29/3/16. Processamento Paralelo Arquitetura de Software para Interação Distribuída. Cliente/Servidor. Cliente/Servidor.

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1 Aplicações distribuídas: interação entre partes Processamento Paralelo Arquitetura de Software para Interação Distribuída Prof. João Paulo A. Almeida Rede A Rede B Rede C 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 Request Response Processing request Response (a) System call Thread Control transfer via trap instruction / layers User Kernel Control transfer via privileged instructions (b) RPC/RMI (within one computer) Protection domain boundary Layers Message Application Messages () or Streams () Thread 1 Thread 2 User 1 Kernel User 2 (c) RPC/RMI (between computers) Thread 1 Network Thread 2 Transport Internet Network interface or packets datagrams Network-specific frames 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 Underlying network Instructor s Guide for Coulouris, Dollimore and Kindberg Distributed Systems: Concepts and Design Edn. 4 Pearson Education

2 Arquitetura com s Arquitetura com s Application Program Application Program Application Program network Arquitetura com s Application Program network internet Application Program 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 Arquitetura com s Endereço e Portas Client Server any port agreed port message other ports network internet Internet address = Internet address = Fonte: Instructor s Guide for Coulouris, Dollimore and Kindberg Distributed Systems: Concepts and Design Edn. 4 Pearson Education

3 Uma Application Programming Interface (API) que 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 Create connect to 's port write to the read from the loop loop SERVER Create bind a port to the listen for incoming s accept an incoming read from the write to the close Servidor Cliente sock_init() Create the sock_init () Create bind() Register port with the system connect() Set up listen() Mark as accepting connect write/read write/read data accept() Accept close() Shutdown read/write read/write data close() shutdown SERVER Create bind a port to the listen for incoming s accept an incoming read from the int (int domain, int type, int protocol) sockfd = (PF_INET, SOCK_STREAM, 0); int bind(int sockfd, struct sockaddr *_addr, socklen_t length) bind(sockfd, &, sizeof()); inclui a porta previamente definida int listen( int sockfd, int num_queued_requests) listen( sockfd, 5); começa a aceitar conexões (máximo 5 na fila) 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)); CLIENT Create connect to Server write to the read from the int (int domain, int type, int protocol) sockfd = (PF_INET, SOCK_STREAM, 0); int connect(int sockfd, struct sockaddr *_address, socklen_t length) connect(sockfd, &, sizeof()); inclui e porta previamente definida 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)); write to the int write(int sockfd, void * buffer, size_t buffer_size) write(newfd, buffer, sizeof(buffer)); 3

4 Exemplo completo em Java Servidor que converte minúsculas para MAIÚSCULAS Esperando na porta 6789 Cliente conecta, manda uma sequência de caracteres terminada por \n Servidor responde com sequência convertida Cliente lê a sequência convertida e desconecta : Java (Cliente ) (1/2) outtoserver Fluxo de saída : Java (Cliente ) (2/2) : Java (Servidor ) (1/2) outtoserver infromserver infromclient : Java (Servidor ) (2/2) Servidor single-threaded x multi-threaded Vários es podem fazer pedidos ao mesmo tempo para o servidor. O servidor então pode: 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) infromclient outtoclient 4

5 Non-concurrent sock_init() bind() Creates the Registers port with the system while(1) Starts the loop. This loop will { service each request sequentially listen() accept() Blocks, accepts read/write read/write data } End loop close() Shutdown Concurrent sock_init() bind() Creates the Registers port with the system listen() Establishes while(1) { accept() Accepts pid = fork() Create a child process which if (pid==0) will now communicate with { read/write read/write data in child process close() exit() exit child process } } Problemas?? 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 com a recepção das mensagens 5

6 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 HTTP Sobre / HTTP HTTP protocol://hostname:port/path-and-file-name Estrutura de uma mensagem HTTP Exemplo de requisição GET /docs/index.html HTTP/1.1 Host: Accept: image/gif, image/jpeg, */* Accept-Language: en-us Accept-Encoding: gzip, deflate User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.1) (blank line) 6

7 Exemplo de Resposta HTTP/ OK Date: Sun, 18 Oct :56:53 GMT Server: Apache/ (Win32) Last-Modified: Sat, 20 Nov :16:26 GMT ETag: " a5-2c-3e94b66c2e680" Accept-Ranges: bytes Content-Length: 44 Connection: close Content-Type: text/html X-Pad: avoid browser bug Middleware: Visão 1 Software that sits in the middle of the interacting application parts playing the roles of and [Orfali 97] e middleware servidor <html><body><h1>it works!</h1></body></ html> Middleware: Visão 2 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 computer A middleware computer B LAN-1 LAN-2 Middleware: Visão 3 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 Esta é a visão que nós adotamos nesse curso Middleware: Visão 3 computer A middleware object 1 LAN-1 LAN-2 other computers computer B object 2 7

8 Aplicações distribuídas Aplicações que são uma coleção de partes geograficamente distribuídas ou distributíveis Quando usamos middleware orientado a objetos essas partes são objetos Client - Server op (args) result Site A Site B Site C Distributed application Object reference = reference to object interface Interface specified in IDL Client Server invocation Camadas da arquitetura Applications, s ervices proxy op (args) result OS: kernel, libraries & s OS1 Proc esses, threads, communication,... Mi ddleware OS2 Proc esses, threads, communication,... Platform ORB 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