網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 第三章

第三章網(wǎng)絡(luò)os的通信3.1基于共享變量的通信方式適用于:網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)主機(jī)內(nèi)進(jìn)程的通信。一.進(jìn)程間的同步與互斥1.概念:.同步:合作進(jìn)程間互通信息或互相等待的一種時序關(guān)系。.互斥:進(jìn)程間不能同時使用某臨界資源的排他性。.信號量:表示資源的整型變量,OS用它對進(jìn)程和資源進(jìn)行控制和管理。.見p79圖3-22.P、V操作：定義在信號量S上的兩個操作。

設(shè)進(jìn)程PP，隊(duì)列Q（等待S類資源的進(jìn)程隊(duì)列）

信號量：S>0:可用資源數(shù)

S<0:無資源，|S|表示等待該資源的進(jìn)程數(shù)。.PP請求資源時執(zhí)行：P(S):(1)S:=S-1;{資源數(shù)減一}(2)若S>=0則PP繼續(xù)運(yùn)行(3)若S<0則PP阻塞，入隊(duì)Q.PP釋放資源時執(zhí)行：V(S):(1)S:=S+1；{資源數(shù)加一}(2)若S>0則PP繼續(xù)運(yùn)行(3)若S<=0則喚醒Q中的第一個等待者，PP繼續(xù)運(yùn)行第三章網(wǎng)絡(luò)os的通信3.利用信號量S實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間同步

.進(jìn)程間的同步模型:初始S=0

進(jìn)程P1進(jìn)程P2L1:P(S)L2:V(S)……

(P1受P2制約，故為非對稱同步)例:生產(chǎn)者、消費(fèi)者問題4.利用信號量S實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間互斥初值：S=1(臨界資源數(shù)）模型：進(jìn)程P1進(jìn)程P2P(S)P(S)

臨界區(qū)1臨界區(qū)2

V(S)V(S)例：進(jìn)程P1、P2共享一變量count(臨界軟件資源）,初始count=0,信號燈s=1。CobeginProcessp1:processp2:r1:register;r2:register;BeginP(s);beginP(s);r1:=r1+1;r2:=count;count:=r1;r2+r2+1;V(S);count:=r2;endV(S);Coend;end

例：P82

第三章網(wǎng)絡(luò)os的通信.P、V操作的不足：程序復(fù)雜，不易理解，進(jìn)程間通訊效率低。二.消息緩沖通訊1.低級通訊原語:P,V操作2.高級通訊原語:.消息緩沖區(qū):進(jìn)程間通訊的一個基本單位(包括:發(fā)送進(jìn)程標(biāo)識符Sender,消息長度Size,消息正文Text,指向下一緩沖區(qū)的指針Next。即發(fā)送區(qū)、接收區(qū)內(nèi)容).消息緩沖隊(duì)列：（見右圖）（消息緩沖隊(duì)列屬臨界資源）.2.進(jìn)程通訊原語.發(fā)送原語Send(receiver,addr):將要發(fā)送的消息從發(fā)送區(qū)復(fù)制到消息緩沖區(qū)，并把它掛在接收進(jìn)程的消息緩沖隊(duì)尾。若該接收進(jìn)程因等待消息而處于阻塞狀態(tài)，則將其喚醒。接收原語Receive（addr):將發(fā)送者發(fā)來的消息從消息緩沖區(qū)復(fù)制到接收區(qū)，然后從隊(duì)列中刪去該消息緩沖區(qū)，若無消息可接收，則接收進(jìn)程進(jìn)入阻塞狀態(tài)。

接收進(jìn)程PCB…mqmutexsm緩沖區(qū)1第三章網(wǎng)絡(luò)os的通信3.進(jìn)程間用消息緩沖方式通信的過程：

進(jìn)程A:(1)建立發(fā)送區(qū)a,置發(fā)送內(nèi)容。(2)調(diào)Send(B,a)發(fā)送：①根據(jù)原語參數(shù)找到B的PCB,調(diào)內(nèi)存分配程序獲消息緩沖區(qū)X；②執(zhí)行P(mutex)，若mutex=0,則由進(jìn)程B的PCB中隊(duì)首指針mq，在隊(duì)列中找到最后一個消息區(qū)，將X加入隊(duì)尾后將發(fā)送區(qū)內(nèi)容復(fù)制到X,置其next為0，最后執(zhí)行V(mutex)和V(sm)。

進(jìn)程B:(1)設(shè)置接收區(qū)b(2)調(diào)receive(b):①執(zhí)行P(sm),若sm<0,則隊(duì)列空無消息，阻塞進(jìn)程；若sm>=0,執(zhí)行P(mutex),若允許用隊(duì)列，則由B的PCB中的mq找到隊(duì)列中的第一個消息緩沖區(qū)，將其從隊(duì)列中移出，并修改mq使之指向下一個消息，再執(zhí)行V(mutex);②將消息從緩沖區(qū)復(fù)制到接收區(qū)，最后釋放緩沖區(qū)。

第三章網(wǎng)絡(luò)os的通信三.信箱通訊1.信箱通信過程系統(tǒng)中任一進(jìn)程（或用戶）想接收其它進(jìn)程（或用戶）發(fā)來信件，需：（1）為自己創(chuàng)建一信箱，以接收其它進(jìn)程發(fā)來的信件(也可將自己的信件發(fā)送給具有信箱的進(jìn)程)。（2）利用發(fā)送（send）和接收（receive）通信原語實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間互相通信。

進(jìn)程間通信過程：設(shè)：進(jìn)程A向進(jìn)程B發(fā)送消息

進(jìn)程A：將消息組成一信件，調(diào)send原語向B發(fā)送，并將信件投入B的信箱。

進(jìn)程B：調(diào)receive原語從信箱中取信件；進(jìn)行必要處理（或服務(wù)），將結(jié)果組成一信件發(fā)送回去。進(jìn)程A：索取回信。第三章網(wǎng)絡(luò)os的通信進(jìn)程利用信箱方式的通信圖示：見：p85圖3-42.信箱數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：信箱：是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于存放信件，由信箱頭（信箱的描述部分）和信箱體（若干放信件的格子）組成。信箱的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：見右圖

信箱名：boxname信箱大?。篵oxsize已存信件數(shù)：mesnum空格子數(shù)：fromnum滿信件1滿信件2空格子……..格式：receive(boxname,msg)功能：從boxname信箱取一封信存入msg指示的區(qū)域。收發(fā)關(guān)系：1：1，1：mm：14.原語的實(shí)現(xiàn):見P863.發(fā)送、接收原語:格式：send(boxname,msg)

功能：將msg指向的消息放入名為boxname的信箱。3.2基于消息傳遞的通信方式

一.通信機(jī)制

.核心:通信原語(

發(fā)送原語,接收原語)

.基本思想:用C/S模式構(gòu)造一組相互合作的通信進(jìn)程。

二.客戶與服務(wù)器間的通信過程

客戶/服務(wù)器模式通?；谝粋€簡單的無連接的請求應(yīng)答協(xié)議。見P90圖3--13--83--9三.一個客戶/服務(wù)器例子:P88.服務(wù)器進(jìn)程:執(zhí)行一個無限循環(huán):(1)等待,直到收到客戶進(jìn)程發(fā)來的消息m1。(2)分析收到的消息,根據(jù)請求服務(wù)的類型進(jìn)行不同的處理.若為錯誤請求則返回“未定義的操作請求”。(3)將操作結(jié)果(及返回碼)組成返回信息m2,返回客戶進(jìn)程.進(jìn)入準(zhǔn)備接受下一消息的狀態(tài)。.客戶進(jìn)程:(復(fù)制文件:每次從源文件讀一塊1KB,然后將該塊寫入目標(biāo)文件,重復(fù),直到復(fù)制完成)進(jìn)程A進(jìn)程B發(fā)收同步

3.2基于消息傳遞的通信方式

步驟：

(1)構(gòu)造從源文件讀一塊的消息m1，將m1發(fā)送給服務(wù)器進(jìn)程。(2)等待應(yīng)答，直到服務(wù)器發(fā)來的結(jié)果消息m2將其喚醒。(3)構(gòu)造在目標(biāo)文件寫一塊的消息m1，將m1發(fā)送給服務(wù)器進(jìn)程。(4)等待應(yīng)答,直到服務(wù)器發(fā)來的結(jié)果消息m2將其喚醒。(5)修改讀/寫位置，若復(fù)制完則結(jié)束，否則返回(1)。四.發(fā)送原語和接收原語發(fā)送原語:Send(dest,&mptr)

功能:將mptr指向的消息發(fā)給標(biāo)識符為dest的進(jìn)程。接收原語:Receive(addr,&mptr)

功能:調(diào)用該原語的進(jìn)程等待,直到有消息到達(dá),將收到的消息存入mptr指向的緩沖區(qū)。？Addr:接收進(jìn)程的網(wǎng)絡(luò)地址接收的消息由誰發(fā)來的:由消息本身的“發(fā)送者標(biāo)識符”知。服務(wù)器請求客戶1客戶n客戶2等待某消息Receive（file-server,&m1)Receive(client,&m1)接收服務(wù)器應(yīng)答第三章網(wǎng)絡(luò)os的通信3.2基于消息傳遞的通信方式

五.通信協(xié)議

通信協(xié)議:通信雙方共同遵守的規(guī)則、約定。