7、分布式系统中的消息传递、并发与状态管理

分布式系统中的消息传递、并发与状态管理

在分布式系统的运行中，消息传递、并发处理以及状态管理是至关重要的几个方面。它们相互关联，共同影响着系统的性能、可靠性和正确性。下面我们将深入探讨这些关键概念。

1. 逻辑时钟与消息传递规则

在分布式系统里，逻辑时钟用于记录事件的发生顺序。不过，逻辑时钟存在局限性，它无法对所有事件进行全局排序。例如，在某些情况下，无法确定不同进程中初始事件的先后顺序。同时，逻辑时钟也缺乏间隙检测的能力，即难以判断在两个已知事件之间是否存在其他事件。

消息传递在分布式系统中是一个复杂的过程，因为通信通道可能会对消息进行重新排序，这对分布式应用有着深远的影响。比如，机器人接收导航指令时，如果“左转”和“右转”指令传递顺序错误，就可能导致错误的行动。

消息接收和消息传递是两个不同的操作。消息传递规则是对通道 - 进程接口的额外假设，它规定了接收到的消息何时会被实际传递到目标进程。消息必须先被接收才能被传递，即 receive(m) → deliver(m) 。

常见的消息传递规则有以下两种：
- FIFO 传递 ：要求消息按照发送的顺序进行传递。对于每对源 - 目标进程 (pi, pj)，需要满足 sendi(m) → sendi(m′) ⇒ deliverj(m) → deliverj(m′) 。即使通信通道不能保证 FIFO 传递，也可以通过为每个发送的消息附加序列号来强制实现。
- 因果传递 ：是 FIFO 传递的扩展，当一个进程从不同源接收消息时适用。对于一组进程