分布式系统（4）-通信

中间件

中间件层插在传输层和应用层之间，提供通用服务和协议，可用于支撑不同应用

• 包含丰富通信协议
• 压包、解包，系统集成
• 命名协议，允许资源共享
• 安全协议用于安全通信
• 扩展机制，复制和缓存

面向消息的中间件：目的在于进行高层次的持久化、异步通信

• 进程之间互相发送消息，这些消息会被排队
• 发送进程可以继续做其他事情，不需要等待及时回应
• 中间件提供容错机制

远程过程调用(RPC)

RPC：本地程序允许调用其他机器上的进程 客户端调用RPC后，实际调用的函数为

RPC的参数传递不仅仅是将参数封装在消息中

• 客户端和服务器可能有不同的数据表示->字节序列转换
• 应该得有相同的编码机制来表达复杂数据类型

RPC客户端-服务器绑定

• 定位服务器所在机器
• 定位该机器上相应的进程

远程过程调用缺点

• 服务器不一定运行
• 同步阻塞

面向消息的瞬时通信

Berkeley套接字(socket)

套接字缺点

• 抽象层不对，只提供简单的send和receive操作
• 套接字使用通用协议栈TCP/IP进行通信，不适用于专用协议
• 灵活性差，提供功能简单

之后有了消息传递接口(MPI)

面向消息的持久通信

通过中间件(middleware)的队列支持实现异步持久的通信，队列相当于通信服务器缓冲区

• 队列管理器
• 消息路由
• 消息转换器

面向流的通信

• 数据流是数据单元的序列，可以应用于离散的媒体，也可应用于连续媒体
• 数据流传输模式
  • 异步传输
  • 同步传输
  • 等时传输

多播通信

基本概念比较

1. 点对点通信：分布式系统中两个特定实体之间的通信
2. 广播：一个特定实体将消息发送到系统中其他所有实体
3. 多播：一个特定实体将消息发送到一组特定实体中

Chord结构中的应用层多播

初始化一个多播标识符mid，在指纹表(finger table)中找到succ(mid)，令其为多播树根

• 当一个结点要加入多播树时
  • 执行Lookup(mid)，并发送join请求给根
  • 他成为一个树中的转发者(forwarder)
• 当join到达Q时
  • 如果Q未见过标记为mid的join请求，则它变为forwarder，P成为Q的孩子，Q会继续转发join请求给根
  • 如果Q已经是mid的一个forwarder，则P成为Q的孩子，且不再转发join请求
• 发送多播消息
  • 查询Lookup(mid)，通过根发送消息
  • 根将消息传播到整棵树

实际上是从Chord中构建多播树

Gossip数据通信

依靠感染行为传播，即感染(epidemic)协议

反熵模型

结点P随机选取另一结点Q，与其交换更新信息

• Push：P发给Q
• Pull：Q发给P
• Push-Pull：双向

流言(rumor)/gossiping传播模型

结点P更新x，与任意结点Q通信，将消息发送给Q。若发现Q已被另一结点更新，则P有\(1/k\)概率不再传播。