Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 1

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1 Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 1

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

3 Bibliografia base original dos slides Andrews, G. Concurrent Programming: Principles and Practice outras 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 motivação conceito modelo de programação concorrência exemplo servidor de tempo Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 4

5 Motivação TM síncrona e assíncrona aplicáveis em diversos modelos de comunicação: filtros, peers (pares), cliente-servidor filtros e pares: comunicação unidirecional modelo cliente-servidor 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 Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 5

6 Características do RPC apropriado para modelo cliente-servidor combinação de TM síncrona e monitores invocação por comando call comunicação bidirecional retarda call (cliente) até final do serviço e retorno dos resultados atendimento especificação de uma procedure: elemento passivo criação automática de uma processo, ou thread, (executa a procedure) para atender cada chamada Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 6

7 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 Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 7

8 Modelo 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 8

9 Processos de outros módulos podem chamar procedures especiais procedures visíveis externanmente 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 9

10 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 10

11 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 11

12 Corpo procedure especial proc NomeProcedure (lista -identificadores-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 12

13 Opções 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 13

14 Implementação: 2 opções básicas espaço de endereçamento próprio para o atendimento novo (ou adicional) processo para execução da proc novo processo é 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 seqüenciais) mais eficiente possível somente em memória compartilhada entre cliente e servidor Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 14

15 Esquema do fluxo de controle Processo cliente (chamador) Processo servidor (procedure) Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 15

16 Sincronização no lado servidor 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) 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 16

17 Sincronização no lado servidor vários processos 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,... Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 17

18 Implementação: outras questões Argumentos Ponteiros Estruturas de dados dinâmicas Tratamento de falhas Transientes na rede Crash na rede Crash na máquina cliente Crash na máquina servidora 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 18

19 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 não precisa de exclusão mútua no atendimento Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 19

20 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. 488 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) # sems. de sinalizaç. # fila de processos (clientes) em espera var napq: queue of (waketime, process_id: int) Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 20

21 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 Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 21

22 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 -> remove(waketime, id) from napq V(d[id]) od V(m) od end Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 22

23 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 23

24 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 24

25 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 Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 25

26 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 26

27 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 27

28 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 28

29 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 29

30 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 30

31 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 31

32 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 32

33 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 33

34 Revisão Qual tópico (finalidade)? Motivação? Características básicas? Direção Sincronismo Concorrência Implementações Programação distribuída e paralela (C. Geyer) RPC 34