DSD20092 3 Com ParteI RPC

Comunicação

Parte I

• A maior parte destas notas de aula são baseadas  nos slides do professor Dr. Ying Lu, da  Disciplina de Sistemas Operacionais  Distribuídos (CSCE455/855), do  Departamento de Ciência da Computação e  Engenharia, da Universidade de Nebraska­ Lincoln. • Os slides originais foram traduzidos do inglês para  porguês, com algumas modificações e  incrementos, em alguns casos.

Créditos:

Protocolos em Camadas (1)

Protcolos de Middleware

Um modelo de referência adaptado para 

comunicação em rede.

●

Assuma que você esteja desenvolvendo uma 

aplicação cliente­servidor:

■ Como possibilitar a comunição dos dois processos  (cliente e servidor) localizados em duas máquinas,  comunicarem­se entre si?  ◆ Programação socket: utilizando funções como  connect(sd, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin)),  write(sd, buf, strlen(buf)), etc. 

Comunicação Cliente­Servidor

Chamada Remota de Procedimento (RPC)

• _{Evitar a troca explicita de mensagens entre processos} • _{A idéia básica é permitir um processo em um}  máquina chamar procedimentos em uma máquina  remota – _{Fazer uma chamada remota parecer uma chamda local} • _{Artigo original sobre RPC:} – _{A. Birrell, B Nelson, “Implementing Remote Procedure}  Calls”, ACM Symposium on Operating System Principles,  1984

Chamada Convencional de Procedimtno

(a) Passagem de parâmetro em um procedimento local: a pilha  antes da chamada para leitura. (b) A pilha enquanto a chamada 

Stubs Cliente e Servidor

Passos de uma RPC

1. O procedimento do cliente chama o stub do cliente de  maneira normal 2. O stub do cliente constrói a mensagem e chama o SO local 3. O SO do cliente envia a mensagem para o SO remoto 4. O SO remoto repassa a mensagem para o stub do servidor 5. O stub do servidor desempacota os parâmetros e chamda o  servidor 6. O servidor realiza o trabalho e retorna o resultado ao stub 7. O stub do servidor empacota os dados em uma mensagem  e chama o SO local 8. O SO do servidor envia a mensagem para o SO do cliente 9. O SO do cliente entrega a mensagem para o stub do cliente 10. O stub desempacota o resultado e retorna para o cliente

Passando Parâmetros por Valor (1)

Passos envolvidos na computação remota através de RPC 2­8

Passando Parâmetros por Valor (3)

a) Mensagem original em um Pentium

Passando Parâmetros por Valor (3)

a) Mensagem original em um Pentium

b) Mensagem após recebida em um SPARC

c) A mensagem após ser invertida. O números pequenos nas  caixas indicam o endereço de cada byte.

Passando Parâmetros por Referência

– _{Exemplo: call foo( int, int * ) or read(fd, buf, nbytes)} – _{Chamada por copia/restauração} – _{O arcaico “problema do ponteiro”} • _{Lista lincada} • _{Grafo complexo} a b a’ b’

foo(a, &b ) Call foo(a, &b’ )

Copy value a and contents of loc b

into a’ and loc b’

Return Copy contents of loc b’

into b

Marshalling

Valores precisam passar pela rede

Os formatos de máquina diferem

– _{Ordem de byte inteiro} • _{little­endian ou big­endian} – _{Formato de ponto flutuante} • _{IEEE 754 ou não}

Marshalling

 − transferindo estruturas de dados  utilizadas em chamadas de procedimento remoto de um  espaço de endereçamento para outro.  Definição de um “formato de rede”, por exemplo, seguindo  o padrão XDR (eXternal Data Representation)  

RPC: o mecanismo básico

Client routines Client stub RPC runtime Network routines

Source: R. Stevens, Unix Network Programming (IPC) Vol 2, 1998 Server routines Server stub RPC runtime Network routines Process

kernel Processkernel

Client process Server process • O cliente chamda um

procedimento local no stub cliente • O stub do cliente atua como um

proxy e marshalls a chamada e os argumentos.

• O stub cliente envia os dados para o sistema remoto (via TCP/UDP) • O stub do servidor unmarshalls a

chamada e os argumentos do cliente

• O stub do servidor chama o real procedimento no servidor

• O stub do servidor marshalls a resposta e envia ela de volta para o cliente 1 2 3 4 5 6

Exemplo 1: interface do servidor de relógio

struct time { int seconds; int minutes; int hours; int day; int month; int year; char timezone[4]; }

int _gettime(t); struct time *t; int _settime(t); struct time *t;

Exemplo 1: stub cliente para settime

int settime(t); struct time *t; { char *p, message[32]; int stat; p = message; p = put_int(p, SETTIME); p = put_int(p, t­>seconds); p = put_int(p, t­>minutes); p = put_int(p, t­>hours); p = put_int(p, t­>day); p = put_int(p, t­>month); p = put_int(p, t­>year);  p = put_string(p, t­>timezone, 4); stat = do_operation(“time_server”, message, 32); if(stat == SUCCESS) get_int(message, &stat); return(stat); }

Exemplo 1: stub servidor (1)

void main_loop() { char *p, message[32]; int len, op_code; struct time t; for(;;) { len = receive_request(message, 32); if(len < 4) { /* error handling code */ } p = message; p = get_int(p, op_code); switch(op_code) { case SETTIME:     if (len < 32) { /* error handling code */        }     p = get_int(p, &t.seconds);  p = get_int(p, &t.minutes); p  = get_int(p, &t.hours); p = get_int(p, &t.day); p = get_int(p, &t.month); p = get_int(p, &t.year); p = get_string(p, &t.timezone,  4); len = settime(&t); put_int(message, len); len = 4;  break;   case GETTIME: /* code for unmarshalling and calling gettime */    } send_reply(message, len);   } }

Escrevendo um cliente

e um servidor (1)

Passos na escrita de um cliente e um servidor em 

DCE RPC.

Escrevendo um cliente e um servidor (2)

Três arquivos de saída pelo compilador IDL:

✔

Um arquivo de cabeçalho (ex.:  

interface.h, em termos C)

✔

O stub do cliente

✔

O stub do servidor

Referenciando um cliente a um servidor (1)

•

_{O registro de um servidor torna possível ao} 

cliente localizar o servidor e criar uma 

referência para ele. 

•

_{A localização do servidor é realizada em} 

dois passos:

1.Localizar o nome da máquina do servidor. 2.Localizar o servidor na máquina.

Binding a Client to a Server (2)

Exemplo: escrevendo um cliente e um servidor (1)

/* interface.x */

/* Example Interface Definition */

struct square_in { long arg; }; struct square_out { long result; }; program SQUARE_PROG { version SQUARE_VERS {

square_out SQUAREPROC( square_in ) = 1; /* Procedure number = 1 */ } = 1; /* Version number = 1 */

} = 0x31230000; /* program number */

Source: R. Stevens, Unix Network Programming (IPC) Vol 2, 1998

Exemplo: escrevendo um cliente e um servidor (2)

interface.x rpcgen

interface.h Client Main _{interface_clnt.c}

(client stub) interface_xdr.c _{interface_svc.c} (Server stub) Server.c Runtime lib Client _Server

Source: R. Stevens, Unix Network Programming (IPC) Vol 2, 1998

Exemplo: escrevendo um cliente e um servidor 

(mais em “UNIX Network Programming”)

●

UNIX Network Programming, Volume 2, Second 

Edition: Interprocess Communications, Prentice 

Hall, 1999, ISBN 0­13­081081­9. 

http://www.kohala.com/start/unpv22e/unpv22e.html

RPC assíncrona (1)

a) A interconexão entre um cliente e um servidor com RPC  tradicional

b) A interação utilizando RPC assíncrona 2­12

RPC assíncrona (2)

Um cliente e um servidor interagindo através de  duas RPCs assíncronas

LPC versus RPC

•

_{LPC: Local Procedure Call}

•

_{RPC: Remote Procedure Call}

•

_{Variáveis globais}

•

_{Cliente e servidor falham independentemente}

– _{RPC: requer código para lidar com as falhas do}  servidor

Quando as coisas dão errado

• _{Semântica das chamadas remotas de procediemntos} – _{Chamda local de procedimento: exatamente uma vez} • _{Quantas vezes uma chamada remota de procedimento}  pode ser invocada? • _{Uma RPC pode ser chamada:} – _{0 vezes: o servidor para ou o processo servidor morre antes}  de executar o código do servidor – _{1 vez: tudo funcionou corretamente} – 1 ou mais vezes: excesso de latência ou perda da responsa  do servidor e consequente retransmissão do cliente • _{Exatamente uma única vez pode ser difícil de atingir}  com RPC

Semânticas RPC

•

_{A maioria dos sistemas RPC irá oferecer:}

– _{semântica chamada ao menos uma única vez} – _{ou semântica chamada no máximo uma vez}

•

_{Compreendendo a aplicação:}

– _{Ilustre algumas aplicações que são “ao menos uma}  vez” adequadas? – _{Ilustre algumas aplicações que são “no máximo}  uma vez” adequadas?

– _{funções idempotent: podem ser executadas} 

Semânticas RPC

•

_{“ao menos uma vez”}

– _{Se o cliente e o servidor estiverem funcionais, o}  cliente recebe o lock – _{Se o cliente falhar, ele poderá ou não ter o lock (o}  servidor precisa de um plano) – _{Se o servidor falhar, o cliente pode ter ou não o}  lock • _{O cliente fica tentando. O servidor poderá executar o}  procedimento várias vezes. – _{Podem haver duplicatas} • _{O controle é de responsabilidade do cliente.}

Semânticas RPC

•

_{“no máximo uma vez”}

– _{Se o cliente e o servidor estiverem funcionais, o}  cliente recebe o lock – _{Se o cliente falhar, ele poderá ou não ter o lock (o}  servidor precisa de um plano) – _{Se o servidor falhar, o cliente pode ou não ter o}  lock • _{O cliente irá receber uma excessão} – _{Não há duplicatas a serem controladas}

Semânticas RPC

•

_{Ilustre algumas aplicações que são “ao menos} 

uma vez” adequadas?

– _{O cliente poderá ficar tentando até obter sucesso.} – _{NFS (servidor stateless)} • _{O cliente deve saber o que está fazendo.}

Semânticas RPC

•

_{Ilustre algumas aplicações que são “no} 

máximo uma vez” adequadas?

– _{Garante que múltiplas invocações da mesma RPC}  não serão processadas pelo servidor. – _{Estas aplicações, no lado do servidor, utilizam­se}  de mecanismos para detectar múltiplas invoções  de uma mesma RPC. – _{Exemplo de aplicação: controle de inventário.}

Algumas referências

● RPC: Remote Procedure Call Protocol Specification  Version 2.  http://www.ietf.org/rfc/rfc1831.txt?number=1831 ● XDR: External Data Representation Standard.  http://www.ietf.org/rfc/rfc1832.txt?number=1832 ● Each directory holds the code for a complete RPC  system (server and client).  http://www.cs.rpi.edu/~hollingd/netprog/code/rpc/ ● Remote Procedure Calls.  http://www.linuxjournal.com/article/2204

Algumas referências

● Chamada Remota de Procedimento.  http://pt.wikipedia.org/wiki/Chamada_de_procedimento_remoto ● Events in an RPC based distributed system.  http://portal.acm.org/citation.cfm?id=1267422 ● Stub. http://pt.wikipedia.org/wiki/Stub ● Marshalling.  http://en.wikipedia.org/wiki/Marshalling_(computer_science ) ● DCE/RPC. http://en.wikipedia.org/wiki/DCE/RPC ● DCE/OpenGroup. http://www.opengroup.org/dce/

Algumas referências

● IDL.  http://en.wikipedia.org/wiki/Interface_description_language ● UNIX Network Programming, Volume 2, Second  Edition: Interprocess Communications, Prentice Hall,  1999, ISBN 0­13­081081­9.  http://www.kohala.com/start/unpv22e/unpv22e.html ● 6.824 Lecture 2: RPC and threads.  http://pdos.csail.mit.edu/6.824/notes/l02.txt