Comunicazione a scambio di messaggi
In informatica, la comunicazione a scambio di messaggi (in inglese message passing) è una tipologia di comunicazione tra processi che prevede che non ci siano risorse condivise (e per questo viene anche detta shared nothing, nessuna condivisione), e che tutte le comunicazioni avvengano attraverso l'invio di messaggi tra i processi. Per queste caratteristiche si pone in contrasto con le tecniche di comunicazione che prevedono condivisione della memoria e l'uso dei lock o di meccanismi analoghi per ottenere la mutua esclusione. La comunicazione avviene tramite primitive di comunicazione della tipologia di send (invia) e receive (ricevi).
La modalità a scambio di messaggi è molto usata nelle architetture ad alte prestazioni (calcolo parallelo), e il modello più diffuso in questi casi è MPI.
Tipologie scambio messaggi
[modifica | modifica wikitesto]Lo scambio di messaggi può essere essenzialmente di tre tipi:
- comunicazione asincrona: il mittente spedisce il messaggio e continua ad effettuare le proprie operazioni
- comunicazione sincrona: il mittente spedisce il messaggio ed attende sino a quando il ricevente non ha ricevuto il messaggio, elaborato la risposta ed inviata al mittente
- remote invocation: il mittente aspetta che il ricevente sia pronto per ricevere, e solo dopo che il ricevente si è dato disponibile per ricevere il mittente invia il messaggio.
Tipologie canali comunicazione
[modifica | modifica wikitesto]Per inviare un messaggio ovviamente il mittente deve esplicitare chi sia il ricevente di esso. Quest'azione di identificare il ricevente viene detta naming, e può avvenire in quattro modi differenti:
- il mittente invia il messaggio ad un ricevente specifico individuato tramite il suo id di processo
- il ricevente accetta messaggi da chiunque
- il mittente invia il messaggio ad una casella di posta elettronica ed essa a sua volta invia il messaggio al ricevente
- il mittente invia i dati su un canale di comunicazione ben preciso ed il ricevente sta in attesa di messaggi su quel canale
Primitive di comunicazione
[modifica | modifica wikitesto]Le primitive di comunicazione sono solo due: una per l'invio di un messaggio (send), e l'altra per la sua ricezione (receive). Esse agiscono sulla struttura dati canale, che funge da buffer per i messaggi. La specifica di queste due operazioni può dunque essere:
- send(identificativo_del_canale, indirizzo_messaggio_da_inviare)
- receive(identificativo_del_canale, indirizzo_su_cui_copiare_il_messaggio_ricevuto)
In una visione orientata agli oggetti, si potrebbe dire che l'oggetto descrittore di canale, ha due metodi, send e receive.
Compilazione di send e receive
[modifica | modifica wikitesto]Mentre il programmatore ha visione di una sola send e di una sola receive, il compilatore dispone invece di più versioni compilate delle primitive, ciascuna ottimizzata in funzione criteri come:
- architettura: uniprocessor/multiprocessor
- forma di comunicazione simmetrica/asimmetrica in ingresso
- forma di comunicazione sincrona/asincrona
- canale di comunicazione in guardia/non in guardia
- ... altre caratteristiche dell'architettura sottostante
Comunicazione asincrona
[modifica | modifica wikitesto]La comunicazione asincrona è quella comunicazione in cui il mittente invia il messaggio e poi continua la propria esecuzione; asincrona sta proprio a significare l'asincronicità che vi è tra l'invio di un messaggio e la risposta al messaggio stesso.
Un esempio di comunicazione asincrona può essere il seguente:
canale C(int);
Processo P1 {
int n;
...
send C(n);
...
}
Processo P2 {
int m;
...
receive C(m);
...
}
Il processo P1 invia sul canale C il valore della variabile n ed il processo P2 riceve sul canale C il valore della variabile n e la mette nella variabile m.
Comunicazione sincrona
[modifica | modifica wikitesto]La comunicazione sincrona è quella comunicazione in cui il mittente invia il messaggio e rimane in attesa sino a quando il ricevente non invia la risposta al mittente.
Un esempio di comunicazione sincrona può essere il seguente:
canale C1(int); canale C2(int);
Processo P1 {
int n;
...
synchSend C2(n);
receive C1(n);
...
}
Processo P2 {
int m;
...
receive C2(m);
synchSend C1(m+1);
...
}
Il processo P1 invia sul canale C2 in modo sincrono il valore della variabile n, il processo P2 sta in attesa sino a quando non riceve il messaggio e quando lo riceve invia sul canale C1 il valore ricevuto incrementato di 1, il processo P1 sta in attesa sino a quando non riceve sul canale C1 un valore, e quando lo riceve entrambi i processi continuano ad eseguire il proprio codice.
Proprietà del canale di comunicazione:
- I canali vengono stabiliti automaticamente al momento di send/receive
- Ciascun canale è associato esattamente ad una coppia di processi
- Tra ogni coppia di processi comunicanti esiste un canale
- il canale può essere unidirezionale ma di solito è bidirezionale
