Remote Procedure Call. Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 1

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1 Remote Procedure Call Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 1

2 Autoria Autores C. Geyer Local II-UFRGS Versão V Disciplinas SOII Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 2

3 Bibliografia Bibliografia base original dos slides outras Andrews, G. Concurrent Programming: Principles and Practice Tanenbaum, A. (MOD, SOD, SD) Coulouris et al. Distributed Systems: Concepts and Design. Todas as edições. Andrews, G. Foundations of Multithreaded, Distributed and Parallel Programming Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 3

4 Súmula Súmula motivação conceito modelo de programação concorrência exemplo servidor de tempo Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 4

5 Motivação Conceitos TM síncrona e assíncrona aplicáveis em diversos modelos de comunicação entre processos: filtros e pares: filtros, peers (pares), cliente-servidor comunicação unidirecional em cada passo em geral, uma mensagem (m) não exige resposta depende do algoritmo 1 send e 1 receive Nó i m Nó j Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 5

6 Conceitos Motivação modelo cliente-servidor modelo mais usado em SDs comunicação bidirecional cliente envia mensagem a servidor servidor envia resultado a cliente 2 send s e 2 receive s 1 canal para cada cliente-resposta muitos canais programador deve gerenciar os canais ou em TCP: conexões Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 6

7 Conceitos Características do RPC apropriado para modelo cliente-servidor combinação de TM síncrona e monitores invocação por comando call substitui o send no cliente comunicação bidirecional retarda call (cliente) até final do serviço e retorno dos resultados atendimento substitui o receive no servidor especificação de uma procedure: elemento passivo opcional: criação implícita de uma thread (executa a procedure) para atender cada chamada Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 7

8 Exemplos Exemplos de SO, linguagens e mw com RPC (ou evolução) SO Solaris da Sun Versões de Unix Windows CORBA Java/RMI Windows/DCOM C#/remote J2EE/EJB Web Services Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 8

9 Modelo Andrews Programação Especifica um modelo sintático para programação com RPC Cliente e servidor Dentro do modelo de programação concorrente de SR (linguagem proposta por Andrews) Componente Módulo (resource em SR) contém procedures processos (ou threads) Processos em mesmo Módulo compartilham variáveis chamam qualquer procedure do módulo Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 9

10 Programação Processos de outros módulos podem chamar procedures especiais procedures visíveis externamente similar a métodos públicos Procedures especiais especificadas por header separado do corpo (op em SR) corpo obs.: essa distinção é necessária para otimizar a implementação Por exemplo, procedures locais x procedures remotas Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 10

11 Programação Forma geral de um módulo module Nome-módulo headers das procedures especiais body declarações de variáveis código de inicialização corpo das procedures especiais procedures locais: header e corpo processos end Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 11

12 Programação Especificação de procedure especial op NomeProcedure (lista-args-formais) ou op NomeProcedure (lista-args-formais) result Resultado a lista de argumentos formais (lista-args-formais) é opcional Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 12

13 Programação Corpo procedure especial proc NomeProcedure (listaidentificadores-args-formais) ou proc NomeProcedure (lista-...) returns Resultado variáveis locais comandos end Chamada de procedure especial call NomeMódulo.NomeProcedure (lista-args-reais) SR: NomeMódulo.NomeProcedure (lista-args-reais) Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 13

14 Programação Variações Em outros modelos, implementações,... Módulo Nem sempre há o conceito de módulo Há somente um conjunto de procedures em um único módulo anônimo Chamadas: somente o nome da procedure e argumentos opcionais call NomeProcedure (lista-args-reais) Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 14

15 Implementação: 2 opções básicas Fluxo de Controle espaço de endereçamento próprio para o atendimento novo (ou adicional) processo para execução da proc novo processo (ou thread) encerrado após execução da procedure atendimento no mesmo espaço de endereçamento da chamada é possível o uso do mesmo processo da chamada (como em linguagens sequenciais) mais eficiente possível somente em memória compartilhada entre cliente e servidor Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 15

16 Fluxo de Controle Esquema do fluxo de controle Processo cliente (chamador) Processo servidor (procedure) Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 16

17 Sincronização no lado servidor Programação restrição de 1 processo (thread) por módulo exclusão mútua sobre variáveis compartilhadas não é necessária sincronização de condição é necessária 1 processo permite (avisa) a entrada de outro (como em monitores) de forma implícita em geral codificação do servidor é mais simples implementação mais eficiente: troca de contextos somente em pontos específicos entrada e saída da procedure; wait similar ao conceito de monitor Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 17

18 Programação Sincronização no lado servidor vários processos (ou threads) por módulo mais eficiente em multiprocessadores com memória compartilhada permite tempo compartilhado entre atendimentos de diversas chamadas requisições mais curtas não esperam pelas mais longas uso obrigatório de mecanismos de controle de concorrência no acesso a variáveis compartilhadas semáforos,... conceito de monitor Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 18

19 Implementação: Outras Questões Implementação: outras questões Argumentos possíveis Somente tipos básicos (primitivos)? Ponteiros? Estruturas de dados dinâmicas (grafos)? Tratamento de falhas Transientes na rede Crash na rede Crash na máquina cliente Crash na máquina servidora Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 19

20 Implementação: Outras Questões Implementação: outras questões Como cliente localiza máquina do servidor (módulo)? Ou se permitir diversos módulos em 1 máquina, como identifica/localiza módulo? Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 20

21 Exemplos Exemplo servidor de tempo operações (serviços) gettime: retorna tempo delay(intervalo): bloqueia o cliente em intervalo unidades de tempo processo interno: incrementa relógio local (lógico) a cada interrupção do relógio físico (hardware) tod: variável relógio lógico compartilhada em leitura pelos clientes não precisa de exclusão mútua no atendimento somente uma thread atualiza (incrementa) Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 21

22 Exemplo: Time Server Exemplo Time Server module TimeServer # Exemplo de servidor concorrente em RPC # Função: servidor de tempo # gettime() -> retorna tempo # delay(interval) -> espera interval # Andrews, G. Concurrent Programming. pgs op gettime() returns time: int op delay(interval: int) body var tod := 0 # valor do relógio var m: sem := 1 # semáforo mutex var d[1:n]: sem := ([n] 0) # vetor sems. de sinalizaç. # fila de processos (clientes) em espera var napq: queue of (waketime, process_id: int) Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 22

23 Exemplo Time Server Exemplo Time Server (cont.) # procedure que retorna hora proc get_time() returns time time := tod end # procedure que coloca cliente em espera proc delay(interval) # calcula hora de despertar var waketime: int := tod + interval P(m) insert(waketime, myid) V(m) P(d[myid]) end // myid: por alguma API // bloqueia-se Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 23

24 Exemplo Time Server Exemplo Time Server (cont.) # processo: a) atualiza relógio; b) acorda processos Clock:: do true -> inicializa HW time; espera por interrupção P(m) tod := tod + 1 do tod >= menor waketime on napq -> end od od V(m) remove(waketime, id) from napq V(d[id]) // acorda cliente Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 24

25 Exemplo Time Server Exemplo Time Server (cont.) Questões A) um sinal pode ser perdido? Justifique. B) porque é necessário um mutex na fila? C) porque não é necessário um mutex no valor do relógio? Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 25

26 Resumo Resumo Modelo cliente servidor (C/S) C/S com send-receive C/S com RPC Semântica do RPC clássico Bidirecional Síncrono Chamada mais procedimento Modelo sintático do Andrews de RPC Aspectos de implementação Exemplo servidor de tempo Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 26

27 Exercícios Exercício E1: Modele a implementação da difusão em árvore usando RPC Compare com a solução usando comunicação assíncrona E2: idem E1 mas difusão para grafo Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 27

28 Equivalências Equivalência entre RPC e pares send-receive (S-R) RPC chamada equivalente a send a proc com argumentos (cria processo, dinamicamente) receive para receber resultado, enviado explicitamente pelo servidor Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 28

29 Equivalência entre RPC e send-receive esquema RPC op Servico(val X: int; var Y, Z: int)... process Q var A, B, C: int... call P(A, B, C)... end... proc Servico(X, Y, Z) Z := X + 4; Y -:= 10 end Equivalências Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 29

30 Equivalências Equivalência entre RPC e send-receive (cont.) esquema pares send-receive op Servico(X, Y: int), Resultado(Y, Z: int)... process Q var A, B, C: int... send Servico(A, B) receive Resultado(B, C)... end... Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 30

31 Equivalências Equivalência entre RPC e send-receive (cont.) esquema pares send-receive (cont.) proc Servico(X, Y) var Z: int Z := X + 4 Y -:= 10 send Resultado(Y, Z) end Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 31

32 Equivalências Equivalência entre RPC e send-receive (cont.) diferenças 1 especificação (op) do serviço em RPC : 2 especificações (op) em S-R call de RPC : send-receive pelo cliente em S-R envio implícito de resultados em RPC : envio explícito por send em S-R Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 32

33 Equivalências Equivalência entre RPC e send-receive (cont.) envio de resultados para n clientes RPC S-R nomeação implícita do cliente não precisa de op de resultado mais simples pode-se usar a chamada em expressões (quando op com result) uma especificação de resultado por cliente canal de resultado deve ser passado na chamada (argumento do send) Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 33

34 Equivalências Equivalência entre RPC e send-receive (cont.) pares send-receive útil se cliente pode realizar alguma tarefa extra entre o send e o receive Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 34

35 Equivalências RPC em filtros ou peers exemplo filtro merge cada processo filtro recebe valores ordenados de 2 vizinhos filtros intercala (merge) os valores recebidos envia os valores ordenados a um terceiro vizinho filtro rede de (N - 1) processos filtros classifica N valores problema: RPC não permite comunicação (direta) entre processos solução: comunicação indireta via procedures (buffers) Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 35

36 Equivalências RPC em filtros ou peers exemplo filtro merge filtro merge filtro merge 3 1 filtro merge 3, 1 filtro merge Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 36

37 Equivalências RPC em filtros ou peers (cont.) comunicação de entrada por RPC 2 proc s chamadas pelos filtros produtores (à esquerda na figura) implica uso de controle de concorrência (semáforos, por exemplo) para sincronização evitar que valor anterior seja destruído pelo seguinte antes de ser consumido comunicação de saída por RPC chama 2 vezes procedure idêntica do filtro consumidor (à direita) Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 37

38 Revisão Revisão de RPC Qual tópico (finalidade em PC ou SDs)? Motivação? Características básicas? Direção Sincronismo Concorrência Implementações Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 38