分布式通信
分布式通信系统的网络拓扑设计与优化
分布式通信系统的网络拓扑设计与优化随着信息技术的迅猛发展，分布式通信系统在大规模数据传输和处理方面扮演着重要角色。
网络拓扑设计与优化是确保分布式通信系统高效运行的关键方面。
本文将探讨分布式通信系统的网络拓扑设计原则与方法，并探讨如何优化网络拓扑以提高系统性能。
一、分布式通信系统的网络拓扑设计原则分布式通信系统的网络拓扑设计需要考虑以下原则：1. 高可用性：网络拓扑应设计成具有高可用性，即当设备故障或网络出现中断时，仍能保持系统的正常运行。
为实现高可用性，可以使用冗余路径、备用设备和自动容错机制等技术手段。
2. 低延迟：通信系统需要快速响应，因此网络拓扑应保证低延迟。
减少跳数、优化链路速度和选择高效路由算法都可以降低网络延迟。
3. 高带宽：随着数据量的不断增长，分布式通信系统需要具备高带宽的特性，以保证数据传输的快速和高效。
通过增加链路带宽、优化数据压缩和使用分流技术等方式可以提高带宽。
4. 可扩展性：分布式通信系统应具备良好的可扩展性，以适应未来的业务扩展和用户增长。
网络拓扑设计应预留足够的空间和资源，使得系统能够方便地进行扩展与升级。
5. 安全性：在设计网络拓扑时，应重视系统的安全性，保证数据传输和存储的机密性和完整性。
通过采用加密技术、访问控制和防火墙等安全措施可以提高系统的安全性。
二、分布式通信系统的网络拓扑设计方法在进行分布式通信系统的网络拓扑设计时，可以采用以下方法：1. 集中式拓扑：集中式拓扑是指所有设备连接到一个中心节点的网络结构。
这种拓扑适用于规模较小且数据传输需求相对简单的系统。
集中式拓扑的优点是管理和维护方便，但存在单点故障的风险。
2. 分布式拓扑：分布式拓扑是指将设备分散连接在不同的节点上的网络结构。
这种拓扑适用于规模庞大的分布式通信系统，能够提供更好的可扩展性和可靠性。
然而，分布式拓扑的管理和维护相对复杂。
3. 树状拓扑：树状拓扑是指网络形成一个以中心节点为根的树结构。
这种拓扑适用于需要通过层级传输数据的系统，例如数据中心的局域网。
基于sdn的分布式计算通信一体化调度方法及相关组件
基于sdn的分布式计算通信一体化调度方法及相
关组件
基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法及相关组
件包括以下部分：
1．调度方法：该方法主要涉及获取分布式网络节点通
过OpenFlow交换机发送的POST请求，并获取与该POST请求对应的目标命令。
目标命令下发至对应的SDN控制器，以便SDN控制器基于目标命令向OpenFlow交换机下发流表信息。
最后，通过OpenFlow交换机基于流表信息完成对POST 请求的响应操作。
这种方法能够为不同类型的分布式网络节点提供更加精细的服务质量，并能够在通信和计算任务同时存在的分布式网络中，对计算与通信进行一体化调度和平衡。
2．相关组件：基于SDN的分布式计算通信一体化调度
方法涉及到的组件包括分布式网络节点、通信节点、计算节点和通信计算节点等。
这些节点通过OpenFlow交换机与SDN 控制器进行交互，利用流表信息进行通信和计算任务的调度和管理。
此外，该方法还可以涉及到其他组件，如网络拓扑、负载均衡器、路由器等，以实现更加高效和智能的调度和管理。
总之，基于SDN的分布式计算通信一体化调度方法及相关组件是一个复杂而重要的领域，涉及到计算机网络组网和
控制技术的多个方面。
随着技术的不断发展，该领域将会不断创新和完善，为未来的计算机网络提供更加高效、智能和可靠的服务。
移动通信分布式皮基站设计方案
移动通信分布式皮基站设计方案移动通信分布式皮基站是指将原本集中部署在一处的通信基站拆分成多个分布在不同位置的小型基站，以提供更广泛、更高效的无线网络覆盖。
这种设计方案有助于解决人口密集区域通信网络容量不足的问题，提高网络质量和用户体验。
下面是一个关于移动通信分布式皮基站设计方案的介绍。
1. 系统架构移动通信分布式皮基站系统采用分布式架构，主要由中央控制器和多个分布式基站组成。
中央控制器负责管理、配置和控制各个基站的工作，实现无缝的切换和协调。
每个分布式基站包括无线收发模块、射频前端和数字处理单元，实现无线信号的接收、处理和转发。
2. 频谱利用移动通信分布式皮基站采用频谱共享技术，即不同基站之间可以共享同一频谱资源，提高频道利用率。
通过智能调度算法，中央控制器可以根据当前网络负载情况和用户需求，动态分配频谱资源，使得不同基站之间的频道利用率最优化。
3. 干扰管理移动通信分布式皮基站采用空间分集技术，通过在空间上部署多个基站，减少了传统基站之间的相互干扰。
借助中央控制器的智能调度功能，可以根据用户位置和信号强度等信息，动态调整基站之间的工作频率和功率，进一步减小干扰。
4. 切换与重定向移动通信分布式皮基站系统支持无缝切换和重定向功能。
当用户从一个基站的覆盖范围进入到另一个基站的覆盖范围时，系统可以实现无缝切换，保持通话或数据传输的连续性。
当一个基站的负载过高或信号质量不佳时，中央控制器可以实现用户的重定向，将用户连接到质量更好或负载较低的基站上。
5. 安全保障移动通信分布式皮基站系统采用多层的安全保障机制，确保通信的安全性和可靠性。
系统在物理层、数据链路层和网络层都实现了加密和认证机制，防止信息被窃听和篡改。
系统采用入侵检测和防御技术，及时发现和应对可能的安全威胁。
移动通信分布式皮基站设计方案通过架构、频谱利用、干扰管理、切换与重定向以及安全保障等多种技术手段，提高了移动通信网络的覆盖范围和服务质量，满足了人口密集区域对高容量、高性能通信的需求。
大规模分布式系统中的网络通信问题
大规模分布式系统中的网络通信问题随着互联网技术的不断发展，大规模分布式系统已经成为当今互联网世界中的核心组成部分。
这些系统由数千甚至数百万台计算机组成，分布在全球各地。
然而，由于网络通信的本质特点，网络通信问题成为大规模分布式系统中的一个重要挑战。
本文将探讨大规模分布式系统中的网络通信问题以及可能的解决方案。
首先，大规模分布式系统中的网络通信问题主要包括延迟、带宽限制和数据一致性三个方面。
延迟是指消息在发送和接收之间的时间延迟，受到网络拓扑结构、传输协议、路由算法等因素的影响。
带宽限制是指网络链路上的数据传输能力有限，当系统中的节点数量增加时，带宽资源分配减少，容易成为瓶颈。
数据一致性是指在分布式系统中，由于数据副本分布在不同的节点上，需要保证数据的一致性，即所有节点的数据副本应该保持同步，这涉及到分布式事务、数据复制等机制。
解决大规模分布式系统中的网络通信问题的方法可以从多个角度进行考虑。
首先，通过优化网络拓扑结构可以减少延迟和带宽限制。
采用合适的拓扑结构，如星型拓扑、树状拓扑等，可以使得消息传输的路径更短，从而减少延迟。
此外，使用高速网络设备和光纤等技术也可以提高网络带宽，缓解带宽限制问题。
其次，使用跨地理位置的数据复制和数据分片技术，可以实现数据的一致性。
数据复制将数据的副本存储在不同的节点上，当一个节点发生故障时，可以快速切换到其他节点上，保证系统的可用性。
数据分片技术将数据拆分成多个片段存储在不同节点上，当需要访问某个数据时，可以通过索引快速定位到所需的数据分片，提高数据的访问效率。
另外，通过使用分布式缓存和负载均衡等技术，可以进一步改善大规模分布式系统中的网络通信问题。
分布式缓存将热数据存储在就近的节点上，减少了远程访问的延迟。
负载均衡技术可以根据节点的负载情况，智能地将请求分散到不同的节点上，实现资源的均衡利用，提高系统的整体性能。
此外，还可以通过引入异步通信、消息队列和流水线等技术来解决网络通信问题。
分布式系统中的网络通信与数据传输(四)
分布式系统中的网络通信与数据传输一、引言分布式系统是一个由多个相互连接和协同工作的计算机组成的网络，它们通过网络通信与数据传输来共同完成任务。
在这样的系统中，网络通信与数据传输的效率直接影响着整个系统的性能和稳定性。
二、网络通信的重要性网络通信是分布式系统中的重要组成部分，它实现了不同节点之间的连接和数据交换。
良好的网络通信能够提高系统的响应速度和吞吐量，保证节点之间的信息传输的正确性和可靠性。
1.协议和通信模型在分布式系统中，网络通信需要使用一定的协议和通信模型来规范数据传输的格式和流程。
常见的协议有TCP/IP、HTTP、FTP等，而通信模型则包括点对点通信、发布-订阅等。
选择合适的协议和通信模型是保障网络通信高效运行的重要前提。
2.数据包的传输在网络通信中，数据被分割为多个小的数据包进行传输。
这些数据包通过路由器、交换机等网络设备进行传送，最终到达目标节点。
而且由于数据包在传输过程中容易受到丢失、重复、延迟等问题的影响，因此需要通过差错检测、重传等机制来保证数据的可靠性。
数据包的传输速度和可靠性直接关系到整个网络通信的效率和稳定性。
三、数据传输的挑战与解决方案数据传输是分布式系统中的核心任务，它涉及到大量的数据的读写和传输。
然而，在大规模、高并发的分布式系统中，数据传输面临着诸多挑战。
为了应对这些挑战，研究人员和工程师们提出了一系列解决方案。
1.带宽和延迟带宽和延迟是网络传输中常见的技术指标。
带宽表示单位时间内可以传输的数据量，而延迟则表示数据从发送到接收的时间延迟。
在分布式系统中，高带宽和低延迟能够提高数据的传输速度和响应速度。
为了实现高带宽和低延迟，可以通过增加网络带宽、优化网络拓扑结构以及使用数据压缩和缓存等技术手段来减少传输过程中的延迟。
2.数据一致性和可靠性在分布式系统中，数据的一致性和可靠性是至关重要的。
数据一致性指的是在分布式系统中的所有节点上的数据应该保持一致，即使在发生故障或者网络分区的情况下也需要保持数据的一致性。
分布式协同通信系统的设计与实现
化通信时代 ，越来越多的通信方式不断涌现 ，如电 人 、 控制 和应 用三 者相 互分 离 。分 离后 ， 者 既可 独 三 立发 展 ， 可 以实现分 布式 配置 。这样 业务 系统 的逻 又 话 、 真 、 ＢＪ务 、 频会 议 、 时通信 等 。但 这些 传 ＷＥ ￣ Ｅ 视 即 彼此之间相互独立 ， 管理维护复杂 ， 信息资源共享率 辑结 构不 再受 限于物理 结 构 。依靠 承 载层 灵 活 的业 可 低， 降低了工作效率和沟通效果 。远程协同通信应运 务 承载能 力 ， 以组成 任 意所需 要 的形 式 。用户 通过 而生并得到了较好 的发展， 有效融合了语音、 短信、 即 接入终端设备从任意一点接入Ｉ网就能得到相应 的 Ｐ 时通 信 、 数据 等多种通信 方式 ， 较强 的实用 价值 。 服务 ， 具有 使得 业务 的提供 更加 灵活 、 便捷 。
现有办公条件下的信息资源， 提高工作效率， 文章研究了基于Ｉ网络的分布式远程协同通信系统的设计与实现。 Ｐ 关键词 ：远程协 同； 信息化 ； 业务应用
所示 ， 为接 人层 、 分 控制 层 和应 用层 ， 得 用户 接 使 今 天 ，通 信 已经 从语 音 电话 时代 进 入到 了信 息 图ｌ
浏览 器上 显示 。 种ＣＳ 式和ＢＳ 这 ／模 ／模式 相结合 的方 式
吸收两者优点 ， 留ＢＳ 保 ／模式分布性 、 开发维护简单
的特 点 ， 同时又 融合 ＣＳ 式 的特 殊 功能 要求 和 个性 ／模
化设计 要求 。
由于系统使用范围广且 比较分散 ，因此考虑采
用分 布式 结构 进行设 计 ， 分 区域设 立 分节 点 中心 ， 划
ＢＳ ／ 模式采用瘦客户机方式构建 ， 该方式对终端和用 户 的要 求 较低 ， 所有 的开发 、 护 和升 级工 作集 中在 维
分布式系统在移动通信中的应用与发展
分布式系统在移动通信中的应用与发展移动通信技术的快速发展，使得人们能够在任何时间、任何地点进行通信和信息交流。
然而，移动通信网络的复杂性与海量的用户需求也给其带来了挑战。
为了应对这些挑战，分布式系统在移动通信中的应用越来越重要。
本文将探讨分布式系统在移动通信中的应用与发展，并分析其带来的优势和挑战。
一、分布式系统在移动通信中的应用1. 网络资源管理：分布式系统在移动通信网络中可以实现对网络资源的有效管理和分配。
通过分布式的服务器和存储系统，可以实现更高效的数据处理和存储，并提供更好的服务质量。
同时，分布式系统还可以根据用户需求和网络状况动态地调整资源分配，以提高网络性能和用户体验。
2. 数据共享和协同工作：在移动通信中，用户需要频繁地访问和共享数据。
分布式系统可以实现数据的分布式存储和共享，使得用户能够更方便地获取和共享数据。
此外，分布式系统还可以支持多用户的协同工作，使得用户能够同时对同一份文档进行编辑和更新，提高工作效率。
3. 服务可靠性和容错性：由于移动通信网络的不稳定性和易受干扰的特点，分布式系统的容错性尤为重要。
分布式系统可以通过在不同地理位置部署多个服务器和存储系统，实现数据的冗余备份和自动切换，从而提高系统的可靠性和容错性，减少因网络故障而导致的服务中断。
二、分布式系统在移动通信中的发展1. 云计算与边缘计算的融合：云计算和边缘计算是当前移动通信领域的热点技术。
分布式系统可以将云计算和边缘计算相结合，实现资源的动态调配和任务的优化分配。
通过云端和边缘设备的协同工作，可以提供更加灵活和高效的移动通信服务。
2. 区块链技术的应用：区块链技术作为一种安全可信的分布式数据库技术，具有在移动通信中应用的潜力。
分布式系统可以利用区块链技术实现移动通信网络的身份验证、数据安全和隐私保护。
此外，区块链技术还可以提供移动通信网络中的去中心化管理和智能合约执行等功能。
3. 移动边缘计算的发展：移动边缘计算是分布式系统在移动通信中的重要发展方向之一。
一种分布式socket通信机制和方法
一种分布式socket通信机制和方法随着互联网技术的飞速发展，分布式系统在高并发、高可用性等方面提出了更高的要求。
本文将为您介绍一种分布式socket通信机制和方法，以应对日益复杂的网络环境。
一、分布式socket通信概述分布式socket通信是指在分布式系统中，利用socket技术实现各个节点之间的数据传输和交互。
分布式socket通信机制需要具备以下特点：1.高效性：能够在高并发场景下，保证数据传输的实时性和可靠性；2.可扩展性：支持节点动态加入和退出，适应分布式系统的扩展需求；3.一致性：确保分布式系统中各个节点之间的数据一致性；4.安全性：保障数据传输过程的安全，防止数据泄露和恶意攻击。
二、分布式socket通信机制1.基于TCP的通信机制TCP（传输控制协议）是一种面向连接、可靠的传输层协议。
在分布式socket通信中，基于TCP的通信机制具有以下优势：（1）可靠性：TCP通过三次握手建立连接，确保数据传输的可靠性；（2）流量控制：TCP协议具备流量控制功能，避免网络拥塞；（3）拥塞控制：TCP协议能够根据网络状况动态调整发送速度，降低网络拥塞。
2.基于UDP的通信机制UDP（用户数据报协议）是一种无连接、不可靠的传输层协议。
在分布式socket通信中，基于UDP的通信机制具有以下优势：（1）低延迟：UDP无需建立连接，传输延迟较低；（2）广播和多播：UDP支持广播和多播，适用于分布式系统中的组播通信；（3）弱可靠性：UDP协议本身不保证数据传输的可靠性，但在某些场景下，可以通过应用层实现可靠传输。
三、分布式socket通信方法1.同步通信同步通信是指通信双方在数据传输过程中，发送方等待接收方确认收到数据后，再发送下一份数据。
同步通信具有以下特点：（1）可靠性：确保数据传输的可靠性；（2）顺序性：保证数据传输的顺序性；（3）阻塞：在等待确认过程中，发送方可能产生阻塞。
2.异步通信异步通信是指通信双方在数据传输过程中，发送方无需等待接收方确认，可以连续发送多份数据。
无线通信网络中的分布式信号处理算法研究
无线通信网络中的分布式信号处理算法研究在现代通信技术中，无线通信网络越来越广泛应用。
然而，网络中的节点数量庞大，且节点之间的无线信号干扰较大，这给网络的传输质量带来了较大的挑战。
因此，如何在无线通信网络中有效处理信号成为了一个研究热点。
本文将着重介绍一种常用的信号处理方法——分布式信号处理算法，并探讨其应用于无线通信网络中的研究。
一、分布式信号处理算法简介分布式信号处理算法简而言之是指把一个大问题分成若干个小问题，由多个处理节点进行分布式运算，并通过网络进行通信和合并结果的一类算法。
该算法优点在于运算速度快、效率高，特别是可以同时处理多个数据。
在分布式信号处理算法中，节点通常被分为两种，即信号节点和处理节点。
信号节点的主要任务是采集信息并将其转发给处理节点，而处理节点则提取采样信息并进行相应的处理。
通信过程则通过信道进行，并可通过协同工作实现节点之间的数据共享。
二、应用于无线通信网络无线通信网络中存在较大的传输干扰和数据冗余，因此使用分布式信号处理算法是非常必要的。
该算法的应用已经被广泛应用于无线传感器网络、车联网、移动广告等领域，并得到了较好的效果。
具体地，可以在以下方面体现其应用优势。
1、信道估计信道估计是无线通信网络中的一个基本问题，其目的是恢复信道状态信息并优化信号传输。
分布式信号处理算法通过多个信号节点获取大量的信道信息，再通过处理节点进行混合并实时参数更新，可以极大地增强信号传输质量。
2、数据提取和管理在现代大规模数据通信的场景下，对数据的提取和管理变得越来越复杂，需要借助大量的计算和存储资源。
分布式信号处理算法可以将数据分布式存储和处理，不仅有助于解决存储和计算不足的问题，而且可以加速数据处理的效率。
3、信号多路径优化在无线通信中，多条路径会同时传输相同的数据信息。
这种情况下，分布式信号处理算法可以根据传输路径构建信号处理模型，在信道上实现信号优化路径的选择和不断优化，从而降低干扰和信号丢失的风险。
第二章分布式通信机制.pptx
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高级操作系统
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。
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高级操作系统
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”。
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2.1.3 争夺处理
高级操作系统
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。
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高级操作系统
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。
无线通信系统的分布式与集中式架构
无线通信系统的分布式与集中式架构无线通信系统是现代社会不可或缺的一部分，它通过发送和接收无线信号来实现人与人、机器与机器之间的信息传递。
在无线通信系统中，分布式架构和集中式架构是两种常见的架构方式。
本文将详细介绍无线通信系统的分布式和集中式架构，包括它们的特点、优点和缺点。
一、分布式架构分布式架构是将系统的各个组成部分分散部署在不同的地理位置，并通过网络进行连接和协同工作的架构方式。
在无线通信系统中，分布式架构的特点包括：1. 资源分散：分布式架构将系统的各个资源（如服务器、无线基站等）布置在不同的地点，可以更好地适应不同地域的需求。
2. 故障容错性：由于分布式架构中的资源分散，当某个地点或资源发生故障时，其他地点或资源能够继续正常工作，系统的可靠性更高。
3. 低延迟：分布式架构中的各个节点之间通过较短的网络距离进行通信，可以减少传输延迟，提高系统的实时性。
分布式架构的优点包括：1. 扩展性好：系统中的各个节点可以根据需求进行灵活的增减，使系统的容量可以随着用户数量的增加而扩展。
2. 适应性强：分布式架构可以更好地适应不同地理环境和网络环境的需求，提供更可靠和稳定的通信服务。
3. 安全性高：分布式架构中的资源分散，可以减少单点故障的可能性，增强系统的安全性和抗攻击能力。
但是，分布式架构也存在一些缺点：1. 成本较高：分布式架构需要在不同地点部署设备和建立通信网络，涉及的成本较高。
2. 管理复杂：分布式架构中的各个节点需要进行协同工作和管理，对系统管理者提出了更高的要求。
二、集中式架构集中式架构是将系统的各个组成部分集中在一个地点进行部署和管理的架构方式。
在无线通信系统中，集中式架构的特点包括：1. 资源集中：集中式架构将系统的各个资源（如服务器、无线基站等）集中在一个地点，方便管理和维护。
2. 统一控制：集中式架构中的各个节点可以通过中心控制器进行统一的管理和控制，提高系统的协同性和一致性。
3. 节省成本：集中式架构只需要在一个地点进行设备部署和管理，相比分布式架构成本更低。
移动通信分布式皮基站设计方案
移动通信分布式皮基站设计方案
移动通信分布式基站（Distributed Base Station）是当前移动通信网络发展的趋势
之一，其设计方案主要包括基站架构、传输方式、功率控制、频谱资源分配等方面的内
容。
在基站架构方面，传统的基站由一台主控制器和若干台无线单元组成，而分布式基站
则将主控制器功能拆分到每个无线单元中，实现了基站功能的分布式化。
这样的设计架构
能够减少网络的传输时延，提高网络的可靠性和容错能力。
在传输方式方面，分布式基站采用了微波传输和光纤传输相结合的方式。
微波传输主
要用于无线信号的传输，而光纤传输则用于控制信号的传输。
这样的设计能够实现无线信
号和控制信号之间的有效隔离，减少互相干扰的可能性。
在功率控制方面，分布式基站采用了功率共享技术。
即各个无线单元的功率相互补充，实现功率的合理分配。
这样的设计能够有效减少功率消耗，提高系统的能源利用率。
在频谱资源分配方面，分布式基站采用了动态频谱分配技术。
通过动态地分配频谱资源，能够根据网络负载情况进行动态调整，实现网络资源的最优化分配。
移动通信分布式基站的设计方案主要包括基站架构、传输方式、功率控制、频谱资源
分配等方面的内容。
这些设计方案能够提高网络的可靠性和容错能力，减少网络的传输时延，提高系统的能源利用率，实现网络资源的最优化分配。
通过采用这些设计方案，分布
式基站能够更好地满足人们对于移动通信网络的需求。
单片机分布式通信系统的设计与实现
Ｉ ■
单 片机 分布式 通信 系统 的设计 与实现
韩 建伟
（ 山东省 农村 信用 社联合 社 ２０ ０ ） ５ ０ １
［ 摘 要］ 本文 详 细介 绍 了基于 Ｒ ８ Ｓ ４ ５总 线 的 Ｐ Ｃ机 与多台单 片机 间 利用 串行 通信 组成 的分 布 式通信 系 统 的原理 、实 现方 法和 相应 的通 信硬 件 、软件 设 计 。该设 计是 由 Ｐ 机 与单 片机 组成 的主 从控 制系统 ，其 中 Ｐ 机做 为主 机对 从机 单片机 实现 控制 和监 视功 能 。单 片机 作为从 机在 整个 系统 中属于 从属地 位 ，主 ｃ ｃ 要 用来接 收上 位机 的命 令并 实时控 制 。本设计 采用 ｒＲ ４ ５ Ｓ ８ 总线 以满 足长距 离 多机通 信 ，本 文讨 论了 总线接 口转 换 、主从 式通信 协议 设计 方法 ，给 出了采 用 中 断式处 理 的通 信 过程 流 程 图 ，实现 了 Ｐ Ｃ机对 多个 单片 机组 成 采集 终 端 的通 信 与管 理 。 ［ 关键 词］ｃ Ｐ 机 Ａ ８ Ｓ １ Ｒ ４ ５ 分 布式 通信 Ｔ ９ ５ Ｓ ８ 中 图分类 号 ：Ｐ９ Ｔ ３９ 文献标 识 码 ： Ａ 文毫 编号 ：０９ ９ ４ （００ ３ ５０ ０ １０— １Ｘ ２ １）４ ０ ３ １
单 片机 由于其 具 有控 制 功 能强 、 ｌ 靠性 高 、设 计灵 活 和性 能 价格 比高 口 Ｊ ‘ 的特 点， 因此 在 工业控 制领 域得 到 了广泛 的应用 ，在 一业 控制领 域 ，计算 机 Ｉ ． 的数量 有一 台变 为多 台， 多台计 算机 组成 了多机 系统 ，计 算机分 布关 系可 以 分为紧 密耦合 和松 散耦 合 ，主从 控制 系统 是一种 松散 式 的多机 系统 ，计算 机 之 间 由通信 协议来 联系 。此 时往 往需 要组成 上位 机对 下位 机的通 讯系 统 ，由 台上位 机去 控制 多 台下位 机 。主 从控 制就 是一 台功 能较 强的主 机和 多台 从 机 组成 的多机 系统 。上位机 一般 是 Ｐ 机 ，下位 机一 般 是单片 机系 统 ， 行 单 ｃ 执 片机与 Ｐ 机 串行通 信 的 问题 。 ｃ 本文 主机 为 Ｐ ｃ机 ，从机 Ａ ｍ １ 司 的 Ａ ８ Ｓ １ ｔｅ 公 Ｔ ９ ５ 单片 机 ，主机 Ｐ ｃ机 用 于把接 收来 自从机 的数 据进 行分类 、统计和 显示 ，并 对从 机进行 控制 ，主机 有 权修 改从机 的参 数 ， 接受 从机 的数据 ， 可 以查看 从机 的状态 ， 以说主机 还 可 是主从 控制 的大脑 ；从 机单 片机 用于 数据采 集 、控制 、显 示和传 送数据 给 主 机 。从机 在 系统 中处于从 属地 位 ，是命 令 的执 行 者 。 从机 之 间不能 直接联 系 ， 它们 之 间必 须 有 主机 这 个 桥梁 联 系 。 １系 统硬件 设 计 在 此分 布 式通 信系 统 中 ，我们 采 用 串型通 讯 ，在 Ｐ Ｃ机 和 单片 机之 间， 由于 主机 （ Ｃ ） 的 Ｒ ２ ２逻辑 电子 与从 机 （ 片机 ） 的 Ｃ Ｏ Ｐ 机 Ｓ３ 单 Ｍ Ｓ逻辑 电平不 同， 必须进 行 电平转 换 ， 而且考 虑 到工业 运用 问题 我们 需要考 虑总 线 的选 用 ， 在常用 的 Ｒ２ ２ Ｒ ４ ５中，不 能使 用双端 信 号， 因此要 求使用 较 高的输 出 Ｓ３ 和 Ｓ ８ 电压 ，而 且其 传输 距离仅 为 １ 米 。Ｒ ４ ５ 信接 口的信号 传输 是用两 根线 之 ５ Ｓ８通 间 的电压表 示逻 辑 １ ０ 和 的因为 发送 端两 根传送 线 ， 且接 受接 收端也 是两 根 而 传送线 ． 这样 Ｒ ４ ５ 受和发 送仅 需要 ２根线就 完成 了传 输． Ｓ８ 接 由于传 输线采 用 了差动信 道， 以它 的干扰 抑制性好 ， 由于它 的阻抗低 无接 地 问题． 所 又 传输距 离 可高达 １０ｍ 传 输速度 可达 １ ｂ ｓ ２ ０， Ｍｐ 比较上 面 的数据 ，考 虑工业 要 求，我们采 用 了 Ｒ ４５ 式 。 Ｓ８ 方 Ｐ 机 的 串行接 口为 Ｒ一 ３ 或 Ｕ Ｂ 线，现 阶段 应用 更多 的是将 Ｒ一 ３ ｃ Ｓ２ ２ Ｓ总 Ｓ ２２ 接 口转 换成 Ｒ ～ ８ 接 口，然 后采用 Ｒ 一 ８ 进行 长距 离 、高速 的 串行 异步 通 Ｓ４５ Ｓ４５ 信 。单片机 采用 Ｒ 一８ 进行 串行 通信 ，只 需要 将 Ｔ Ｌ Ｓ４ ５ Ｔ 电平 的 串行 接 口通过 芯 片转 换为 Ｒ一 ８ Ｓ４ ５串行接 口，这种 转换 比较 简单 ，本系统 采用 的是 Ｍ Ｘ８ Ａ４ ５芯 片 。利用 Ｐ 现有 的 Ｒ 一 ３ 接 口，系统 中采 用专用 的 Ｒ 一 ３ ／８ 标准 转换 芯 ｃ Ｓ ２２ Ｓ ２ ２４ ５ 片ＭＸ１２ Ａ ３ ６Ｅ来实 现 。此转换 芯 片一边 与 Ｒ一 ３ 标 准 ９ Ｓ２２ 针接 口相 连 ，另一边 与 Ｒ一 ８ Ｓ ４ ５总线相 连 ，原理 图如 图 卜 １ 示 。 所 在多媒 体 网络广 播 系统 中 ，利用 Ｐ ｃ机 与单 片机 够 成 的多 机通 信 系统 ， 采用 主从 式结 构 ：主从控 制 多个从 机 ，作 为从 机的单 片机 不主 动发送 命令 或 数据 ，一切 都 由主 Ｐ 机控 制；并且 在一 个 多级系统 中 ，只有 一 台主机 ，各 台 ｃ 从 机之 间不 能相 互通 信 ， 即使 有 信息 交 换也 必 须通 过 主 从转 发 。采 用 Ｒ 一 ｓ ４ ５构 成的 多机 通 信 系统 原理 框 图 、在 总线 末端 接 一个 匹 配 电阻 ，吸收 总 ８
未来分布式无线通信系统发展趋势
未来分布式无线通信系统发展趋势随着数字化时代的到来，人们对通信系统的需求越来越高。
传统的中央控制式通信系统已经不能满足未来网络的需求。
因此，分布式无线通信系统得到了广泛的关注和研究。
它具有强大的信息分发、扩展性与可靠性，越来越多的企业和学界开始研发和部署分布式无线通信系统。
在这篇文章中，我们将探讨未来分布式无线通信系统的发展趋势。
1. 5G技术将推动分布式无线通信系统的发展5G网络是一种新型的移动通信技术，可以大幅提高网络速度和响应时间，实现更快的数据传输和更高的带宽。
而分布式无线通信系统能够实现更广阔的网络覆盖和更好的信号传输。
因此，5G技术将成为推动分布式无线通信系统发展的主要因素。
预计未来几年，分布式无线通信系统将在5G网络的支持下得到迅速发展。
2. 多媒体内容将促进分布式无线通信系统的应用随着数字化娱乐产业的不断发展，越来越多的人开始追求高质量的多媒体内容。
分布式无线通信系统能够保证较高的网络速度和可靠性，使得大众能够更加方便快捷地获取高质量的多媒体内容。
因此，分布式无线通信系统在多媒体领域的应用将越来越广泛，而且随着技术的进步，分布式无线通信系统将能够满足更加高端的娱乐需求。
3. 超大规模智能物联网将推动分布式无线通信系统的应用智能物联网技术的进步已经改变了人们的生活方式，它的应用带来了诸多的便利和效益。
然而，大规模的物联网应用也导致人们对网络性能和可靠性的需求极高。
分布式无线通信系统能够保证网络的稳定运行和高质量传输，因此在超大规模智能物联网方面的应用将会越来越广泛。
4. AI技术将成为分布式无线通信系统发展的重大突破在未来分布式无线通信系统中，智能化和自主化将成为重要的特征。
随着AI技术的飞速发展，分布式无线通信系统将更加强大和智能化。
未来，我们有理由相信，AI技术将在与分布式无线通信系统的应用中实现突破。
总之，未来分布式无线通信系统将逐渐普及和成熟，随着各种领域的需求不断增加，分布式无线通信系统领域将得到更加快速的发展和增长。
分布式系统通信
2-22.1
2021/4/6
18Βιβλιοθήκη 消息中的持久性和同步性(4)
2-22.2
c) 暂时异步通信 d) 基于接收的暂时同步通信
2021/4/6
19
消息中的持久性和同步性(5)
e) 基于交付的暂时通信 f) 基于响应的同步通信
2021/4/6
20
面向消息的暂时通信
不提供消息的中介存储，实时性要求高 （几秒甚至几毫秒） • Berkeley Sockets • Message-Passing Interface
存根
7. 服务器存根将结果打包成一个消息，然后调用本地操作系 统
8. 服务器操作系统将含有结果的消息发送回客户端操作系统 9. 客户端操作系统将消息交给客户存根 10. 客户存根将结果从消息中提取出来，返回给调用它的客户
过程
2021/4/6
7
参数传递-传递值参(1)
• 通过RPC进行远程计算的步骤
原语
含义
MPI_bsend 将消息追加到本地发送缓冲区中
MPI_send
发送消息，并等待到消息复制到本地或远程缓冲区为止
MPI_ssend
发送消息，并等待到对方开始接收为止
MPI_sendrecv 发送消息，并等待到收到应答消息为止
MPI_isend
传递要发送消息的引用，然后继续执行
MPI_issend 传递要发送消息的引用，并等待到对方开始接收为止
RPC是分布式系统通信处理的事实标准,实现 消息传输的透明性。 • 常规过程调用 • 客户存根和服务器存根 • 参数传递
2021/4/6
4
常规过程调用
Count=read(fd,buf,nbyte),本地过程调用中的参数传递： • 调用read前的堆栈状态 • 过程调用执行时的堆栈状态
分布式系统数据通信的安全性研究
２１ 保 证机 密性 ．
的安全性 涉 及到很 多 的方 面 ， 户 的侧 重 点也 不 同 ， 用
本文只说 明其中几个相对重要的方面。
机密性指的是确保信息不暴露给未授权 的实体
和进 程ｆ ｌ １ 现有互 联 网 的数 据传 输模 式下 ， 。在 防止 数
率 ， 开发 难 度 较大 ， 做 的工 作 量 也 较多 ， 适 用 但 所 其
于高级用户。Ｙ 方式有现成 的软件 ， ＦＰ ｒ 只需搭建一个 兀１服务器 ， Ｐ 客户端就可以上传和下载数据 ， 缺点是
Ｖ＇ Ｉ Ｐ以明文 传输 ，而且 Ｆ ＴＰ模式 下不 是 以事件 触 发
登录时所用的参数 、 数据成功接收的次数 、 认证信息
的样本数据 ，企业总部可能要汇总分部的销售数据 ， 大 公 司可能要提供开放 的查询接 口供外 界查询产 品信息 或某实体 的验证信息 ， 此类系统数不胜数 。数据传输是 分布式系统通信 的重要途径 ，在公 网上传输私有数据 ，
如何 有效 的鉴别 用 户 ， 如何 保证 数 据传 输 的过 程 中不 被
验证 失败 的次 数等 ）以备 以后核 验和 审计 。 ，
的方式来工作 ， 造成对数据 的处理不及 时。Ｗｅ ｂ服
务 （ ｂＳｒｉ ） 借 其跨 平 台 、 耦合 、 ｗｅ ｅｖｃ 凭 ｅ 松 易开 发 的优
信息安全 的五个要素为机密性、完整性 、可用
性、 可控性和可审计性【 数据通信时 ， １ 】 。 要保证认证信
定义 的通信协议可以大大提高通信的安全性和通信 效
ｏ 一 皇翌 Ｉ ｌ举霹 堕苎ｃ 兰４ 辱 釜 ＝
分布式移动通信系统及技术分析
发展 时期 ，新技术与新产品不断涌现。 电力技 术层 面，电力调度 系统 （ Ｅ ＭＳ ）与配 电管理系 统 （ Ｄ ＭＳ ） 进入深化使用； 生产经营管理层面 ，
我国 电力 企业 的信 息化建设 开始于 ２ Ｏ世 新型办公 自动化产 品 （ Ｏ Ａ系统 ）、管理 信息 纪的 ６ ０年代 ，经过了 ３个阶段的发展。 １ ． １ ． 、百兆
用于 电力系统各个环节 的初步 自动化 ，提 高实 交换到桌面 ；软件应用方面 ，应用有 电网调度 【 关键词 １电力企业 信 息化 建设 发展途径
验室研发、工程设计 的效率 ，降低 电力工程建
自动化系统、电力营销信息系统 、配网 自动化
系统、电力企业 Ｅ ＲＰ等 。
设时间 、提高变 电站监控 自动化水平。
】 ． １ ＿ ２业务的应用与推广阶段
近年来 ，随着 电力体制改革的不断推进 ，
经过 一 个发展 阶段 后 ，计算机 技术 获得
１ ． ２ 电力企业信息化的 网架建设
目前 ，我 国 电力 通信 网 已经形 成 了以光
传统的 电力行 业开始 打破 垄断、引入竞 争 ，面 飞速发展 ，同时开始在 电力 系统 中获得推 广和
［ １ ］ 尤肖 虎 ， 赵新 胜 ． 分布 式无 线电和蜂 窝移
动通信 网络结构 【 Ｊ ］ ．电子 学报 ， ２ ０ ０ ４ ． ［ ２ ］蒋 占军 主编 ． 数 据 通信技 术 教程 ［ Ｍ 】 ． 机
械 工 业 出版 社 ， ２ ０ ０ ５ ．
［ ３ ］ Ｘ ． Ｈ． Ｙ Ｏ Ｕ ， Ｇ ． ． Ａ ． Ｃ ｈ ｅ ｎ ， Ｍ． Ｃ ｈ ｅ ｎ ， ａ ｎ ｄ Ｘ ．
＜ ＜上 接 １ ７页
分布式矩阵通讯方式
分布式矩阵通讯方式1.引言1.1 概述概述：分布式矩阵通讯方式是指在分布式系统中，通过不同的通讯方式进行矩阵数据的传输和交互的方法。
在分布式计算环境中，矩阵计算是非常常见且重要的任务，而矩阵之间的通讯是分布式矩阵计算中的关键环节。
随着大规模数据处理和分布式计算的兴起，矩阵计算的规模和复杂度不断增加，因此矩阵通讯方式的选择和优化变得尤为重要。
不同的通讯方式对于矩阵计算的效率和性能有着直接的影响，因此深入研究和了解分布式矩阵通讯方式具有重要意义。
本文将对分布式矩阵通讯方式进行系统的概述和分析。
首先将介绍分布式矩阵通讯方式的背景和定义，阐述为何需要研究和关注这一领域。
随后将重点讨论两种主要的分布式矩阵通讯方式：基于消息传递和基于共享内存。
通过深入分析和比较这两种通讯方式的特点、适用场景和优缺点，以及相关的技术和算法，可以对分布式矩阵通讯方式有更深入的了解和认识。
最后，本文将总结和分析现有的分布式矩阵通讯方式的优缺点，探讨其未来的发展趋势和应用前景。
通过对分布式矩阵通讯方式的研究和优化，可以提高分布式矩阵计算的效率和可扩展性，为大规模数据处理和分布式计算提供更好的支持和解决方案。
文章结构部分的内容可以描述整篇文章的组成和安排，包括各个章节的主题和目标。
以下是可能的描述：1.2 文章结构本文将按照以下结构组织和呈现内容：引言部分将在第1节中概述本篇文章的主题和背景，并介绍文章的结构和目的。
正文部分将在第2节中详细探讨分布式矩阵通讯方式。
首先，第2.1节将对分布式矩阵通讯方式进行定义，并介绍其相关背景知识。
然后，第2.2节将重点介绍基于消息传递的分布式矩阵通讯方式，探讨其原理和应用场景。
接着，第2.3节将介绍基于共享内存的分布式矩阵通讯方式，分析其特点和适用性。
结论部分将在第3节中对前文内容进行总结和分析，回顾本文的主要观点和研究成果。
同时，第3.2节将展望未来，在当前研究基础上提出一些可能的发展方向和挑战，以期引发更多关于分布式矩阵通讯方式的讨论和研究。
未来分布式无线通信系统发展趋势
未来分布式无线通信系统发展趋势未来分布式无线通信系统发展趋势随着移动通信技术的不断更新换代和用户需求的提升，未来分布式无线通信系统已经成为了无线通信技术的发展重点之一。
分布式无线通信系统具有高效、可靠、灵活等特点，可以更好地满足用户需求，提供更好的服务。
下面，本文就未来分布式无线通信系统发展趋势进行一些探讨。
一、5G技术的发展5G技术是未来分布式无线通信系统的重要组成部分之一。
5G技术的应用将带来更快的速度、更可靠的连接和更低的延迟。
另外，5G技术的发展还将推动网络架构的改变，使分布式无线通信系统更加灵活和可靠。
二、云计算云计算技术也是未来分布式无线通信系统的重要组成部分之一。
云计算技术可以提供更强的计算能力和更高效的资源管理。
与传统的集中式无线通信系统相比，分布式无线通信系统将更多地依赖于云计算技术，实现更高效的分布式处理，提高系统的安全性和可靠性。
三、多元化应用需求多元化的应用需求也将成为未来分布式无线通信系统发展的一个重要趋势。
未来的分布式无线通信系统将面对越来越多的新兴应用场景，如智能驾驶、工业物联网等应用需求，这将带来更大的挑战和发展机遇。
四、智能化未来分布式无线通信系统的智能化将成为一大发展趋势。
未来的分布式无线通信系统将更多依赖于AI技术，实现更高效的网络管理和资源分配，提高系统的运行效率和可靠性。
智能化将会带来更加优秀的用户体验。
五、安全性未来分布式无线通信系统的安全性也将成为关注的热点之一。
未来的分布式无线通信系统将更加依赖于安全技术，实现更加安全的网络通信，保护用户的信息安全。
未来的分布式无线通信系统将更加致力于保护隐私和数据安全。
六、通信技术的多元化未来分布式无线通信系统发展的另一个趋势是通信技术的多元化。
未来的分布式无线通信系统将不再仅仅依赖于单一的通信技术，更加倾向于采用多种通信技术的技术集成方案，以实现更高效、更可靠、更安全的通信。
总体来说，未来分布式无线通信系统的发展趋势将围绕着5G技术的发展、云计算、多元化应用需求、智能化、安全性以及通信技术的多元化展开。
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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
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
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
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。
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。
• 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
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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
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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
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
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.Байду номын сангаас 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