消息传递

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消息传递与过程调用的类似性
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远程过程调用
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send/receive/reply这种通信形式与 大多数传统程序设计语言中的过程 调用非常类似，见图，其中，“调 用者/源”先挂起，然后把“参数/ 消息”传递给“被调用者/宿”，让 它们去执行相应的任务；当任务执 行完后返回时，它（们）再把作为 结果的“参数/消息”回送给“调用 者/源”，后者再继续执行下去。
同步型消息传递
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⑵同步型：它与异步型消息传递正 好相反，总是要求发送方等待接收 方的回复，然后，发送方与接入方 同步继续向下执行，其主要特征是： ①消息的发送方和接收方在完成信 息交换后彼此知道对方的状态； ②同半机制和通信机制合二为一， 一般无需大的缓冲区； ③实现容易，但效率较低。
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同步消息传递方式的应用
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同步
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同步消息传递方式的应用
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还有不少其它形式的send/receive原 语。例如，“选择性接收”(selective receive)和“条件发送”(conditional send)。一个selective receive操作允 许其用户选择一个进程或一组进程 去接收发送来的消息。 当执行conditional send操作时，如 果相关的接收者不是处于阻塞状态 正等待接收消息，那么它将立即完 成而不发送消息。
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同步消息传递方式的应用
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实际上，大多数异步send操作后紧 随着一个receive操作。基于这个原 因，许多分布式操作系统只提供同 步消息传递原语。 很多分布式操作系统采用消息传递 机制来支持通信。
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同步消息传递方式的应用
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同步消息传递方式的应用
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⑺GetResult(…);查询由Wait返回的 结果。 在给定link的每个方向上，Charlotte 只允许有一条未处理完的消息。消 息缓冲区是由用户进程在它们自己 的地址空间中管理的．当进程终止 时，内核自动撤消与这些进程相连 的所有link。当发现某个场点故障 时，内核也撤消与在该场点上运行 进程相连的所有link。
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同步消息传递和异步消息传递
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消息传递
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消息本身要占用存贮空间，并常常 存放在系统的缓冲区中。当使们异 步消息传递机制时，系统中的每个 进程在某一时刻可能有多个尚未处 理的消息。由于消息缓冲区是一个 有穷的资源，因此，当使用异步消 息传递方式传递消息时，可能会发 生消息缓冲区溢出的情况。因此， 异步消息传递需要特定的消息缓冲 区管理算法来处理这方面的问题。
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远程过程调用
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过程调用把“数据”和“控制”这 两者从调用者传递给被调用者。过 程是易于理解的，而且已经广泛地 用作传统程序设计语言的基本组成 成份。基于此原因，人们自然想起 应把这个概念引入分布式操作系统。 远程过程调用（Remote Procedure Call）就是把过程调用的概念加以 扩允后引入分析式环境中的一种形
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同步消息传递方式的应用
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⑵Destroy(myend:link)；撤消与给 定端点相关的link。 ⑶Send(L:link;buffer: address; length:integer);给定link上发送一 个send请求。 ⑷Receive(L:link;buffer:address; length:integer);在给走link上发送 一个receive请求。
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异步型消息传递
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②由于通信机制与同步机制几乎被 截然分开，因此，系统应具有“无 限”的缓冲空间来容纳任意超前发 出而尚未处理的消息，以此来解决 消息发送速度和消息处理速度之间 的差异； ③能比较充分地利用系统的潜在能 力，但实现时须解决许多实际的控 制问题。
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同步消息传递方式的应用
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仅当没有“请求服务”的消息到达 时，server就阻塞自己。clients在 等待server的回复消息时就阻塞它 们自己，从而实现了clients与server 的同步。
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在设计server进程时，通常要求： ⑴server必须能调度和回复多个并 发的请求消息； ⑵server处理请求消息和发送回复 消息的次序与接收该请求消息的次 序无关； ⑶在server给client发送回复消息时， 决不应阻塞； ⑷某个相关的client故障，不应影响 server的操作。
time-server: client： while true do send(timeserver, receive(request); gettime, time); readclock(time); reply(time); end;
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使用消息传递方式的 client /server模型
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远程过程调用
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远程过程调用的形式和行为与传统 的过程调用的形式和行为类似，主 要差别在于被调用的过程实际运行 在一个与调用者所在场点不同的场 点上，见图。因此，需要设计相应 的软件来实现两者之间的连接和信 息沟通。
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同步消息传递方式的应用
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消息可以在一个link上的任何端点 发送，也可以在其两个方向上同时 发送。每个进程对其相关的link的 那个端点拥有一个权限，这个权限 就是授于在该link上“发送/授收” 消息的权力。该分布式操作系统的 内核确保在给定时间对每一个link 的端点只有一个权限。
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同步消息传递方式的应用
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一般，server可以设计成依次重复 执行下述步骤的程序段： ⑴等待接收来自clients发送的“请 求服务”的消息； ⑵接收clients发来的“请求服务” 的消息； ⑶处理clients发来的“请求服务” 的消息； ⑷向clients发送“服务已完成”的 回复消息。
同步消息传递方式的应用
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同步原语有一种与信息交换不同的 特性。当一个进程引用了一个挂起 的原语时，它就阻塞自己直至此原 语执行完毕。同步原语的这种”阻 塞”特性，类似于单处理机中所使 用的信号量，可用于同步目的。 图(a)展示了两个进程使用信号量进 行同步例子，其中，当P1在信号量 sem上等待时，它就彼阻塞直至P2 唤醒它。一个进程等待另一进程的 类似效果也可利用同步send/receive 原语实现，见图 (b)。
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实现RPC的一般过程
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远程过程调用
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其中，客户stub与一个客户进程连 接，它对于该客户进程就像一个 “server”。在调用时，它截取客 户进程的远程过程调用命令后，利 用通信网络向服务器发送“请求服 务”的信息。在返回时，它获取返 回消息，并带返回结果返回到客户 进程，然后客户进程继续执行。
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消息传递
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因此，分布式操作系统通常提供 send、receive和reply等基本通信 原语来实现进程间的通信和同步。 进一步，消息传递原语分为两类： 同步型和异步型。
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异步型消息传递
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⑴异步型：在这类通信机制中，传 递消息的进程不等待接收者的回复， 又称“不等”传递（send no Wait)， 即允许发送方可任意超前于接收方， 因而具有下面的特征： ①接收方收到的消息与发送方目前 的状态是无关的，换言之，接收消 息中反映的发送状态一般不是发送 方的当前状态；
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同步消息传递方式的应用
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client们在等待所请求的服跟务完成 时就阻塞自己。仅当没有消息给 server，即没有供它做的事情时， 该server就阻寒，见图，其中c1ient 们向time-server发送一请求给出时 间的消息： send(time-server，gettime.time)。
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同步消息传递方式的应用
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它提供了如下七条通信原语： ⑴MakeLink(var end1, end2 : link); 创建一个链路（link）并返回它的 两个端点信息。 在Charlotte中，一个link实质上是 一个软件抽象，它代表了一对彼此 通信的进程间的一条信道 （communication channel）。
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消息传递
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分布式操作系统中的通信以信息传 递为基础，其基本通信机制可分为
消息传递
远程过程调用
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消息传递
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在分布式系统中，所有进程相互通 信是通过彼此交换消息进行的。一 个消息是从一进程发往另一些进程 的信息单位。一般说来，可用系统 提供的任何设施来发送消息。消息 通常是用消息包或帧的形式发送的， 源进程通过执行send操作发送消息， 宿进程则通过执行receive操作来获 取消息；如果必要，在其获取消息 后再通过执行reply操作给发送者一
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同步消息传递方式的应用
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time-server循环等待请求读时钟的 消息，然后执行“读时钟”工作， 并在处理下一请求消息之前发出回 复，即time-server和client可分别编 写成如下的程序段：
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同步消息传递方式的应用
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消息传递
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但在采用同步消息传递方式时，系 统中的每个进程决不可能存在一个 以上尚未处理的消息，因此，其消 息缓冲区的管理算法比较简单。
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同步消息传递方式的应用
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同步消息传递方式特别适合于client /server模型。一个client通过向一个 server发送一个消息来请求该server 为它服务，然后这个client就桂起， 直至对应的server发来回复消息 （即告之所请求的服务已经完成）。 server可以写成一个无穷循环程序， 它等待接收请求，然后处理相应的 请求，最后发回复消息。
远程过程调用示意图
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RPC的通信模型
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远程过程调用的结构及实现
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RPC机制的结构由下列成份组成： ⑴stub：client和server 各一个； ⑵约束（binding）：使client能够 定位到相应的server； ⑶控制部分：为追踪RPC的调用状 态所设； ⑷传送部分：确定如何将信息从一 个场点传送到另一个场点。 实现RPC的一般过程可概括如下图
来自百度文库22
例如，由美国Wisconsin大学计算 机科学系花了大约5年时间并最终 于1987年研制出来的Charlotte分 布式操作系统，就是采用消息传 递机制来支持通信的。它运行在 Crystal多机系统上。该多机系统 由20台VAX-11/750计算机组成。 这些计算机由80Mbit/Second的 Proteon令牌环网(Token Ring)相连。
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同步消息传递方式的应用
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⑸Cancel(L : link; d : direction); 试图取消一个业已传送的send或 receive请求，若该请求已经完成， 则这种试图失败。 ⑹Wait(L : link; d : direction; var e:description);等待一个消息的 完成。direction可以是send/receive， description指明所等待的请求是成 功/失败，以及它的link、传送方向、 传送的字节数等等。