comunicação entre processos distribuídos

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Stella Caminha
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1 comunicação entre processos distribuídos

2 comunicação entre máquinas troca de mensagens serviço básico send (destino, msg) receive (origem, &msg)

3 send (destino, msg) troca de mensagens receive (origem, mensagem) questões u semântica de operações u especificação de origem e destino u formato de mensagem

4 envio síncrono e assíncrono envio assíncrono: execução procede imediatamente tempo A B send (B, ) receive (A, ) Ø bufferização Ø concorrência Ø determinismo

5 envio síncrono e assíncrono envio síncrono: execução só procede quando destinatário recebe msg tempo A B send (B, ) receive (A, ) Ø bufferização Ø concorrência Ø determinismo

6 recebimento síncrono e assíncrono recebimento síncrono alternativa tradicional execução procede quando há algo a tratar alternativa de recebimento com timeout

7 alternativas ao bloqueio orientação a eventos - recebimento implícito é o que usaremos no nodemcu outras alternativas: futuros

8 especificação de origem e destino como identificarparceirode comunicação identificadores específicos serviços de nomes caixas de correio o exemplo < IP, porta >

9 formato de mensagens parte do protocolo de comunicação protocolos binários e textuais conversão entre representações

10 persistência mensagenspermanecem disponíveis independentemente do tempo de vida dos processos origem e destino?

11 arquiteturas de sistemas (paradigmas, padrões, ) necessidade de organizar a comunicação para entender o programa distribuídos arquiteturas: centralizadas: cliente-servidor decentralizadas: p2p, filtros, pub/sub...

12 Cliente-Servidor Modelo mais usado para aplicações distribuídas não paralelas; Um processo servidor está sempre a espera de comunicação; O processo cliente tem a iniciativa de começar a comunicação quando deseja algum serviço. cliente pedido cliente resposta servidor cliente cliente cliente

13 O Modelo Cliente-Servidor Funcionamento: CLIENTE 1 SERVIDOR (passivo) Requisita serviço Aguardando atendimento iniciar Bloqueado requisição de cliente Atendendo mensagens Sendo servido termina serviço Requisita serviço Aguardando atendimento rede Sendo servido CLIENTE 2

14 cliente-servidor servidores clássicos: arquivos, impressão, BD,... servidor como executor de chamadas serviços/funções: criptografa, filtra, autentica,... pedido de dados serviço pode ser qq coisa divisão de papéis (cliente ou servidor) não é rígida

15 modelos de servidores servidores iterativos servidores concorrentes multiprocesso u (ou multithread) monoprocesso u atendimento a vários clientes misturado em uma linha de execução

16 APIs de msgs p/ cliente-servidor exemplo: tcp protocolo construído para comunicação entre cliente e servidor comunicação baixo nível: streams de bytes

17 API de sockets comunicação entre processos API para troca de mensagens com vários protocolos idéia é manter interface de entrada e saída Em C, o socket é identificado por um inteiro chamado descritor do socket descritor_do_socket = socket()

18 TCP/IP transferência de streams de bytes suporte a modelos cliente-servidor TCP/IP estabelece abstração chamada porta exemplo de caixa de correio!!

19 programando com sockets socket para tcp: espera uma conexão inicia uma conexão socket passivo: espera por uma conexão (usado por servidores) socket ativo: inicia uma conexão (usado pelos clientes) complexidade na API: parâmetros que o programador pode/tem que configurar

20 programando com sockets alguns parâmetros: transferência de: u stream (TCP) u datagrama (UDP) endereço remoto: u específico (geralmente usado pelo cliente) u inespecífico (geralmente usado pelo servidor)

21 Chamadas da API socket socket( ) -> cria um socket usado para comunicação e retorna um descritor connect( ) -> depois de criar um socket um cliente chama connect para estabeleceruma conexão com um servidor, usando o descritordo socket write( ) -> para enviar dados através de uma conexão TCP (send) read( ) -> para receber dados através de uma conexão TCP (receive) close( ) -> para desalocar o socket. bind( ) -> usado por servidores para especificar uma porta na qual ele irá esperar conexões. listen( ) -> servidores chamam o listen para colocar o socket no modo passivo e torná-lo disponível paraaceitar conexões accept( ) -> depois que um servidor chama socket para criar um socket, bind para especificar seu endereço e listen para colocá-lo no modo passivo, ele deve chamar o accept para pegar a primeira solicitação de conexão na fila.

22 exemplo do uso de sockets SERVIDOR socket bind listen accept bloqueia até chegar uma conexão do cliente read write conexão estabelecida dados CLIENTE socket connect write close dados read close

23 exemplo: servidor usando o Protocolo TCP/IP com LuaSocket local socket = require("socket") local server = assert(socket.bind("*",0)) assert(server:setoption('tcp-nodelay',true)) server:settimeout(5) local ip, port = server:getsockname() print(port) local file = assert(io.open("./lyrics.txt","r")) local string = file:read("*all"); local client while 1 do client = server:accept() local message = client:receive("*l") if message == "quit" then break end client:send(string) client:close() end server:close()

24 exemplo: cliente usando o Protocolo TCP/IP com LuaSocket local socket = require("socket") print( Server IP:") local ip = io.read("l") print( Server Port:") local port = io.read("l") local server = assert(socket.connect(ip,port)) server:send("download\n") local message = server:receive("*a") print(message) server:close()

25 nodemcu API toda baseada em callbacks callbacks registradas através de fçs específicas srv=net.createserver(net.tcp) if srv then srv:listen(80, function(conn) -- fç chamada qdo cliente conectar conn:on("receive", function(client,request) -- fç chamada qdo receber algo na conexão print("receive!") end) end)

26 Protocolos formato e sequência de mensagens

27 HTTP GET /hello.htm HTTP/1.1 User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE5.01; Windows NT) GET /path/script.cgi?field1=value1&field2=value2 HTTP/1.0 protocolo sem conexão e sem estado

28 nodemcu vamosusar fçs de manipulação de strings de Lua para parsear os pedidos http: srv=net.createserver(net.tcp) if srv then srv:listen(80,function(conn) conn:on("receive", function(client,request) local _, _, method, path, vars = string.find(request, "([A-Z]+) ([ˆ?]+)%?([^ ]+) HTTP"); GET /path/script.cgi?field1=value1&field2=value2 HTTP/1.0

29 string.find retorna índices de string onde encontrou padrão i, j = string.find( hello world, hello ) padrãopode conter classes de caracteres. qualquer caracter %a letras %d dígitos %l minúsculas %p pontuação %s espaço etc

30 caracteres mágicos padrões e capturas ( ). % + - *? [ ] ^ $ capturas permitem recuperar partes que casam com padrões pair = name = Anna key, value = string.match (pair, (%a+)%s*=%s*(%a+) ) print(key, value)

31 cliente-servidor http srv:listen(80, function(conn) conn:on("receive", function(client,request) local _, _, method, path, vars = string.find(request, ) -- executa requisição buf = [[ <h1><u>puc Rio</u></h1> <h2><i>esp8266 Web Server</i></h2>"; restante da página html ]] client:close() end) end)

32 comunicação e escalabilidade suponha que temos muitos nós monitorando condições ambientais como estruturar comunicação com consumidores desses dados?

33 filas de mensagens e pub/sub desacoplamento comunicação de muitos para muitos

34 filas de mensagens e pub/sub servidor de filas(broker) filtragem de mensagens segurança disponibilidade persistência

35 protocolo binário leve protocolo mqtt implementaçãopara nodemcu

36 protocolo mqtt no nodemcu m = mqtt.client("clientid, 120) m:connect(ipbroker, 1883, 0, function(client) print("connected") end, function(client, reason) print("failed reason: "..reason) end)

37 protocolo mqtt no nodemcu (2) m = mqtt.client("clientid, 120) m:connect(ipbroker, 1883, 0, function(client) -- connected -- registrar-se nos tópicos desejados client:subscribe("/topic",0, function (client) print("subscribe success") end) end, function(client, reason) print("failed reason: "..reason) end)

38 protocolo mqtt no nodemcu (3) function(client) -- connected -- registrar-se nos tópicos desejados client:on("message", function(client, topic, data) print(topic.. ":" ) if data ~= nil then print(data) end end) client:subscribe("/topic",0, function (client) print("subscribe success on /topic") end) end,

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