分布式系统通信技术研究

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1、研究生课程设计（小组报告一）题目：分布式系统通信技术研究院系：专业：小组成员：课程：分布式与云计算分布式系统通信技术研究一、概述分布式系统是由一些相互独立的处理部件集合在一起，并且对于使用的用户而言是透明的、单一的相关系统，分布式系统可以管理和利用每个处理部件中相互分散却又有联系的资源，使其共同为解决某个具体问题而相互协作。分布式系统产生的最初的目的是将互联网上计算机的闲置处理能力充分的利用起来作为一个系统进行分布式计算，它最主要是用在高性能计算领域。近年来物联网、云计算、对等计算模式(peer-to-peer,p2p)

2、、网格计算、无线传感网络等概念均为分布式系统技术的商业应用，因此构建分布式系统是有效实现这些应用的基本要求。进程间通信是所有分布式系统的核心功能。一个分布式系统，可以同时有成千个进程分布在网络上的不同的站点机上，它们通过网络提供的消息通信机制交换信息，实现高层应用的互操作。网络上的不同站点机可以拥有不同的操作系统。分布式应用系统的发展给分布式系统的进程间通信提出一个又一个需解决的技术问题。本报告主要介绍了分布式系统的通信的模型和通信技术。二、分布式系统的通信体系结构分布式系统的核心是通信网络，它完全是一种网状结构，因此称

3、为通信体系结构。按照计算机网原理，通信体系结构包括两个方面，一是处理机互连结构，即系统的物理组织；二是两进程间的通信协议，即系统的虚拟组织。1.系统的物理组织按照计算机网的方法，互连结构涉及四个方面:报文、通路、交换和构形，如图2-1所示。合理选择每个方面的具体内容，组合起来，即可得出系统的物理组织。例如，系统可以是报文传输、直通通路、报文交换、环形结构(如DLCN)，也可以是报文传输、广播通路、报文分组交换、树形总线结构(如Ethernet)等。图2-1处理机互连结构传输的信息称为报文，即一串比特码，在传输时，不再区分

4、命令、地址、数据或状态，也不分指令流和数据流。传输报文的道路称为通路或线路，报文从一点传输到另一点的通路，称为直通通路；从一点可同时发送到多个接收点的，称为广播通路。通路由通信介质构成，常用的有双扭线、带状电缆、同轴电缆、光导纤维、无线电、微波、通信卫星、红外等，可按要求的频宽选用。为了共享传输介质，在互连结构中设置有交换元件，按其工作原理可分为线路交换方式和存储转发方式两大类。线路交换是在通路上设置开关，只.当选通时才在通信实体之间提供一条通路。由于信息流的不均匀性，如果在通路中设置存储元件进行缓冲，可望提高通路的利用

5、率，这就是存储转发方式。其中，以报文为单位传送的，称为报文交换；将报文分为多个报文分组并行传送的，称为报文分组交换。线路交换比较简单，多处理机系统中用得很多，如时分总线、纵横开关。报文分组交换效率较高，是计算机网中的一种主要交换方式，在多处理机系统中也开始使用，如用在数据流计算机中。基本的构形有星形、树形、环形和网形，将它们组合起来，可得出更为复杂的结构。在多处理机系统中，共享主存可看成是星形，总线可认为是断开的环形。由于环形网简单，经济，易于分布控制，看来可用在分布式系统中；为了提高性能，还可考虑采用多环结构。1.系统

6、的虚拟组织通信网络的根本任务是，利用各层协议，建立虚拟通路，实现报文通信。各层协议应具备下列功能：（1）建立、维持和断开物理链路(给出接口说明)；（2）在一链路上传输二进制码(给出链路地址，划分帧和块，进行差错控制等)；（3）在一网络的两处理机间传输报文(确定报文格式、进行路径选择和流量控制等)；（4）在两处理机中进程间传输文件或数据；（5）进程间进行会话(进程调度，并行执行等)；（6）编排传输格式(定义虚拟终端，压缩数据等)；（7）应用(采用用户语言，执行应用程序)。如按上述功能分层，便可得出分布式系统的功能结构。它具

7、有七个独立的功能层构成的层次结构，只能下层(顺序号小的)为上层服务和上层访问下层；而同层间由协议建立虚拟通路进行通信。本层上传送的报文(由正文和报头报尾组成)，为上一层的报文加上本层的报头和报尾组成。与普通计算机体系结构相比，分布式系统的体系结构(即功能结构)更具一般性和普遍性，它既包括了松散祸合的计算机网，也纳入了紧密祸合的多处理机系统；它既包括有硬件，也有软件，包含了系统的各个组成部分，突出了其相互间的连结和通信。分布式系统体系结构的前4层为传输服务，提供通信设施和建立连结；第5~6层也可合并为一层，即系统层；全部应

8、用和大部分管理活动(计算机操作系统管理活动)均在第7层。一、进程间通信的模式和方式目前，主要有三种分布式系统的进程间通信的模式：远程过程调用，远程方法调用，面向消息的通信。远程过程调用使一个进程可以调用异地、不同地址空间的进程的过程。它使用通信双方互认的格式传递过程标识、过程参数、响应结果；在通信双方分别设立存根，保