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分布式计算环境下进程间通信策略的研究

作　者: 李岩
导　师: 万振凯
学　校: 天津工业大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 分布式系统 UNIX域协议读写锁互斥锁条件变量守护进程
分类号: TP316.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

如今分布式计算系统的应用非常广泛，它实际上是由一组分布在网络中不同节点上的进程彼此协作来完成任务的，这些进程通过进程间通信(IPC，InterProcess Communication)来完成同步、互斥以及数据传送等操作，进程间通信是分布式系统实现的基础。随着网络应用系统的规模与复杂度的日益增加，不同节点上进程之间的通信也变得越来越频繁，程序中用于网络通信的代码量也就越来越大，这就使得进程间通信机制在网络编程中变得更加重要。本文在深入研究了UNIX系统传统的进程间的通信策略和现有的各种分布式的进程间通信机制的基础上，设计了一个用于支持分布式应用系统开发的通信中间件及相应的调用接口。本文提出的通信中间件机制，对远程通信和本地通信提供相同的简洁的通信接口，使应用开发者可以集中注意力于上层应用的开发而不必过多纠缠于复杂的通信细节的处理，这样就更加合理地划分了不同层次的软件开发的关注域。本文设计的新的分布式进程间通信机制主要是通过作为守护进程运行在各个计算节点上的通信中间件来实现的。在部署了相关应用的每个计算节点上，都有这个通信中间件在运行，上层应用的所有通信需求均通过与通信中间件交换信息来完成。本文给出了相应的设计思想和一些关键处理的流程设计，并将它与现有的其他一些解决方案进行了对比。尽管本系统还有它的一些局限性，但从中可以看出这是一个看待此问题的全新的视角，与现有的各种机制相比它提供了更为友好的用户接口，为上层应用的的开发者屏蔽了一些他们本不应该关注的处理通信的细节。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-13
  1.1 进程简介  8-9
    1.1.1 进程的概念  8
    1.1.2 进程的相关要素与状态  8-9
    1.1.3 进程环境  9
  1.2 分布式系统简介  9-13
    1.2.1 分布式计算  9-10
    1.2.2 分布式系统及其透明性  10-11
    1.2.3 分布式系统模型  11-13
第二章各种现有的进程间通信机制及其优缺点  13-21
  2.1 进程通信的概念  13
  2.2 传统的 UNIX进程间通信机制  13-16
    2.2.1 管道  13-14
    2.2.2 消息队列  14
    2.2.3 共享内存  14
    2.2.4 UNIX域协议  14-15
    2.2.5 信号量  15
    2.2.6 信号  15
    2.2.7 套接字机制  15-16
  2.3 现有的分布式进程通信机制  16-18
    2.3.1 PVM和MPI  16-17
    2.3.2 分布式消息队列  17-18
  2.4 现有的进程间通信机制存在的问题  18-19
    2.4.1 评价标准  18-19
    2.4.2 现有机制的问题  19
  2.5 本文的工作  19-20
  2.6 本文的结构安排  20-21
第三章通信中间件的实现所用到的技术  21-36
  3.1 编写守护进程  21-25
    3.1.1 守护进程的概念  21
    3.1.2 守护进程的特性  21-22
    3.1.3 守护进程的编程要点  22-24
    3.1.4 守护进程的实现实例  24-25
  3.2 线程，互斥锁，条件变量与读写锁的应用问题  25-36
    3.2.1 POSIX线程  25-29
      3.2.1.1 线程的创建  25-27
      3.2.1.2 线程的取消  27-28
      3.2.1.3 线程的中止  28-29
    3.2.2 互斥锁  29-31
    3.2.3 条件变量  31-32
    3.2.4 读写锁  32-36
      3.2.4.1 读写锁的属性  32-33
      3.2.4.2 使用读写锁  33-36
第四章通信中间件的设计思想  36-49
  4.1 阐明要解决的问题  36-37
  4.2 技术路线的选取  37-43
    4.2.1 应用进程与通信中间件的信息交换  37-38
    4.2.2 通信中间件处理方式的选择  38-40
    4.2.3 通信实体的标识问题  40-41
    4.2.4 各节点通信中间件的信息交换  41-43
  4.3 通信中间件的工作原理与体系结构设计  43-49
    4.3.1 总体系统结构  43-44
    4.3.2 中间件通信系统的工作原理  44-46
    4.3.3 通信中间件与名字服务器的体系结构设计  46-49
第五章通信中间件的具体实现  49-71
  5.1 用户调用接口的设计  49-52
  5.2 名字服务器的设计  52-57
  5.3 通信中间件的设计  57-67
  5.4 实验环境与测试结果  67-71
    5.4.1 实验环境  67-68
    5.4.2 测试方法与结果  68-71
第六章总结与展望  71-73
  6.1 总结  71
  6.2 展望  71-73
参考文献  73-76
发表论文和参加科研情况说明  76-77
致谢  77

分布式计算环境下进程间通信策略的研究

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