Comunicação entre Processos

Transcrição

1 Comunicação entre Processos

2 Troca de Mensagens send (destino, msg) receive (origem, mensagem) questões semântica de operações especificação de origem e destino formato de mensagem

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

4 recebimento síncrono e assíncrono recebimento síncrono alternativa tradicional execução procede quando há algo a tratar alternativa de recebimento com timeout modelos alternativos de programação futuros: sobreposição de comp. e comunic. orientação a eventos - recebimento implícito

5 formato de mensagens valores com tipos canais declarados chamadas remotas sequências de bytes interpretação por conta do programa problemas de conversão de formatos bibliotecas de conversão p/ formato padrão

6 especificação de pares identificação de processos volatilidade e especificidade de endereços locais de processos serviços de nomes caixas de correio ou canais

7 modelos de programas (paradigmas, padrões, ) necessidade de organizar a comunicação para entender o programa distribuídos modelo mais comum: cliente-servidor outros: p2p, filtros,...

8 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

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

10 cliente-servidor remoto Máquina 1 Máquina 2 Máquina 3 Máquina 4 Cliente Servidor de Arquivos Servidor de Impressao Servidor de Terminais Kernel Kernel Kernel Kernel Mensagem do Cliente para o Servidor Rede em sistemas distribuídos: problema de conhecer a localização do servidor transparência??

11 Cliente-Servidor: exemplo Um programa paralelo seguindo o modelo mestreescravo, onde o mestre detém um pool de tarefas, se encaixa bem neste paradigma. processo mestre (servidor) loop espera pedido de tarefa fornece tarefa processo escravo (cliente) loop pede tarefa recebe tarefa processa tarefa... outros escravos

12 modelos de servidores servidores iterativos servidores concorrentes multiprocesso (ou multithread) monoprocesso

13 exemplo: BSD Sockets comunicação entre processos API para troca de mensagens com vários protocolos histórico: desenvolvimento de interface para TPC/IP no Unix BSD idéia é manter interface de entrada e saída O socket é identificado por um inteiro chamado descritor do socket descritor_do_socket = socket()

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

15 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: parâmetros que o programador pode/tem que configurar

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

17 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 estabelecer uma conexão com um servidor, usando o descritor do socket write( ) -> para enviar dados através de uma conexão TCP read( ) -> para receber dados através de uma conexão TCP 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 para aceitar 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.

18 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

19 Código do Servidor usando o Protocolo TCP/IP main(int argc, char *argv[]) { int sockfd, newsockfd, tam_cli, filho_pid; struct sockaddr_in cli_addr, serv_addr; if ((sockfd = socket(af_inet, SOCK_STREAM, 0)) < 0) /* abre um socket TCP */ } erro; /* Liga o processo servidor ao seu endereço local */ bzero((char *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)); serv_addr.sin_family = AF_INET; serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(inaddr_any); serv_addr.sin_port = htons(serv_tcp_port); if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) erro; listen(sockfd, 5); for (;;) { newsockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&cli_addr, &tam_cli); if (newsockfd <0) erro; if (( filho_pid = fork()) < 0) erro; } else if (filho_pid == 0) { /* processo filho */ close(sockfd); /* fecha o socket original */ str_echo(newsockfd); /* processa a solicitação */ exit(); } close(newsockfd); /* processo pai */ servidor concorrente

20 Código do Cliente usando o Protocolo TCP/IP main(int argc, char *argv[]) { int sockfd; struct sockaddr_in serv_addr; } if ((sockfd = socket(af_inet, SOCK_STREAM, 0)) < 0) /* abre um socket TCP */ erro; /* Preenche a estrutura serv_addr com o endereço do servidor com o qual ele deseja se conectar*/ bzero((char *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)); serv_addr.sin_family = AF_INET; serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(serv_host_addr); serv_addr.sin_port = htons(serv_tcp_port); if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) erro; str_cli(stdin, sockfd); /* envia a solicitação */ close(sockfd); exit(); }

21 Rotina Auxiliar do Servidor de Echo /* Rotina que lê um stream de uma linha e envia a linha de volta ao cliente */ #define MAXLINE 512 str_echo(int sockfd) { int n; char line[maxline]; for (;;) { n = readline(sockfd, line, MAXLINE); if (n ==0 ) return; /* termina a conexão */ else if (n < 0) erro; if (writen(sockfd, line, n)!= n) erro; } }

22 chamadas socket socket(int family, int type, int protocol) AF_INET AF_UNIX AF_NS SOCK_STREAM SOCK_DGRAM 0 sockfd = socket(af_inet, SOCK_STREAM, 0)

23 Chamadas do Socket bind(int sockfd, struct sockaddr *addr, int addrlen) endereço específico de protocolo tamanho da estrutura de endereço sockfd = socket(af_inet, SOCK_STREAM, 0)

24 Usos do Bind servidor registrar seu endereço cliente registrar seu endereço cliente usando protocolo sem conexão solicitar ao sistema a atribuição de um endereço

25 Endereçamento O socket oferece uma estrutura diferente para cada protocolo onde o programador especifica os detalhes de endereçamento Para o protocolo TCP/IP a estrutura sockaddr_in especifica o formato de endereço struct sockaddr_in { u_short sin_family; /* tipo de endereço */ u_short sin_port; /* número da porta */ u_long sin_addr; /* endereço IP */ }

26 Definindo o endereço de um servidor struct sockaddr_in { u_short sin_family; /* tipo de endereço */ u_short sin_port; /* número da porta */ u_long sin_addr; /* endereço IP */ } struct sockaddr_in serv_addr; bzero((char *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)); serv_addr.sin_family = AF_INET; serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl (INADDR_ANY) serv_addr.sin_port = htons( 6644 )

27 Portas mecanismo de associação a processos específicos: o processo solicita uma porta específica (tipicamente usado por servidores) o sistema automaticamente atribui uma porta para o processo (tipicamente usado por clientes) o processo especifica porta = 0 antes de fazer a chamada ao bind. O bind atribui uma porta automaticamente

28 sockets em Lua biblioteca LuaSocket uso de facilidades Lua para criação de interface simplificada socket.tcp() master:bind(address, port) master:listen(backlog) master:connect(address, port) client:receive([pattern [, prefix]]) client:send(data [, i [, j]])

29 Trabalho 1

30 ler artigo de Andrews ( Paradigms for interaction ): seções 1, 2, 3 e 4 para a aula de quinta, 13/3

31 Funções para conversão para formato padrão u_long htonl(u_long hostlong) host network long u_short htons(u_long hostshort) host network short

32 Operações sobre Bytes Não são manipuladas por operações padrão sobre strings pois: não terminam com nulo podem ter bytes nulos dentro deles bcopy(char *src, char *dest, int nbytes) move o nbytes da origem (src) para o destino bzero(char *dest, int nbytes) zera nbytes do destino int bcmp(char *ptr1, char *ptr2, int nbytes) compara dois strings. Retorna 0 se os dois são idênticos.

33 INADDR_ANY Para máquinas com duas interfaces de rede, usa-se o INADDR_ANY para estabelecer que o servidor está escutando nas duas redes