05-May-09. Objetivo. Processamento Paralelo Middleware. Histórico. Cliente/Servidor. Cliente/Servidor

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1 Objetivo Entender a motivação para o conceito de middleware Processamento Paralelo Middleware Prof. João Paulo A. Almeida 2009/01 - INF02799 Aplicações distribuídas: interação entre partes Rede B Rede A Rede C Histórico Surgimento e popularização das redes criou a necessidade e oportunidade dos sistemas distribuídos Mainframe com seu terminais... Terminais ficaram mais poderosos e com mais periféricos que poderiam ser compartilhados Cliente/Servidor Paradigma para interação: Uma parte do sistema assume papel de executar um serviço (servidor) Outra parte pede a execução de um serviço (e) Normalmente muitos es para um servidor (compartilha-se/reusa-se o serviço) Cliente/Servidor Parecido com invocar uma função/método/procedimento em linguagem de programação Por que não é a mesma coisa? Request Response Request Processing request Response server 1

2 (a) System call (c) RPC/RMI (between computers) Thread User (b) RPC/RMI (within one computer) Kernel Thread 1 Thread 2 User 1 Kernel User 2 Control transfer via trap instruction Control transfer via privileged instructions Protection domain boundary Thread 1 Network Thread 2 Programação de sistemas distribuídos Como programar a interação entre es e servidores em um sistema distribuído? Modelos de programação para sistemas distribuídos Middleware: Remote Procedure Call Middleware: Orientado a objetos Middleware: Orientado a components Middleware: Orientado a serviços Outros modelos de comunicação User 1 User 2 Kernel 1 Kernel 2 Instructor s Guide for Coulouris, Dollimore and Kindberg Distributed Systems: Concepts and Design Edn. 4 Pearson Education 2005 Arquitetura com s Arquitetura com s network Arquitetura com s network internet Cliente/Servidor com s Cliente: Inicia o contato com o servidor (tem que saber o endereço ou hostname, e a porta) Normalmente requisita execução de um serviço Servidor: Espera passivamente (em uma certa porta) Normalmente roda constantemente à espera de es 2

3 Arquitetura com s Endereço e Portas Client Server any port agreed port message other ports server network internet Internet address = Internet address = Fonte: Instructor s Guide for Coulouris, Dollimore and Kindberg Distributed Systems: Concepts and Design Edn. 4 Pearson Education 2005 Uma ming Interface (API) provê funções, tipos de dados, estruturas de dados e constantes Flexível, simples de usar, padronizado (portabilidade) A API BSD s provê uma abstração similar a um sistema de arquivos para s (open, close, read, write) BSD s (originários do BSD 4.1 Unix em 1981) são a forma mais popular (API mais popular) disponível em: FreeBSD, Linux, Windows, Mac OS X,... também podem ser usados para comunicação entre processos no UNIX CLIENT connect to server's port loop loop SERVER bind a port to the listen for incoming s accept an incoming close Servidor Cliente sock_init() Create the sock_init () bind() Register port with the system connect() Set up listen() Establish write/read write/read data accept() Accept close() Shutdown read/write read/write data close() shutdown 3

4 SERVER int (int domain, int type, int protocol) sockfd = (PF_INET, SOCK_STREAM, 0); SERVER int (int domain, int type, int protocol) sockfd = (PF_INET, SOCK_STREAM, 0); bind a port to the int bind(int sockfd, struct sockaddr *server_addr, socklen_t length) bind(sockfd, &server, sizeof(server)); bind a port to the int bind(int sockfd, struct sockaddr *server_addr, socklen_t length) bind(sockfd, &server, sizeof(server)); server inclui a porta previamente definida listen for incoming s int listen( int sockfd, int num_queued_requests) listen( sockfd, 5); listen for incoming s int listen( int sockfd, int num_queued_requests) listen( sockfd, 5); accept an incoming int accept(int sockfd, struct sockaddr *incoming_address, socklen_t length) newfd = accept(sockfd, &, sizeof()); /* BLOCKS */ accept an incoming int accept(int sockfd, struct sockaddr *incoming_address, socklen_t length) newfd = accept(sockfd, &, sizeof()); /* BLOCKS */ é o endereço do e que se conectou int read(int sockfd, void * buffer, size_t buffer_size) read(newfd, buffer, sizeof(buffer)); int read(int sockfd, void * buffer, size_t buffer_size) read(newfd, buffer, sizeof(buffer)); int write(int sockfd, void * buffer, size_t buffer_size) write(newfd, buffer, sizeof(buffer)); int write(int sockfd, void * buffer, size_t buffer_size) write(newfd, buffer, sizeof(buffer)); CLIENT CLIENT int (int domain, int type, int protocol) sockfd = (PF_INET, SOCK_STREAM, 0); int (int domain, int type, int protocol) sockfd = (PF_INET, SOCK_STREAM, 0); connect to Server int connect(int sockfd, struct sockaddr *server_address, socklen_t length) connect(sockfd, &server, sizeof(server)); connect to Server int connect(int sockfd, struct sockaddr *server_address, socklen_t length) connect(sockfd, &server, sizeof(server)); server inclui e porta previamente definida int write(int sockfd, void * buffer, size_t buffer_size) write(sockfd, buffer, sizeof(buffer)); int write(int sockfd, void * buffer, size_t buffer_size) write(sockfd, buffer, sizeof(buffer)); int read(int sockfd, void * buffer, size_t buffer_size) read(sockfd, buffer, sizeof(buffer)); int read(int sockfd, void * buffer, size_t buffer_size) read(sockfd, buffer, sizeof(buffer)); : Java (Cliente ) (1/2) : Java (Cliente ) (2/2) 4

5 : Java (Servidor ) (1/2) : Java (Servidor ) (2/2) Servidor single-threaded x multi-threaded Non-concurrent server Vários es podem fazer pedidos ao mesmo tempo para o servidor. O servidor então pode: sock_init() bind() Create the Register port with the system a) atender um e por vez; outros es tem que esperar (servidor não concorrente, ou single-threaded) b) atender vários es simultaneamente (servidor concorrente ou multi-threaded) while(1) Start the loop. This loop will { service each request sequentially listen() Establish accept() Accept read/write read/write data } End loop close() Shutdown Concurrent server sock_init() Create the Problemas?? bind() listen() accept() fork() read/write exit() Register port with the system Establish Accept Create a child process which will now communicate with read/write data in child process exit child process 5

6 Ordem dos bytes nos tipos de dados dependem da arquitetura da máquina host order: (Motorola) big endian (Intel) little endian network order: Funções de conversão: u_long htonl(u_long hostlong); u_short htons(u_short hostshort); u_long ntohl(u_long netlong); u_short ntohs(u_short netshort); Baixo nível de abstração... Principalmente quando o que você queria fazer era pedir para outra máquina executar um serviço... ou simplesmente usar um procedimento remoto Endereços s/dns/portas Detectar time-outs Threading Como codificar os dados de uma aplicação? Por exemplo, como enviar uma lista, um array, um struct, um objeto Tem que se criar um protocolo sempre... Protocolo Definição clássica Mensagens e regras que determinam ações a serem tomadas de acordo Cooperation com a recepção das Entity A Entity B mensagens Mais precisamente... Entidades (de protocolo) cooperando através de um Communication meio de comunicação means Protocolo Definir/especificar: Formatos de mensagens Tanto tipos de dados abstratos quanto a forma de se codificá-los na rede Comportamento Em que momento cada mensagem pode ser enviada e o que deve ser feito para cada lidar com cada mensagem Middleware: Visão 1 Software that sits in the middle of the interacting application parts playing the roles of and server [Orfali 97] Middleware: Visão 2 Software que permite que partes de aplicações distribuídas interajam, independente das tecnologias com as quais elas sejam construídas Mascarando as diferenças em tecnologias de rede, linguagem de programação, sistemas operacionais e middleware servidor 6

7 Middleware: Visão 2 Middleware: Visão 3 computer A middleware computer B server Software que simplifica a tarefa de um desenvolvedor de aplicações provendo uma coleção de componentes reusáveis para a construção de aplicações distribuídas Middleware é mais do que comunicação / interação,... Mas ajuda a atingir os objetivos de distribuição LAN-1 LAN-2 Esta é a visão que nós adotamos nesse curso Middleware: Visão 3 Aplicações distribuídas computer A object 1 middleware computer B object 2 Aplicações que são uma coleção de partes geograficamente distribuídas ou distributíveis Quando usamos middleware orientado a objetos essas partes são objetos LAN-1 LAN-2 other computers Site A Site B Site C Distributed application CORBA Object Model Servants (Object implementations) and Object references CORBA object Object reference = reference to object interface servant Interface specified in IDL Exemplo (IDL) module bank { // scope for bank interfaces interface account { // account user interface readonly attribute float balance; // attribute void makedeposit (in float f); // operation void makewithdrawal (in float f); // operation }; interface accountmanagement { // mgmnt interface exception reject { string reason; } account newaccount (in string name) raises (reject); // operation void deleteaccount (in account a); // operation }; }; 7

8 IDL -> protocolo A partir da descrição da interface um protocolo é gerado (assim como sua implementação) proxy op (args) result ORB servant Object Adapter IDL -> para várias linguagens IDL -> Java IDL -> C++ IDL -> C IDL -> Ada IDL -> COBOL IDL -> Lisp IDL -> PL/1 IDL -> Python IDL -> Smalltalk Middleware é mais que interação Middleware é mais que interação Application objects Domain objects Realm of OMG standards Application objects Domain objects Object Request Broker Fundamental services (general purpose) Object Examples: Request Broker naming, events, life-cycle, persistent objects, transactions, security, trading, etc. Object services Common facilities Object services Common facilities Leitura p/ discussão P.A. Bernstein. Middleware. Communications of the ACM, Vol. 39, No. 2, February 1996, Tragam esse texto impresso na próxima aula! Camadas da arquitetura Applications, services Middleware OS: kernel, libraries & servers OS1 Processes, threads, communication,... OS2 Processes, threads, communication,... Platform Computer & network hardware Computer & network hardware Node 1 Node 2 Fonte: Instructor s Guide for Coulouris, Dollimore and Kindberg Distributed Systems: Concepts and Design Edn. 4 Pearson Education

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