Сетевые операционные системы
Форматы сообщений
Как уже было сказано, тело сообщения может быть простым или сложным, в зависимости от значения управляющего бита заголовка. Структура сложного сообщения показана на рисунке 6.11. Тело сложного сообщения состоит из последовательности пар (дескриптор, поле данных). Каждый дескриптор несет информацию о том, что находится в поле данных, следующим непосредственно за дескриптором. Дескриптор может иметь два формата, различающихся только количеством бит в каждом его поле. Обычный формат дескриптора приведен на рисунке 6.12. Дескриптор определяет тип последующих данных, их длину, и количество однотипных данных (поле может содержать некоторое число данных одного типа). Возможны такие типы данны, как последовательность бит и байт, целое число различной длины, неструктурированное машинное слово, булевское значение, число с плавающей запятой, строка и мандат (право доступа). Имея такую информацию, система может попытаться выполнить преобразование данных между машинами, если они имеют различные внутренние представления данных. Это преобразование выполняется не ядром, а сервером сетевых сообщений (описан ниже). Преобразование данных выполняется и для простых сообщений (также этим сервером).
Рис. 6.12. Дескриптор комплексного сообщения
Одним из наиболее интересных типов данных, которые могут содержаться в поле данных сообщения, является мандат. Используя сложные сообщения, можно копировать или передавать мандаты доступа от одного процесса другому. Так как в Mach права доступа являются защищенными объектами ядра, то для их передачи нужен защищенный механизм.
Этот механизм состоит в следующем. Дескриптор может определить, что слово, стоящее в сообщении непосредственно за ним, содержит имя одного из прав доступа отправителя, и что это право нужно переслать процессу-получателю и вставить в его список прав. Этот дескриптор также определяет, должно ли право копироваться (то есть оригинал остается нетронутым) или же перемещаться (оригинал удаляется).
Кроме того, некоторые значения характеристики дескриптора Тип поля данных указывают ядру на то, что нужно модифицировать право при копировании или передаче.
Например, право ПОЛУЧИТЬ может трансформироваться в право ПОСЛАТЬ или ПОСЛАТЬ-ОДИН-РАЗ, так что получатель сможет посылать ответ через порт, к которому у отправителя есть только право ПОЛУЧИТЬ. Действительно, нормальным способом установления взаимодействия между двумя процессами является создание одним из них порта, а затем отправка мандата ПОЛУЧИТЬ для этого порта другому процессу, превращая его в мандат ПОСЛАТЬ по дороге.
Рис. 6.13. (а) Ситуация перед отправкой мандата; (б) Ситуация после его прибытия
Чтобы увидеть, как работает механизм передачи прав, рассмотрим случай, представленный на рисунке 6.13,а.
Мы видим два процесса, А и В, имеющие мандат 3 и 1 соответственно. Все права являются правом только ПОЛУЧИТЬ. Нумерация начинается с 1, так как значение 0 обозначает нуль-порт. Одна из нитей процесса А отправляет сообщение процессу В, и в этом сообщении содержится мандат 3.
Когда сообщение прибывает, ядро проверяет заголовок и видит, что это сложное сообщение. Затем ядро начинает обрабатывать дескрипторы в теле сообщения, один за другим. В этом примере сообщение содержит только один дескриптор, описывающий мандат и инструкции ядру, что его нужно превратить в мандат ПОСЛАТЬ (или, может быть ПОСЛАТЬ-ОДИН-РАЗ). Ядро выделяет одну свободную запись в списке права доступа получателя, например, запись номер 2 в данном случае, и модифицирует сообщение таким образом. что слово, следующее за дескриптором, теперь содержит значение 2, а не 3. Когда приемник получает сообщение, то он видит, что оно содержит новое право, с именем (индексом) 2. Он может использовать его немедленно, для отправки ответа.
Имеется еще один интересный тип данных, которые может передавать сообщение: внешние данные (out-of-line). Эти данные не содержатся непосредственно в сообщении, а описаны как область виртуального адресного пространства отправителя. Тем самым в Mach обеспечивается возможность передачи в пределах машины большого количества данных без их физического копирования. Слово, следующее за дескриптором внешних данных, содержит адрес, а размер и количество полей дает 20-битный счетчик байтов.
Все вместе это и определяет область виртуального адресного пространства. Для больших областей используется увеличенная форма дескриптора.
Когда сообщение прибывает к получателю, ядро выбирает нераспределенную часть виртуального адресного пространства того же размера, что и внешние данные, и отображает страницы отправителя в адресное пространство получателя, помечая их как страницы с копированием-при-записи. Адрес, следующий за дескриптором, изменяется и теперь указывает на область в адресном пространстве получателя. В зависимости от значения бита дескриптора область может быть удалена из адресного пространства отправителя или нет.
Хотя этот метод очень эффективен при копировании данных между процессами в пределах одной машины, он непригоден для использования в сети, так как страницы придется копировать, даже если они имеют режим только-для-чтения. То есть возможность логического копирования без физического теряется. Метод копирование-при-записи требует, чтобы сообщение было выровнено по границе страницы и составляло целое число страниц. Частично использованные страницы также позволяют получателю видеть данные, которые ему не следует видеть.
