REDES INTEGRADAS DE TELECOMUNICAÇÕES II 2010 / 2011

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1 Departamento de Engenharia Electrotécnica REDES INTEGRADAS DE TELECOMUNICAÇÕES II 2010 / 2011 Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores 4º ano 8º semestre 2º Trabalho prático: Dominó distribuído utilizando os serviços de nomes e de trading da arquitectura CORBA Luis Bernardo

2 1. OBJECTIVOS Criação de uma aplicação distribuída, que usa a invocação remota de objetos e os serviços de nomes e de trading da arquitetura CORBA. O problema consiste na realização de um jogo de dominó distribuído. A aplicação permite a cada jogador jogar uma partida de dominó em rede a partir de vários terminais em paralelo. O servidor Dominó é responsável por arrancar o jogo, e por coordenar a distribuição das peças, a ordem de jogo e a validade das jogadas. Cada servidor recebe o registo dos clientes locais, mas coordenase com outros servidores para redistribuir os jogadores, criando jogos com jogadores oriundos de vários servidores. Como no jogo do dominó convencional, ganha o primeiro jogador que ficar sem peças. Cliente Dominó Cliente Dominó Servidor Dominó Trader A aplicação é composta por dois tipos de programas: um programa para os clientes poderem realizar as apostas (Cliente Dominó); um programa servidor de dominó (Servidor Dominó). São fornecidas implementações do cliente e acesso a uma implementação do servidor Dominó nos computadores do laboratório 3.3-X. Pretende-se que seja desenvolvida pelos alunos um servidor Dominó. 2. Especificações 2.1 Interfaces O conjunto de interfaces do jogo Dominó está declarado no ficheiro DominoIf.idl no módulo DominoIf. Este módulo inclui a definição das interfaces e de tipos de dados auxiliares usados nas funções das interfaces. Foram definidos três tipos de interfaces para interligar os dois tipos de programas: Cli_Login : A interface utilizada para realizar o registo de clientes no servidor Domino, que é registada no serviço de nomes e no serviço de trading; Cli_Game : A interface utilizada por clientes para realizarem as jogadas, e sinalizar mudanças de estado; Cli_Callback : A interface utilizada pelo servidor para sinalizar as jogadas, e testar a atividade dos clientes; O módulo inclui vários tipos de dados adicionais, usados nas funções das interfaces: 1

3 typedef octet Number; // Numero entre 0 e 7; 7==ausente // Definição de peça de dominó struct Tile { Number A; Number B; // A peça (a=7,b=7) significa peça ausente // Conjunto de peças typedef sequence< Tile, 49> TileSet; O tipo Peca define uma peça de dominó, ou o estado do jogo dominó (os valores das duas extremidades do jogo). Quando o jogo arranca, cada jogador recebe três peças iniciais, podendo pedir mais durante o jogo. A peça (7,7) tem o significado especial de peça ausente. As peças normais estão compreendidas entre (0,0) e (6,6). Relembra-se que como os tipos de dados estão declarados dentro do módulo DominoIf são referenciados no software a desenvolver como DominoIf.Tile, por exemplo Interface Cli_Login A interface Cli_Login define uma operação: // Interface cliente-servidor (Login clientes) interface Cli_Login { boolean Join_game(in string name, in Cli_Callback callback, out Cli_Game gameif, out string text); Esta interface é usada nos clientes para se ligarem a um jogo num servidor. A operação Join_game recebe como argumentos o nome do apostador (nome) e uma referência para o objecto de callback do cliente (callback). O servidor cria um objecto local do tipo Cli_Game, sinalizando posteriormente o início do jogo, através da interface Cli_Callback. A função retorna uma referência para o jogo criado (gameif), que poderá ser null em caso de erro. O campo text permite ao servidor devolver uma descrição textual sobre o que aconteceu durante a operação, que deve ser sempre preenchido com uma string válida caso contrário é gerada uma exceção durante a execução do programa Interface Cli_Game A interface Cli_Game define três operações: // Interface client-server (Jogo clientes) interface Cli_Game { boolean Play(in Tile new_tile, in boolean at_b_side); boolean Get_new_tile (out Tile tile); oneway void Logout (); // Desiste Esta interface é usada nos clientes para dar comandos para os servidores. A função Logout é usada para sair de um jogo. A função Play é usada para colocar uma peça no dominó na posição B (se at_b_side == true) ou na posição A (se at_b_side == false) do estado do jogo. O jogador passa a vez jogando uma peca inválida (7 7), uma vez que não é possível passar objetos a null em CORBA. O servidor deve validar a jogada, retornando false caso ela não seja válida, ou não seja a vez do jogador. A função Get_new_tile é usada para pedir mais uma peça, podendo retornar false caso já não haja mais peças ou não 2

4 seja a vez do jogador. Dentro do tempo de jogo para cada jogada (10 segundos), o jogador só pode pedir uma peça ou jogar uma peça Interface Cli_Callback A interface Cli_Callback define seis operações: // Interface server-client (Callback client) interface Cli_Callback { boolean InitialState(in TileSet tiles, in Cli_Game gameif); boolean State(in Tile state, in boolean my_turn); boolean EndGame(in boolean win); void Timeout(in TileSet tiles); // Perdeu a vez - demasiado tempo sem jogar ou outra aplicação cliente jogou primeiro oneway void update_state(in short players); void update_ref(in Cli_Game gameif); // Actualiza referência Esta interface é usada nos clientes para receber informação dos servidores. A função InitialState permite ao servidor sinalizar o início de um jogo, fornecendo o conjunto inicial de peças ao cliente (ou as peças atuais do cliente, quando um segundo terminal é arrancado para o mesmo cliente) e a interface de Cli_Game associada ao jogador. Esta interface também pode ser atualizada em qualquer altura utilizando-se a função update_ref. A operação State é invocada durante o jogo, cada vez que o estado do jogo muda, indicando quais são os números nas extremidades do bloco (state), e se é a vez do jogador jogar (my_turn). Para passar a indicação que se está no início do jogo, sem estado, é usado o estado (7 7). A operação EndGame sinaliza o fim de um jogo, indicando se é o vencedor ou não. A função Timeout é invocada pelo servidor para sinalizar que terminou o tempo para jogar (10 segundos), e que o jogo passou a outro jogador. Esta função também é invocada para um cliente com várias aplicações ativas, nas aplicações que não jogaram. A operação update_state é invocada enquanto o jogo não começa para informar os jogadores sobre o número de participantes. Esta operação é do tipo oneway, não sendo garantida a sua entrega. 2.2 Servidor de dominó Deve desenvolver um Servidor de Dominó, preferêncialmente capaz de suportar vários jogos em paralelo. O servidor de dominó é a aplicação responsável por manter toda a informação referente aos jogos ativos, e aos clientes que realizam uma aposta e aguardam o início do jogo. Quando o servidor arranca, oferece uma interface Cli_Login, de maneira a permitir que clientes se liguem ao servidor (através de uma aplicação cliente). A interface DominoIf.Cli_Login deve ser registada no servidor de nomes com um nome único no sistema (e.g. demo01), de forma a permitir a coexistência de vários servidores em simultâneo. Os clientes usam o nome do servidor para realizar a associação inicial. Cada servidor deverá também registar a interface Cli_Login no serviço de trading, permitindo a partilha dos jogadores à espera de iniciarem o jogo entre os vários servidores. Para se iniciar um jogo é necessário haver pelo menos um número mínimo de dois jogadores, embora o administrador do servidor possa definir um número diferente de jogadores por jogo. O administrador define também um tempo máximo de espera até ao início do jogo, altura onde o jogo deve começar desde que existam pelo menos dois jogadores à espera associados. 3

5 2.2.1 Registo dos jogos no trader A interface Cli_Login deve ser registada com o serviço DominoService, definido no ficheiro DominoIf.st: #include "DominoIf.idl" module DominoIf { service DominoService { interface Cli_Login; mandatory property string server_name; mandatory property short number_missing_players; Os registos incluem uma propriedade estática (server_name o nome do servidor que arrancou o jogo) e uma propriedade dinâmica, que deve retornar em cada instante o número de jogadores que falta adicionar para o servidor começar um novo jogo (number_missing_players) Associação de clientes a um jogo Sempre que o servidor recebe um novo Join_game de um cliente, o servidor deve ativar um relógio com o tempo máximo que o administrador do sistema definiu para a espera (obtido com a função getplaytime) do início de um jogo. O jogo começa quando o número de jogadores locais à espera atingir o valor limite definido pelo administrador do sistema (obtido com a função getplayn), ou após o tempo máximo de espera, desde que existam pelo menos dois jogadores à espera. Os clientes podem sair do servidor em qualquer altura. Para reduzir o tempo de arranque dos jogos, os servidores devem usar o serviço de trading para procurar outros servidores que estejam mais perto de arrancar os seus jogos do que o servidor local, quando recebem a ligação de um novo cliente. No fim do jogo, o servidor sinaliza o fim de jogo com o método Cli_Callback.EndGame indicando a vitória ou não vitória do jogador. Os clientes desligam-se do servidor no fim de um jogo e devem repetir os todos os procedimentos de ligação para jogar um novo jogo Jogo do dominó Durante o arranque de um novo jogo, o servidor deve ordenar aleatoriamente todas as peças de dominó, controlando a sua distribuição inicial e a distribuição durante o jogo realizada através da operação Get_new_tile. Cada jogo deve ser encapsulado num objecto que mantém o estado do jogo (quais são os números das duas extremidades do jogo, quem é o próximo a jogar, etc.). Os jogadores são avisados através da operação State que chegou a sua vez de jogar, tendo até 10 segundos para jogar uma peça, passar, ou pedir peças. Caso um jogador esteja a jogar com vários terminais (aplicações), só poderá jogar uma vez por qualquer um dos terminais. Caso um jogador deixe passar 5 vezes sem jogar, o jogador deve ser excluído do jogo pelo servidor. O jogo termina quando o número de jogadores desce até um, ou caso um jogador fique sem peças. O jogo fica empatado caso ao fim de duas séries de rodadas a todos os jogadores ninguém consiga jogar nenhuma peça. O servidor deve validar a invocação das operações sobre a interface Cli_Game, verificando se a operação é válida para a fase do jogo. 4

6 2.2.4 Desenvolvimento do servidor Dominó Deve desenvolver um Servidor de Dominó, partindo da interface gráfica representada à direita. O botão Active é usado para arrancar e registar o objeto Cli_Login nos serviços de nomes e de trading, associados respectivamente aos endereços IP e portos representados em NS e TS. O objeto é registado com o nome representado em Name. O servidor dominó apresenta a informação referente aos clientes registados localmente através da tabela indexada pelo nome do cliente (Name), onde consta o número de aplicações ativas para esse cliente (Count), o nome/número do jogo (Game), e o estado do jogo (State). Caso um jogador não esteja associado a um jogo, é apresentado o número de jogo -1. No caso representado na figura está um jogo a decorrer (o 1 ) com os jogadores user_00 e user_01, e o jogador user_02 está à espera de iniciar o seu jogo. O estado indica o valor das peças nas extremidades do jogo e quem está a jogar. Os campos de texto Number of Players e Time definem o número ideal de jogadores para arrancar um jogo e o tempo máximo de espera por jogadores. O botão Start tem o mesmo efeito que o expirar do relógio associado ao jogador selecionado na tabela abaixo arranca com o jogo se já houver pelo menos dois jogadores disponíveis. O botão Abort termina o jogo que estiver selecionado. Finalmente, o botão Clear limpa o conteúdo da caixa de texto no fim da janela, onde se ecoam mensagens para o administrador do servidor. É fornecido um projecto NetBeans com a interface gráfica mais um conjunto de classes de suporte apresentadas abaixo. 2.3 Cliente de dominó Quando se activa o botão Active, o cliente de dominó começa por obter as referências para o Servidor de dominó e para o serviço de nomes (usando os dados do campo NameServer). De seguida, pesquisa no serviço de nomes o servidor com o nome Server e liga-se a ele com a operação Join_game. Os parâmetros passados nesta operação são obtidos das caixas Name (nome de cliente). A partir do momento em que o servidor inicia o jogo, o cliente monitoriza o estado das sessões, apresentando o estado do jogo ao utilizador (Game State Tiles) com a indicação de quando é a sua vez (estado a verde ou vermelho), e na caixa Game state. O utilizador pode selecionar qualquer uma das peças disponíveis para jogar (representadas no lado superior direito) ou passar (jogar sem selecionar nenhuma peça, enviando (7 7) para o servidor), com o botão Pick, ou pedir novas peças com o botão Get new, apenas durante a sua vez. Em alternativa, pode-se selecionar o botão (check box) Auto play e o cliente joga sozinho sem a intervenção humana, com um atraso do número de segundos indicado na caixa de texto. O botão Restart reinicia o cliente para o estado inicial. Para sair deve usar-se o botão Active. Finalmente, o botão Clear limpa o conteúdo da caixa de texto no fim da janela. É fornecido um cliente totalmente funcional. 5

7 3. MÓDULOS FORNECIDOS Para facilitar o desenvolvimento do servidor, são fornecidos: o ficheiro com o binário do cliente e acesso a um executável do servidor para testes; os ficheiros DominoIf.idl e DominoIf.st com a definição das interfaces e do serviço; o ficheiro corba_thread.java para correr a tarefa CORBA em paralelo com o processamento dos eventos gráficos; o ficheiro NS_Client.java para facilitar o acesso ao serviço de nomes; os ficheiros de definição da interface gráfica do servidor, com o código inicial do servidor em Server.java. O trabalho deve ser desenvolvido utilizando o JDK1.4. Não se esqueça de arrancar os Servidores de Nomes e de Trading antes de correr os executáveis da aplicação. 3.1 Desenvolvimento do trabalho O trabalho vai ser desenvolvido em cinco semanas, onde a primeira semana é principalmente uma aula de introdução à programação de aplicações CORBA com OpenORB em Java. Propõe-se que sejam definidas as seguintes metas para a realização do trabalho: 0. na primeira aula (de aprendizagem) deve realizar os exercícios propostos na Introdução ao desenvolvimento de aplicações CORBA em Java. Também deve preparar o projeto para desenvolver o servidor; 1. no fim da segunda aula deve ter realizado o registo e cancelamento do objecto Cli_Login no serviço de nomes, e começado a realizar a operação Join_game, com a definição de classes que realizam as interfaces Cli_Login e Cli_Game; 2. no fim da terceira aula deve ter realizado a operação Join_game apenas para clientes locais, com a definição de toda as estruturas de dados de suporte (suportando mais de um terminal por cliente). Deve também ter iniciado o desenvolvimento da tarefa de controlo do jogo (sequenciação de jogadas, temporização). Pode usar uma thread para controlar as temporizações em cada jogo; 3. no fim da quarta aula deve ter terminado a tarefa de controlo do jogo e deve ter iniciado a realização do registo no serviço de trading; 4. no fim da última aula deve ter acabado o servidor, incluindo a pesquisa no serviço de trading por outros servidores caso não existam clientes disponíveis no servidor local em número suficiente. Teste e correção dos últimos erros de programação. Postura dos Alunos Cada grupo deve ter em consideração o seguinte: Não perca tempo com a estética de entrada e saída de dados Programe de acordo com os princípios gerais de uma boa codificação (utilização de indentação, apresentação de comentários, uso de variáveis com nomes conformes às suas funções...) e Proceda de modo a que o trabalho a fazer fique equitativamente distribuído pelos dois membros do grupo. Datas Limite A parte laboratorial é composta por dois trabalhos de avaliação. A duração prevista para o segundo trabalho é de 5 semanas, devendo ser entregue até às 12h00 do dia 15 de Maio. 6

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