Comunicação orientada a mensagens

Transcrição

1 Comunicação orientada a mensagens

2 críticas a RPC sincronismo modelo um a um dificuldades de tratamento de falhas Þ volta ao modelo de troca de mensagens com diferentes níveis de abstração

3 Sistemas de mensagens suporte para ponto a ponto e grupos desacoplamento temporal persistência das mensagens espacial canais e congêneres

4 Comunicação em grupo primitiva única transmite msgs a grupo de procs grupos abertos e fechados grupos estáticos e dinâmicos serviços de controle de participantes

5 Comunicação em Grupo motivações replicação e tolerância a falhas ferramentas para colaboração jogos conferências edição colaborativa um primeiro exemplo: no MPI, ligado a modelo SPMD operações coletivas

6 MPI - message passing interface } MPI_Init(&argc, &argv); MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size); MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank); if (rank == 0) { strcpy(message, "Hello, world"); for (i = 1; i < size; i++) MPI_Send(message, 13, MPI_CHAR, i, type, MPI_COMM_WORLD); } else MPI_Recv(message, 20, MPI_CHAR, 0, type, MPI_COMM_WORLD, &status); printf( "Message from process = %d : %s\n", rank, message); MPI_Finalize();

7 grupos no MPI todos os processos de uma aplicação pertencem a um comunicador (grupo) MPI_COMM_WORLD grupos fechados com comunicação sincronizada operações coletivas têm como um de seus parâmetros um comunicador MPI_Bcast(&n, 1, MPI_INT, 0, MPI_COMM_WORLD); novos comunicadores podem ser criados dentro do programa

8 Operações Coletivas no MPI Barrier: sincronização pura Broadcast Gather Scatter Reduction todas criam barreira implícita

9 exemplo: MPI_Scatterv

10 Header for MPI_Scatterv int MPI_Scatterv ( void *send_buffer, int *send_cnt, int *send_disp, MPI_Datatype send_type, void *receive_buffer, int receive_cnt, MPI_Datatype receive_type, int root, MPI_Comm communicator)

11 ex. simétrico: Function MPI_Gatherv

12 outros modelos de comunicação em grupo integração com modelos de chamadas de objetos replicação e tolerância a falhas réplicas ativas X passivas divulgação de um para muitos distribuição em escala geográfica sistemas pub/sub

13 RMI e grupos alguns trabalhos estendem o conceito de chamada remota para chamada em um grupo de objetos relação com programação SPMD ProActive Charm++...

14 replicação motivações: tolerância a falhas balanceamento de carga trabalho cooperativo exigências específicas de ordenação de mensagens inexistente em aplicações mais desacopladas

15 ordenação em broadcast ou multicast ordem total ordem causal ligados a acoplamento forte entre processos! ordenação: exemplo de problema de coordenação distribuída

16 ordenação de mensagens implementação uso de uma fila de holdback em camada de comunicação processamento (aplicação) chegada de mensagens fila holdback fila entrega

17 ordenação total todos os pontos devem processar as mensagens em uma mesma ordem independentemente da real ordem de envio X

18 uma implementação de ordem total utilizando um sequenciador para multicast problema se reduz a ordenação ponto a ponto gargalo e ponto único de falha

19 outra implementação de ordem total processo de origem envia (msg, id_único) a grupo de processos cada processo destinatário responde com uma proposta de número de ordem e deixa (msg, id_único, num_ordem_proposto) em fila de holdback, ordenada por num_ordem processo emissor coleta respostas, escolhe o maior número de ordem e envia (msg, id_único, num_ordem_final) a destinatários processo destinatário troca id_proposto por id_final

20 ordem total (cont) se msgs no início da fila de holdback estão com id_final, passaas para a fila de entrega proposto final problema possível: diferentes processos proporem o mesmo número de ordem para msgs diferentes

21 ordem total (cont) propõe 3 propõe 3 números propostos devem ser únicos por exemplo, max(conhecido) I/N

22 ordenação causal aplicações só devem ser processar uma mensagem depois de ter visto mensagens "precedentes causalmente" independentemente da real relação de causa e efeito não implica ordem total X

23 ordenação causal ligada ao conceito de tempo lógico Lamport diante da dificuldade de usar relógios físicos para arbitrar precedência, usa-se o conceito de "pode ter precedido causalmente" útil em uma série de algoritmos de coordenação distribuída

24 (parênteses sobre precedência causal)

25 relógio lógico cada processo é modelado como sequência de eventos e1, e2, na realidade os eventos que importam são os de entrada/saída um evento e1 precede causalmente outro e2 se: e1 aconteceu antes de e2 em um mesmo proc P e1 é o evento de envio de uma msg M e e2 o evento de seu recebimento existe e3 tal que e1 precede e3 e e3 precede e2 um relógio lógico associa a cada evento um valor tq e1 precede e2 rl(e1) < rl(e2)

26 relógio lógico cada processo P inicialmente faz RL P = 0 a cada evento e, P associa a e o valor corrente de RL P e incrementa RL P ao enviar uma mensagem M, P acrescenta a M um timestamp ts(m) que é o valor corrente de RL P ao receber uma mensagem M com timestamp ts, P faz RL P = max (RL P, ts) + 1

27 exemplo de uso - relógio lógico algoritmo de exclusão mútua distribuída (outro exemplo de coordenação distribuída) implementação centralizada implementação distribuída nesse caso relógio utilizado para arbitragem

28 ler artigo de Andrews ( Paradigms for interaction ): seção 6

29 (fim do parênteses)

30 relógio lógico e multicast causal pode ser usado para ordenar possíveis precedências causais timestamp=3 timestamp=5 problema é: como saber se existe alguma msg anterior?

31 relógios vetoriais cada processo mantém um vetor de contadores indicando o último relógio lógico recebido de cada processo número de msgs enviadas antes de enviar uma msg, um processo incrementa a posição correspondente a ele mesmo em seu relógio msgs recebidas só podem ter diferença (de 1) no contador do processo origem em relação ao receptor

32 exemplo ordenação causal r r r

33 exemplo ordenação causal r2 r X r

34 exemplo ordenação causal r r2 r

35 exemplo ordenação causal r r r

36 exemplo ordenação causal pode ser entregue à aplicação! r r r não pode ser entregue à aplicação! (fica na fila de holdback)

37 problemas de gerência de grupos grupos mtas vezes criados para tolerância a falhas mas e se um dos processos do grupo falhar? como ficam os protocolos de ordenação serviços de gerência de grupos

38 outros problemas de multicast o que acontece quando grupos crescem