第二章分布式通信机制
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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。
第二章分布式通信机制
• 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， 就可开始它的消息转移。如果令牌丢失。那么系统应能 发现这种情况并产生一个新令牌。该方法已由Primenet 系统所采用。
第二章分布式通信机制
• 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”。
第二章分布式通信机制
• 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。 •
第二章分布式通信机制
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。
第wk.baidu.com章分布式通信机制
2020/12/10
第二章分布式通信机制
•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。 • 保密：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。
第二章分布式通信机制
•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。
第二章分布式通信机制
• 2.1.4 保密 • 编码是保问护题信息的常用方法之一。信息在发送之前先予
以编码，当信息到达其目的地后就进行译码。 • 编码技术，最常用的一种就是提供一个通用的编码算法 E，一个通用的译码算法D，并对每次应用提供一个保密键 （key），令Ek和Dk分别表示具有保密键k的那个特定应用的 编码和译码算法，那么，对于任何消息m，该编码系统必须满 足下面的特性： • ⑴Dk(Ek(m)) = m； • ⑵Ek和Dk都能有效地计算； • ⑶该系统的保密性只依赖于键k的保密性而不依赖于算法 E和D的保密性。
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n 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。
第二章分布式通信机制
• 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）。 •
第二章分布式通信机制
• 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。
第二章分布式通信机制
• ⑶消息槽(slot)：若干定长的消息槽连续不断地 在系统（通常是一个环结构）中循环。每个消息槽 可以容纳一定长的消息和有关的控制信息（如像发 送处，接收处，消息槽满 / 空等）。希望转移消息 的场点必须等待直到一个空消息槽到达，然后，该 场点将它的消息插入这个空消息槽并附上适当的控 制信息，此消息在网络中继续流动，当它到达某个 特定的场点时，该场点就查看此消息槽的控制信息， 以确认此消息槽是否包含了发送给它的消息；若没 有，它就放过此消息槽，否则，它取走消息糟中的 消息，重新设置控制信息以指明该消息槽为空。
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• 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， 就可开始它的消息转移。如果令牌丢失。那么系统应能 发现这种情况并产生一个新令牌。该方法已由Primenet 系统所采用。
第二章分布式通信机制
• 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”。
第二章分布式通信机制
• 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。 •
第二章分布式通信机制
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。
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•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。 • 保密：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。
第二章分布式通信机制
•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。
第二章分布式通信机制
• 2.1.4 保密 • 编码是保问护题信息的常用方法之一。信息在发送之前先予
以编码，当信息到达其目的地后就进行译码。 • 编码技术，最常用的一种就是提供一个通用的编码算法 E，一个通用的译码算法D，并对每次应用提供一个保密键 （key），令Ek和Dk分别表示具有保密键k的那个特定应用的 编码和译码算法，那么，对于任何消息m，该编码系统必须满 足下面的特性： • ⑴Dk(Ek(m)) = m； • ⑵Ek和Dk都能有效地计算； • ⑶该系统的保密性只依赖于键k的保密性而不依赖于算法 E和D的保密性。
第二章分布式通信机制
n 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。
第二章分布式通信机制
• 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）。 •
第二章分布式通信机制
• 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。
第二章分布式通信机制
• ⑶消息槽(slot)：若干定长的消息槽连续不断地 在系统（通常是一个环结构）中循环。每个消息槽 可以容纳一定长的消息和有关的控制信息（如像发 送处，接收处，消息槽满 / 空等）。希望转移消息 的场点必须等待直到一个空消息槽到达，然后，该 场点将它的消息插入这个空消息槽并附上适当的控 制信息，此消息在网络中继续流动，当它到达某个 特定的场点时，该场点就查看此消息槽的控制信息， 以确认此消息槽是否包含了发送给它的消息；若没 有，它就放过此消息槽，否则，它取走消息糟中的 消息，重新设置控制信息以指明该消息槽为空。