分布式系统之通信

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,通信(2),四、面向消息的通信,主机通过网络相连的通信系统的一般组织结构,1、通信的持久性和同步性,持久通信：需要传输的消息在提交之后由通信系统的来存储，直到将其交付给接受者为止。,典型的例子：电子邮件系统、手机短消息系统。,暂时通信：通信系统只在发送和接收消息的应用程序运行期间存储消息。,驿马快递时代的持久通信,同步和异步通信,异步通信：发送者把要发送的消息提交之后继续执行其他程序。,*,必须有缓冲区存储消息,同步通信：发送者提交消息后要被阻塞，直到消息送达或处理完毕后解除阻塞。,*,不同程度的同步：,基于接收,基于交付,基于响应,在实际系统中，持久通信、暂时通信与同步通信、异步通信是可以组合的。,a,持久异步通信,b,持久同步通信,问题：消息存储在什么地方？,谁返回接收确认？,电子邮件与手机短信属于这种通信吗？,c,暂时异步通信,d,基于接收的暂时同步通信,e,基于交付的暂时同步通信,f,基于响应的暂时同步通信,2、面向消息的暂时通信,典型例子：,Berkeley,套接字,套接字：一种通信端点，一种网络编程模型，基于特定的传输层协议。一般作为操作系统的网络组件。,应用程序通过套接字发送和接收网络数据，套接字控制低层网络通信。,Primitive,Meaning,Socket,Create a new communication endpoint,Bind,Attach a local address to a socket,Listen,Announce willingness to accept connections,Accept,Block caller until a connection request arrives,Connect,Actively attempt to establish a connection,Send,Send some data over the connection,Receive,Receive some data over the connection,Close,Release the connection,TCP/IP,套接字原语,使用套接字实现的面向连接的通信模型,为什么这是个同步点？,消息传递接口（,MPI）,随着高性能多计算机系统的出现，套接字变得不再适用：,所在的抽象层不对,基于通用的协议栈（,TCP/IP），,不适用于高速网络的专用协议,MPI（message-passing interface）：,专为并行应用程序设计，也是典型的暂时通信。,原语,含义,MPI_bsend,将消息送入本地发送缓冲区中,MPI_send,发送消息，并等待消息复制到本地或远程缓冲区为止,MPI_ssend,发送消息，并等待对方开始接收消息为止,MPI_sendrecv,发送消息，并等待收到对方应答,MPI_isend,传递消息引用，随后继续执行,MPI_issend,传递消息引用，并等待对方接收,MPI_recv,接收消息，如果没有消息则阻塞,MPI_irecv,检查是否有输入消息，但不阻塞,MPI,中一些最直观的消息传递原语,3、面向消息的持久通信,消息队列系统（,message-queuing system）：,又称面向消息的中间件（,message-oriented middleware）。,这类系统的本质是，提供消息的中介存储能力。应用程序可以通过在特定队列中中插入消息来进行通信。,消息队列系统的重要特征：通常只能确保消息最终能够插入到接收者的队列中，并不保证消息到达的时间，甚至不保证消息一定会收到。,使用队列的松散耦合通信的4中组合方式,消息队列模型,消息内容：可以包含任何数据,发送目标：编址,编址方式：在实际系统中，消息的编址是通过给出目的消息队列的名字来实现的。,消息队列系统中队列的基本接口,原语,说明,Put,将消息追加到制定队列。非阻塞性的。,Get,如果队列为空，阻塞至队列非空，否则取出队列的第一个消息。,Poll,检查指定队列，取出第一个消息。非阻塞性的。,Notify,注册一个处理程序（回调函数），当有消息进入指定队列时调用该处理程序。,消息队列系统的一般结构,在消息队列系统中，消息只能放入发送者本地队列。同样消息的读取也只能是从本地读取。这种本地队列称为源队列。,对整个系统来说，所有队列的集合是分布在多台机器上的。所以，必须有一个队列到其网络位置之间的映射，类似于,DNS。,队列级地址与网络级地址的关系,问题：网络级地址是指什么？,队列由队列管理器来管理。,一般来说，队列管理器与发送和接收程序进行交互。,在复杂的消息队列系统中，有些特殊的队列管理器发挥了路由器或者中继器的作用，它们将输入的消息转发给其他队列管理器。,含有消息路由器的消息队列系统的一般组织结构,五、面向流的通信,1、流（,stream）,目前为止，我们讨论的通信：,对,独立且完整,的信息单元进行交换。,典型特征是它并不在乎通信在哪个确切时间发生。,例如：邮件、,QQ,消息、手机短信,在某些通信中，同步有着至关重要的地位,音频流,的传输,视频流的传输,对时间敏感,数据流,数据流：数据单元的系列,离散数据流。例如：命名管道与,TCP/IP,连接,连续数据流。音频与视频,流一般可以看作信源和信宿之间的虚拟连接,连续数据流：对时间敏感，同步至关重要。,三种传输模式：,异步传输模式：数据逐项传输，但对具体项在何时传输没有限制。适用于离散数据流。,同步传输模式：数据流中每个单元都定义了端到端最大延迟时间。,等时传输模式：数据单元端到端延迟必须同时严格受上限和下限限制。,从复杂程度上分,简单流：只包含单个数据序列,复杂流：由若干个相关的简单流,子流（,substream）,构成,流分类,从参与通信者分,单个信源和信宿,多方通信：即多个信宿连接到单个流上，称为多播或者组播,思考：因特网电影点播属于什么类型流？,流对多个接收者进行组播,2、流同步,离散数据流与连续数据流之间的同步。,连续数据流之间的同步。,在数据单元层次上实现同步。,提供专门的中间件接口控制音频流和视频流。,多个流合并成单个流。,在数据单元层次上显式同步,通过高级接口进行同步,作业,手机短消息和,QQ,即时文件传输属于持久通信还是暂时通信，是同步通信还是异步通信？为什么？,通过,网络发送消息时，消息级地址和网络级地址是否同时在网络数据包中？如果是，它们是否有顺序关系,？,当你使用网上,VOD,看电影的时候，如果画面中人物的口型与声音说话的内容不一致，或者字幕与说话内容不一致时，是什么原因？从分布式系统的角度怎么解决？,