer to local objects //Initialize the reference to a distributed object //Explicitly bind and obtain a pointer to the local // proxy obj_ptr -> do_something(); //Invoke a method on the local proxy
1、RPC需要解决的问题
不同地址空间： 客户存根和服务器存根（Stub） 参数传递： 参数编组（Parameters Marshaling） IDL（Interface Definition Language）
2、基本的RPC