7、深入了解消息传递操作：原理、结构与应用

深入了解消息传递操作：原理、结构与应用

1. 消息传递操作概述

在分布式处理系统中，存在两种常见的处理器与内存的耦合方式。一种是紧密耦合，处理器连接到分布式内存元件，通常运行在单一操作系统下，如一个 Linux 系统可高效运行在数十个处理器上。操作系统集中管理处理器和内存池，处理器可在硬件维护的一致内存空间中高效工作，通过信号量、自旋锁和处理器间中断进行任务的初始化和完成通信。

另一种是松散耦合，系统中可能存在多个操作系统或内核，每个内核负责系统的一部分。这些内核可能来自不同软件供应商，运行在不同处理器架构上。在这种系统中，需要一种简单的通信机制，让内核之间能够进行通信。例如，运行 Linux 的 PowerPC 处理器可能需要与运行 QNX 的 TigerSHARC 数字信号处理器通信，且在某些应用中，设备之间无需共享内存空间。

在消息传递系统中，通常使用两种机制在设备间移动命令或数据：直接内存访问（DMA）和消息传递。DMA 事务由源端控制，源端不仅需要访问目标，还需了解目标的地址空间；而消息由目标端控制，消息源只需访问目标，无需了解目标的地址空间。在分布式系统中，常同时使用 DMA 和消息传递。

RapidIO 架构包含用于消息传递的数据包传输机制，其消息传递模型具有以下特点：
- 消息由一个或多个事务组成，可通过可能无序的互连发送和接收。
- 发送方可以有多个待发送的消息排队。
- 发送方可以在低优先级消息之前发送高优先级消息，还可以抢占低优先级消息以发送高优先级消息，并在高优先级消息完成后恢复低优先级消息（优先并发）。
- 发送方无需了解接收方的内部结构或内存映射。
- 消息接收方完全控制其本地地址空