分布式通信

可靠组播
一种实现方式是发送者向一个组中所有 成员发送消息，然后等待每一个成员的 回复。
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2.4 远程调用RPC
RPC使用过程调用实现远程通信，在 传统的过程化程序设计语言环境中，它 的语义类似于本地过程调用的语义，因 此，它可向应用层用户提供良好的接口。
Client进程 ←→ Client’s Stub ←→ Server’s Stub ←→ Server进程
两进程不共享内存空间 不同的系统中 在同一系统中，每个进程有自己的内存
消息通常是通过OS提供的基本通信原语 用消息包或帧的形式发送的。通信原语有 以下两种
阻塞原语（又称为同步原语） 非阻塞原语（又称为异步原语）
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2.2 消息传递
阻塞原语
消息被发送时，发送的进程被阻塞（即 挂起），直到消息传送完毕，其后的命 令才能继续执行 阻塞原语实现进程不再阻塞的2种方法
Sockets
通过网络的通信，不是共享数据结构或 文件。
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2.3 组通信
组通信的用途
具有冗余结构的系统 在分布式系统中查找 多副本的更新
组通信的特性
原子性
定序
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2.3 组通信
不可靠组播
组通信最简单的实现方式就是不可靠组 播，即简单地向每个目标发送一条消息。
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2.4 远程调用RPC
程序员不知道调用的是一个远程过程， 还是一个本地过程，这需要有相应的 支持机制，将一台计算机上语言级调 用自动转化为另一台计算机上相应的 语言级调用，实现变量和结果的传送。 调用者阻塞，等待返回值，而不是仅 仅一个确认值。与各种程序设计语言 一样，对参数数目和数据类型有限制
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2.4 远程调用RPC
RPC与本地调用的区别
数据表示问题
• 如果RPC是在两种异构的机器上进行的，不同机器 数据表示可能不同，包括机器的字长等。
指针
• 在不具备共享地址空间的情况下，RPC不可能允许 在网络范围内传递指针。
故障
• 调用者和被调用者都可能在调用期间发生故障
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2.4 远程调用RPC
对于故障，由于调用者无法知道到底出现了那种 情况，因此，系统需要提供一些基本的保护机制 来确保RPC的正确效果。不同RPC实现方案定义 的这种效果或RPC语义是有差别的，以下是几种 常用的RPC调用语义。 At- Most -Once (最多一次) • 相同RPC的重复调用，服务器不处理。 At- least -Once (至少一次) • RPC将被执行至少一次，可能多次。 Last -of-Many-Call （最近调用） • 每个调用包含一个标识，client接收最近调用 者的返回值。
消息传递（同步）适合于C/S模型
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2.2 消息传递
C/S模型的几个设计问题
寻址 阻塞和非阻塞原语 有缓冲和无缓冲原语 可靠和非可靠原语
管道
两进程间的通信通过内核在有限大小的 缓冲区上实现，这类原语通过系统调用 实现。当缓冲区满时，引起阻塞。
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2.2 消息传递
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2.4 远程调用RPC
RPC系统的实现问题
RPC协议族
• 面向连接的 面向非连接的 • 选择标准通用协议，还是专门为RPC设计 的协议 • 信包和报文的长度
程序员对所选方法的熟悉程度 进程间通信机制的透明性，程序员知道 得细节越少，出错得机会也就越少 系统所支持的方法 考虑系统的扩充 支持进程的迁移，不同文件系统的进程 间通信 通信机制的标准化问题 通信机制的有效性
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2.2 消息传递
消息传递，物理上复制要共享的数据到另 外一个进程的地址空间 下列情况，一般不常用消息传递
• 轮询 ：利用测试原语，测试缓冲区的相关信 息（状态），忙等待 • 中断 ： 也可以在非阻塞原语种利用 • 如果轮询一直不成功，或者一直无中断，这 样会无限阻塞下去 ，因此要有计时器，缺省 的设置，或者程序员控制
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2.2 消息传递
阻塞send & receive
Procedure A Begin Instructions …… send (B, message) // where B is the destination // waiting for acknowledgment received send acknowledgment next instructions …… End Procedure B Begin Instructions …… receive (A, message) // where A is the source // waiting for message // received message next instructions …… End
分布式通信
Outline
第二章 分布式通信
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第二章
分布式通信
2.1 各种通信方式 2.2 消息传递 2.3 组通信 2.4 远程调用RPC
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2.1 各种通信方式
单处理机进程间通信
单处理机系统中进程间的通信无疑是 利用共享存储器
分布式系统之间的通信
分布式系统中，由于缺少共享存储器， 系统中的通信都是基于消息传递的
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2.1 各种通信方式
进程间通信的实现方法
可以是低级的，涉及系统调用，或者通 过语言级的支持实现
进程间通信方法主要有
消息传递、管道、sockets、RPC、共享 内存
对象之间的通信手段
CORBA、 DCOM
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2.1 各种通信方式
选择进程间通信方法主要考虑的问题
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2.1 各种通信方式
分布式系统实现进程间通信注意问题
无共享存储器，不能借助共享变量的方法 机器间消息传递的可靠性低于机器内信息传递 的可靠性 系统内任意两台机器未必直接连接，往往需要 中转 系统内的各台机器型号可能不同 通信的实现与系统结构、通信线路 结构、通信介质的物理性能等有密切关系