Servicio de gestión de tiempos para sistemas distribuidos sobre el middleware ICE

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1 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE ProgramaOficialdePostgradoenCiencias,TecnologíayComputación MásterenComputación FacultaddeCiencias UniversidaddeCantabria Serviciodegestióndetiemposparasistemas distribuidossobreelmiddlewareice ÁngeladelBarrioFernández Director: JoséMaríaDrakeMoyano. GrupodeComputadoresyTiempoReal DepartamentodeElectrónicayComputadores. Santander,octubrede2008 Curso2007/2008 ÁngeladelBarrioFernández 1

2 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE Agradecimientos Enprimerlugarquieroexpresarmimássinceroagradecimientoamidirector deproyectoeldr.josémaríadrakemoyano,catedráticodeldepartamento de Electrónica y Computadores de la Universidad de Cantabria, por su confianza, amabilidad, dedicación, minuciosidad y su disposición en todo momento para resolver cualquier duda surgida durante el desarrollo del proyecto. GraciasamiscompañerosdelGrupodeComputadoresyTiempoReal,por elbuenambientedetrabajoysentimientodegrupodelquedisfrutocadadia yconquienescasiadiarioaprendocosasnuevas. Porúltimodesearíaexpresarmimásprofundoagradecimientoamifamilia porsuapoyoydedicación. ÁngeladelBarrioFernández 2

3 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE Índicedecontenido 1.Ámbitoyobjetivosdeltrabajo Aleatoriedaddeltiempoenlossistemasdistribuidos Formatosygestióndeltiempoenlossistemasinformáticos Plataformadistribuidadereferencia ElmiddlewareICE Objetivosyorganizacióndeltrabajo EstándarOMGEnhancementViewofTimeSpecification EstándaresOMGdegestióndetiemposensistemasdistribuidos Representacióndeltiempoycaracterizacióndelosrelojes Relojesdereferenciaysincronizaciónderelojes Arquitecturadelservicio RelojesUTCytiposdedatosparalarepresentacióndeltiempo Relojescontroladosodemisión Ejecucionesperiódicasyaplazadas SincronizaciónderelojesyprotocoloNTP ProtocoloNTP:TheNetworkTimeProtocol Redesyniveles Tiposdeclientesyservidores PrecisiónyResolución Algoritmosdesincronizacióndereloj Estimacióndeloffsetydelerror Algoritmosdefiltradoeintersección Algoritmodeclustering Algoritmodecombinaciónderelojes ServiciosNTPenLINUX ImplementacióndelrelojUtcTimeServicesobreICE Estrategiadeimplementacióndelserviciodetiempo hTimeService:Gestiónyconfiguracióndelasincronizacióndelrelojlocal hClockCatalog:Gestiónyaccesoalosrelojes hUtcTimeService:Medidaycualificacióndeltiempo hUTCyhTimeSpan:Gestióndeinstantesdetiempoeintervalostemporales EjemplodeaccesolocalyremotoalUtcTimeService ImplementacióndehControlledClocksobreICE Estrategiadeimplementacióndelosrelojesdemisión Estructuradedatosdeunrelojdemisión Ejemplodeuso,accesolocalyremotoalosrelojesdemisión ImplementacióndehExecutorsobreICE Estrategiadeimplementacióndelaejecuciónperiódicayaplazada TemporizadoresenLinux hController:Controladorlocaldelaejecución hExecutor:Planificadordeejecucionesperiódicasyaplazadas Ejemplodeusolocalyremotodeejecuciónperiódicayaplazadadetareas Conclusionesylíneasfuturas Referencias ApéndiceA: DeclaraciónSlicedelasInterfacesdelserviciodetiempo A.1EspecificacióndelmóduloTimeBase A.2EspecificacióndelmóduloCosClockService A.3EspecificacióndelmóduloTimeService ÁngeladelBarrioFernández 3

4 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE Índicedetablas Tabla1.1:PlataformassoportadasporIce Tabla2.1:Representacióndeltiempoendiferentessistemas...12 Tabla3.1:Ejemplodelficheropeerstatsgeneradoporntpdparaunaconfiguraciónconcreta...27 ÁngeladelBarrioFernández 4

5 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE 1.Ámbitoyobjetivosdeltrabajo 1.1 Aleatoriedaddeltiempoenlossistemasdistribuidos En los sistemas de tiempo real se necesita disponer de un reloj global con el que caracterizar temporalmente los eventos que sereciben del entorno y las acciones que se realizan sobre él [1]. Así mismo,enlossistemasconcurrentes,enlosquelasaccionesqueseejecutanenellasnotienendefinidoun ordenestrictodeejecución,sepuedenecesitarunrelojglobalsisenecesitacompararsusaccionesporsu precedencia temporal. Así, por ejemplo, en una red eléctrica que esta siendo monitorizada, cuando se produceunfalloenunodesusnodos,sueleprovocarfallosencadenaenotrosmuchosotrosnodos.siel sistemadebeidentificarelorigendelosfallos,debesercapazdeordenarloseventosconresoluciónde milisegundosparaidentificarcualdeellosfueelprimeroqueseprodujo. Enunsistemamonoprocesador essencilloimplementar un relojglobal y monótono, yaquecuandoun procesoquiereobtenereltiempoactual,realizaunallamadaalnúcleodelsistema,queledevuelveeldato leyendoelúnicorelojexistenteenél.siunprocesoapreguntaeltiempoyunmomentodespuésunproceso Btambiénlohace,elvalorobtenidoporBserámayoroigualalobtenidoporA,peroenningúncaso,en condiciones normales de funcionamiento será menor. En un sistema distribuido constituido por varios procesadores,esmuchomásdifícildisponerderelojesqueproporcionenuntiempoglobalynoambiguo. Losrelojesdeloscomputadoressebasanendispositivoshardwaredetipotemporizador(timers).Untimer deunordenadorhabitualmenteconsisteenuncristaldecuarzoqueosciladeformaprecisa.asociadoal mismoexistendoselementos:uncontador(counter) yunregistro(holding).cadaunadelasoscilaciones del cristal decrementa el contador en una unidad. Cuando la cuenta se hace cero, se genera una interrupción y el contador se vuelve a cargar a partir del registro holding. De esta forma es posible programaruntemporizadorquegenereinterrupcionesaunafrecuenciadeterminada.cadaunadeestas interrupcionessellama(tick)delreloj. Cuandosearrancaporprimeravezelsistema,generalmentesepreguntaalusuariolahoraylafecha.Este datoseconvierteenunnúmerodeticksreferenciadosaunafechainicial(epoch)ysealmacenaenla memoria. Sihayunsoloordenadorqueutilizaunúnicoreloj,notienemuchaimportancialaexactituddelmismo,ya quetodosloseventossevanaregirporelmismorelojeinternamenteelsistemaseráconsistente,figura1.1. Figura1.1:Sistemamonoprocesador Cuandoelsistemaesdistribuidoyestácompuestoporvarioscomputadores,cadaunoconsupropioreloj, la situación cambia. A pesar de que la frecuencia a la que oscila el cristal de cuarzo sea estable, es imposiblegarantizarqueloscristalesdediferentesordenadorescorranexactamentealamismafrecuencia. En la practica, cuando un sistema está formado por n ordenadores, los n cristales correrán con tasas ÁngeladelBarrioFernández 5

6 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE ligeramentediferentescausandoquelosrelojessoftwaresedesincronicengradualmente,figura1.2.esta diferenciasedenominasesgodelreloj(clockskew).comoconsecuenciadelsesgo,eventoscaracterizados temporalmentepordiferentesrelojes,nopuedensercomparadosentresí.enestoscasosesnecesarioque losrelojesseencuentrensincronizadosentresi,estoes,queexistaunprocesocontinuadodecomparación yajustequegaranticequelafrecuenciamediadetodoslosrelojesseaexactamentelamisma[2]. Figura1.2:Plataformadistribuida 1.2 Formatosygestióndeltiempoenlossistemasinformáticos Paraproporcionareltiempodeformaprecisa,elNationalInstituteofStandardsandTechnology(NIST)rige unaestaciónderadiodeondacortallamadawwv.ladifusiónbroadcastdewwvemiteunpulsocortoal inicio de cada segundo UTC1, La precisión de WWV es aproximadamente de ± 1 msg, pero debido a fluctuacionesatmosféricasaleatoriasenlapráctica,laprecisiónnoesmayorde±10msg.existenvarios satélitesquetambiénofrecenelservicioutcconaltasprecisiones.lautilizacióndecualquieradeestos sistemas,yasearadioosatéliterequiereunconocimientoprecisodelaposiciónrelativadeltransmisorydel receptorparacompensarelretrasodepropagacióndelaseñal. Siuna máquina tiene unreceptorwwv,elobjetivoconsiste enconseguirque las demásmáquinasse sincronicenconesta.siningunamáquinatieneunreceptorwwv,cadamáquinacomputasupropiotiempo, yelobjetivoesmantenertodaslasmáquinasconuntiempolomáspróximoposiblelasunasdelasotras. Existen múltiples algoritmos para conseguir este propósito (Cristian, Drummond y Babaoglu, Kopetz y Oschsenreiter)[3].Todosestosalgoritmossebasanenelmismomodelodesistemasubyacente,dondese asume que un timer provoca una interrupción H veces por segundo. Cuando el tiempo se acaba, el manejador de la interrupción añade 1 al reloj software que lleva la cuenta del número de ticks o interrupciones desde un momento determinado del pasado, C. De manera más específica, cuando un tiempoutces t,elvalordelrelojdelamáquinalocal p,es Cp(t), figura 1.3.Enunsistemacuyoreloj funcionasedemaneraperfectacp(t)=tparatodopyt.enotraspalabras,dc/dt=1. 1 UniversalCoordinatedTime.EscaladetiempoatómicaderivadadeInternationalAtomicTime(TAI) ÁngeladelBarrioFernández 6

7 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE Figura1.3:Driftderelojes LostimersrealesnointerrumpenexactamenteHvecesporsegundoalsistema.Deformateórica,untimer conh=60deberíagenerar interrupcionescadahora.enlapráctica,elerrorrelativoqueseobtiene conchipsdetiempomodernosesdelordende10e 5,loquesignificaqueunamáquinaenconcretopodría oscilarenelrangode a ticksporhora.deformamásprecisa,existeunaconstanteρ de formaque 1 ρ dc 1+ρ dt Fórmula1.1 se puede asegurar que el timer está funcionando dentro de su especificación. La constante ρ viene especificada por el fabricante y se conoce con el nombre de maximum drift rate (tasa máxima de dispersión). SidosrelojesderivandelahoraUTCensentidosopuestos,enunmomento tdespuésdequehayansido sincronizados,comomuchopodrándistar2ρ t. 1.3 Plataformadistribuidadereferencia Laplataformaenquesedespliegayejecutalaaplicaciónesdistribuidaytieneprocesadoresdistribuidospor todaeláreadetrabajodelsistema. ElmiddlewareutilizadohasidoICE2 sobrelaplataformalinuxubuntu6.06,perofuncionaenentornos heterogéneosy conaplicacionesdesarrolladasendiferentes lenguajesdeprogramación. Elservidor de tiempossehadesarrolladoutilizandoellenguajedeprogramaciónc/c++. Enelsistemaoperativosehaaplicadounparchedealtaresolucióndereloj[4] [5].Enlafigura 1.4 se muestralaplataformadistribuidadereferenciaquesehautilizadoparaimplementarelserviciodetiempos [6]. Los ordenadores unidos mediante una línea discontinua representan sistemas susceptibles de incorporarseadichoservicio. 2 InternetCommunicationsEngine ÁngeladelBarrioFernández 7

8 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE Figura1.4:Plataformadistribuidadereferencia 1.4 ElmiddlewareICE ICE (Internet Communication Engine) es un middleware orientado a objetos [7]. ICE proporciona herramientas, APIs, y soporte de bibliotecas para construir aplicaciones cliente servidor orientadas a objetos.unaaplicaciónicesepuedeusarenentornosheterogéneos:losclientesylosservidorespueden escribirseendiferenteslenguajesdeprogramación,puedenejecutarseendistintossistemasoperativosyen distintasarquitecturasypuedencomunicarseempleandodiferentestecnologíasdered.además,elcódigo fuente de estas aplicaciones puede portarse de manera independiente al entorno de desarrollo. Las principalescaracterísticasdeicesonlassiguientes: Proporcionaunmiddlewareaptoparaadaptarseasistemasheterogéneos Proveeunconjuntodecaracterísticasquesoportaneldesarrollodeaplicacionesdistribuidasreales enunampliorangodedominios. TienelicenciaGPL ExisteunaversiónparasistemasembebidosIce e LaorganizaciónZeroCgarantizaelfuncionamientodeIceenlassiguientesplataformas[8]: ÁngeladelBarrioFernández 8

9 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE IceparaC++ Plataformas Compiladores VisualStudio2005SP1 VisualC++2005ExpressEdition WindowsXPSP2(x86) VisualStudio2008 VisualC++2008ExpressEdition VisualC++6.0SP5andSTLport4.6.2osuperior CodeGearC++Builder2007 VisualStudio2005SP1 VisualC++2005ExpressEdition(x86solamente) WindowsVista(x86yx64) VisualStudio2008 VisualC++2008ExpressEdition(x86solamente) CodeGearC++Builder2007(x86solamente) VisualStudio2005SP1 WindowsServer2003Standard(x86yx64) VisualC++2005ExpressEdition(x86solamente) VisualStudio2008 VisualC++2008ExpressEdition(x86solamente) VisualStudio2005SP1 WindowsServer2008Standard(x86yx64) VisualC++2005ExpressEdition(x86solamente) VisualStudio2008 VisualC++2008ExpressEdition(x86solamente) RedHatEnterpriseLinux4.6(i386andx86_64) GCC3.4.6 RedHatEnterpriseLinux5.1(i386andx86_64) GCC4.1.2 SuSELinuxEnterpriseServer10SP1(i586y x86_64) GCC4.1.2 MacOSXLeopard(Intelx86) GCC4.0.1 Solaris10(SPARCyx86/x64) SunStudio12(CC5.9),32/64bit HP UX11.11(PA RISC) HPaCC3.56,32/64bit IceparaJava Plataformas TodaslasplataformassoportadasexceptoHP UX Compiladores JDK1.5.0or1.6.0 Icepara.NET Plataformas WindowsXPSP2(x86) WindowsVista(x86andx64) WindowsServer2003Standard(x86yx64) WindowsServer2008Standard(x86yx64) SuSELinuxEnterpriseServer10SP1(i586y x86_64) ÁngeladelBarrioFernández Compiladores VisualStudio2005(.NET2.0) VisualStudio2008(.NET3.5) VisualStudio2005(.NET2.0) VisualStudio2008(.NET3.5) VisualStudio2005(.NET2.0) VisualStudio2008(.NET3.5) VisualStudio2005(.NET2.0) VisualStudio2008(.NET3.5) Mono

10 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE IceparaPHP Plataformas Compiladores WindowsXPSP2(x86) PHP5.2.6 RedHatEnterpriseLinux4.6(i386andx86_64) PHP5.1.6 RedHatEnterpriseLinux5.1(i386andx86_64) PHP5.1.6 SuSELinuxEnterpriseServer10SP1(i586y x86_64) PHP5.1.2 IceparaPython Plataformas Compiladores TodaslasplataformasIceparaC++exceptoHP UX Python2.3,2.4or2.5 IceparaRuby Plataformas Compiladores WindowsXPSP2(x86) Ruby1.8.6 RedHatEnterpriseLinux4.6(i386andx86_64) Ruby1.8.1 RedHatEnterpriseLinux5.1(i386andx86_64) Ruby1.8.5 Tabla1.1:PlataformassoportadasporIce Objetivosyorganizacióndeltrabajo El presente trabajo ha sido el diseño e implementación de un servicio de tiempos (Time Service) que implementefielmentelaespecificaciónenhancedtimeserviceestablecidaporomg[9][10],adaptadapara plataformasdistribuidasyheterogéneasqueoperensobreelmiddlewareice. Losaspectosqueresuelveesteservicioson: Gestionalasincronizacióndetodoslosrelojesdelaplataformadeacuerdoconunaestructuradedos niveles:unnudodelaplataformaactúacomoservidordetiempodetodoslodemásnudos,yélse sincronizaconunaservidorexternodebajostratum. Encasodefallodelservidordetiemporaíz,losustituyeporotrodeacuerdoconlainformaciónde configuracióndisponibleenlaplataforma. PermiteobtenereltiempoUTCactual,convenientementecualificadoparaquepuedasercomparado conotrosinstantesdetiemposobtenidostambiéndelservicio. Permitecomparardeformaseguradiferentesinstantesdetiemposobtenidosenlosdiferentesnudos delaplataforma. Permite generar relojes de misión, en los que se fija el instante de tiempo que constituye su referencia,sepuedecontrolarsutasadecuentadetiempo,asícomocontrolarsumarcha. Proporciona un servicio de ejecución de tareas periódicas y retrasadas, al que un cliente de la plataformapuedeencargarqueejecuterepetidamenteunafuncióndecallbackcadaciertotiempo,o porunasolavezenuninstanteabsolutoorelativoalainvocación. Paraobtenerestafuncionalidad,sehadesarrolladounserviciodistribuidoconservicioslocalesenmuchos nudosdelaplataformaparaminimizarlaslatencias,yqueoperadeacuerdoalossiguientescriterios: Elrelojconelquesemideeltiempoeselrelojdelprocesadorenelqueseejecutaelservicode tiemposlocalqueseinvoca. Todos los relojes de los diferentes nudos de la plataforma distribuida son sincronizados por el TimeServiceutilizandoNTP.CadaServiciodetiempolocalsupervisaelestadodesincronizacióndel procesadorlocalymantienelainformaciónestadísticanecesariaparacualificarlostiemposquese obtienendeél. Lostiemposylosintervalosqueseobtienendelserviciosonestructurasdedatoscondefinición binariabiendefinidayacordeconelestándardeomg.lainterpretacióndeestasestructurasse ÁngeladelBarrioFernández 10

11 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE realizanatravésdeclasesenvolventes(wrapper)quesoncreadaslocalmenteporcadacliente. TodoslosaccesosalosserviciosdeTimeService(lagestióndelservicio,elaccesoalosrelojes,yla invocacionesdelasoperacionesperiódicasyretrasadasserealizanutilizandoelmiddlewareice. ÁngeladelBarrioFernández 11

12 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE 2.EstándarOMGEnhancementViewofTimeSpecification 2.1EstándaresOMGdegestióndetiemposensistemasdistribuidos. El servicio TimeService que se especifica en este documento ofrece la funcionalidad definida por la organización OMG [11] en su documento Time Service Specification [9] OMG formal/ , y la funcionalidad más avanzada de Clock Service definida en el documento Enhacement View of Time Specification [10]OMGformal/ La organización OMG, propone en estos documentos, un servicio, denominado TimeService [10] que permitaalusuarioobtenereltiempoactual,juntoconlaestimacióndelerrorasociadoaél. Ademásdel tiempoactual,elserviciotambiénproporcionamediospara: Establecerdeformafiableelordenenelqueloseventossehangenerado. Calcularycompararintervalosdetiempodefinidospordoseventosquelodelimitan. Generar relojes especiales de forma que el cliente que los utiliza pueda definir el instante de referenciaconrespectoalquemideneltiempo,laescaladetiemposconlaquemidenyelcontrolde sumarcha. Lageneracióndeeventostemporizadosbasadosenelreloj. 2.2Representacióndeltiempoycaracterizacióndelosrelojes Representacióndeltiempo Enlossistemasinformáticosexistenmuchosformatosdiferentespararepresentareltiempo[10]tabla2.1. Porejemplo,enX/OpenDCETimeServicesedefinentresrepresentacionesbinariasdeltiempoabsoluto, mientrasqueenelunixsvidsedefineotrarepresentacióndeltiempodiferente. LinuxTime [12] JavaTime [13] UTCTime [14] epoch resolution 10msg 1ms tamañode palabra 64bits 64bits WindowsTime[15] 32bits DOS Gregorian Time nsg 64bits 64bits Tabla2.1:Representacióndeltiempoendiferentessistemas Afindegarantizarlacoherenciaycompatibilidaddelosdiferentesserviciosdetiempoqueseofrecen,tanto enelmódulotimeservicecomoenelclockserviceseutilizaunúnicoformatoderepresentacióndeltiempo quesedenominatimetyenlaqueseformulanlaslecturasdecualquierrelojdefinidoenlaespecificación. Lascaracterísticasdeestarepresentaciónson: Unidad de tiempo: 100 nanosegundos (10-7 segundos) Tiempo base: 15 October :00:00. Rango aproximado: AD3 30,000 Lacorrespondienterepresentaciónbinariaparalostiemposrelativostienecaracterísticassimilaresalasde laabsoluta: Unidad de tiempo: 100 nanosegundos (10-7 segundos) Rango aproximado: +/- 30,000 años 3 AnnoDomini:EsunadesignaciónparanumerarlosañosencalendariosJulianosyGregorianos ÁngeladelBarrioFernández 12

13 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE Característicasdelosrelojes Losrelojestienenunconjuntodecaracterísticasconlasquesepuedendecidirsisonútilesonoparauna aplicaciónparticular.lascaracterísticasquesedefinenparalosrelojesenestaespecificaciónson: Resolución(resolution):Representalagranularidaddelasmedidasdelreloj.Tambiénrepresentael intervalodetiempoduranteelcuallalecturadelrelojnocambia.laresolucióneshabitualmentela inversadelafrecuenciadelosciladorquegobiernaalreloj. Precisión (precision): Representa el número de bits proporcionados por la lectura del reloj y su escala. Tanto la precisión como la resolución son muy importantes para asegurar la unicidad del tiempoasícomoparapoderestablecerunacomparaciónentredostiempos. Estabilidad(stability):Representalacapacidaddeunrelojparagarantizarmedidasdeintervalosde tiempoqueseanconsistentesconeltiempofísicoquehatranscurrido,oloqueeslomismo,para marcarelpasodeltiempoconunafrecuenciaconstante.laestabilidadsemidemedianteunconjunto dederivadasdelafrecuenciadelreloj,quedescribensuvariaciónfrentealenvejecimientodelsistema físico,ofrentealcambiodefactoresambientales(porejemplotemperatura). Estascaracterísticassoninherentesacualquierrelojysumedidadeberealizarseconreferenciaauna fuentedetiempoaceptadacomoestándar.paraciertossistemas,lacaracterizacióndelrelojseobtienea través de medidas estáticas previas, o de la especificación del fabricante. Los relojes que son caracterizadosdeestaformasedenominanrelojesnocoordinados(uncoordinated). Cuandoenelsistemaestápresentemásdeunreloj,sedefineunconjuntodecaracterísticasqueson relevantesparaestablecerlacomparacióndelostiemposquemidenlosdiferentesrelojes: Offset:Representaladiferenciaentrelaslecturasdedosrelojesdiferentesdeunmismoinstantede tiempo.paragestionarrelojesquesoportentiempolocalytiempodesesión,eloffsetessubdividido en dos componentes: el offset deliberado (deliberate offset) y el offset aleatorio (unsynchronized offset). Sesgo(skew):Representalavelocidaddecambio(primeraderivada)deloffsetentredosrelojes(en undeterminadoinstantedetiempo).tambiénequivalealadiferenciaentrelasfrecuenciasdelosdos relojes.parapodercaracterizarlosrelojesafindeajustarsufrecuenciasysincronizarloserrores, este parámetro se descompone en las componentes: sesgo deliberado (deliberate skew) ysesgo accidental(accidentalskew).cuandoseutilizanrelojesqueadmitencontrol(parar,continuar,etc.)es muyimportanteintroducirunamarcaqueindiquesielrelojhasidoparadooinicializadodentrodel intervalodemedida. Deriva(drift):Representalatasadecambiodelsesgo(segundaderivadadeloffset)entredosrelojes. Se debe definir una indicación o marca especial, en el caso de que el sesgo deliberado cambie duranteunintervalodemedida. Sepuedecaracterizarlaexactitud(accuracy)deunrelojsisusmedidassepuedencompararconotroreloj aceptadocomoestándar,osincronizadoconél. Existeunconjuntodeprotocolosdestinadosaajustarlosrelojesfísicos,deformaqueconstituyanrelojes lógicosqueesténsincronizadosconotrosrelojesqueseconsideranmaestros.enparticular,elprotocolo NTPpermitesincronizarlosrelojesconservidoresdetiempoprimariosexternosorganizadosenniveles (stratum). Se definen características adicionales para los relojes coordinados. Estas características suelen ser específicasdelprotocolodesincronización.enestaespecificación,sedefinenlassiguientescaracterísticas paralosrelojescoordinados: Escaladetiempodecoordinación (coordinationtimescale):laescaladetiempoconlaquese coordinayaseadirectamenteoindirectamente.habitualmenteesutc,perotambiénseutilizanotros elementosdetiempouniversalytiempolocal(comoporejemplo,offsetporzonadetiempoyhora deldía). ÁngeladelBarrioFernández 13

14 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE Niveldestratumdecoordinación(coordinationstrata):Indicaelniveldecoordinaciónconlafuente detiempodereferenciaúltima(habitualmenteunafuentedetiempoexterna). Fuentedecoordinación(coordinationsource):Eslafuenteconlaquesecoordinaelreloj. LaEspecificaciónTemporaldeOMG,incluyeunconjuntodeestructurasdedatosparacodificartodasestas característicasdeunreloj,lascualessepuedenobtenerdelcatalogoderelojesatravésdelainterfaz ClockCatalog. 2.3Relojesdereferenciaysincronizaciónderelojes LaespecificacióndeOMGincluyeinterfacesparasincronizarunrelojaunrelojmaster[10].Unrelojmaster esaquelqueproporcionavaloresdetiempogarantizadosenexactitudalosrequerimientosqueestablecela aplicación,bienporquelanaturalezadelafuentedetiempohardwarequelesirvedebaselocumple,obien porqueestásincronizadaconotrorelojmaster(externalclocksynchronization)quetienelascaracterísticas requeridas. Lasincronizacióndeunrelojconunrelojmaster,constadedospasos: 1. Determinarladiferenciaentrelosrelojes.Aveces,estepasopuedeconsistirenunalecturasimple del reloj master, aunque lo habitual, es que sea un proceso de ajuste continuo el que lea periódicamenteelrelojmaster,paraconseguirsincronizarlosrelojesdeformagradualconunos erroresacotados. 2. Aplicarlacorrecciónobtenidaapartirdelainformaciónestadísticadelservicioalaslecturasque solicitanlasaplicacionescliente. El proceso de sincronización necesita ser realizado de forma semi automática por un thread demonio, puestoquesueleserdelargaduración.sinembargo,laespecificaciónproporcionaciertasopcionesde controlexplícitoquepuedensergestionadasporelentornodeejecución.hayquehacernotardoscosas: 1. Lahabilidadpararealizarlasincronizacióndescritaenelpaso1,estáfueradelaespecificación. 2. Noseformulaninterfacesespecíficasdeinteroperatividad,loúnicoqueserequiereeslacapacidad delrelojpararealizarlecturasdetiemposobreelrelojmasterremoto. La especificación establece la relación entre los requisitos de sincronización y los requisitos que caracterizanlasdiferenciasentreambosrelojes.enparticular,lasderivadasdeloffsetentrelosdosrelojes soloestarándisponiblessilosrelojesestáncoordinadosatravésdeunprocesodesincronizaciónactiva. Lasinterfacesquesoportanlasincronizacióndeunrelojconunmastersontres: Lainterfaz SynchronizeBase añadeunaoperaciónprimitivaalainterfaz Clock,quepermitedeterminarel offsetentredosrelojesyelerrorqueconllevasudeterminación.requierequeelrelojseacapazdemedirel intervalodetiempoquetranscurreenlalecturadelrelojremoto(presumiblementeelmaster).laduraciónde esteintervalodeterminalaexactitudconelcualelrelojsesincronizaalmaster.lainterfazseintroduce comounmóduloparalasaplicacionesqueimplementanalgoritmosespecializadosdesincronización. Sedefinendosinterfacesadicionalesparalasincronización:lainterfazSynchronizableofreceunaoperación tipo constructor para crear instancias de objetos que implementan la interfaz SynchronizedClock. La operación newslave activalaconvergenciadelrelojesclavoparaqueconverjaelmaestro. Estosrelojes convergensuavementeentresí,ylosparámetrosdelaoperaciónestablecenelerroralquedebeconverger ladiferenciaparaconsiderarfinalizadoelajuste,asícomolosperiodosconlosquedebellevarseacabolas lecturasdelmaster. La interfaz SynchronizedClock soporta actualizaciones periódicas de la información de sincronización. Tambiénproporcionamediosparaquelasincronizaciónseacontroladaatravésderequerimientosexplícitos deformaquesepuedarecuperarlasincronización,cuandoestasehaperdido. ÁngeladelBarrioFernández 14

15 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE 2.4Arquitecturadelservicio Loselementossoftware(tipos,constanteseinterfaces)queconstituyenel TimeService seorganizanpor paquetes.enlafigura2.1,semuestranlospaquetesdefinidosylainterdependenciasentreellos. Figura2.1:ArquitecturasoftwaredelservicioTimeService[10] El ClockService reutilizalostiposdedatosdefinidosenelpaquete TimeBase.Elpaquete TimeBase se definedeformaseparadaafindequelosotrosserviciospuedanhacerusodelostiposquedeclara,sinla necesidad de utilizar interfaces del resto de paquetes. Las definiciones del paquete TimeBase de las especificacionesomgformal/ yOMGformal/ sonlasmismas. LasrestantesdefinicionesdeinterfacesestáncontenidasenelpaqueteCosClockService,yenlospaquetes agregadosclockpropertyyperiodicexecution. ElmodelodeobjetosdefinidoenelpaqueteCosClockServicesoportamúltiplesfuentesdetiempo.Lafuente demedidadetiempobaseeslainterfazclock,figura2.2.éstaofrecetambiénunaoperaciónparaacceder alaspropiedadesdelreloj. Figura2.2:EsquemadelainterfazClock AdemásdelainterfazClock,elpaqueteCosClockServiceincluyetambiénlasinterfaces: Interfaz TimeService: SoportalalecturadeltiempoinstantáneoUTCydelosintervalosdetiempo TimeSpan que son los nuevos tipos que sustituyen a los objetos encapsulados UTO 4 y TIO5 generadosenelserviciotimeservicedelaespecificaciónomgformal/ Interfaz SynchronizeBase:Interfaz queofrecenlosserviciosde tiempo para facilitarlaconversión entrediferentestiposderepresentacióndeltiempo. 4 UTO:UniversalTimeObject 5 TIO:TimeIntervalObject ÁngeladelBarrioFernández 15

16 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE InterfazSynchronizable:Incorporaunafuncionalidadestandarizadaquesirvedebaseparaincorporar algoritmospropiosespecializados,comolacreacióndeunsynchronizedclock. InterfazSychronizedClock:Correspondeaunrelojcapazdesincronizarseconundeterminadoreloj maestroconunoserroresdeacotaciónespecificados. Interfaz ControlledClock: Corresponde a un reloj que ofrece operaciones para parar, inicializar y reanudarlacuenta. InterfazPeriodicExecution:Correspondeaobjetosquegestionanlaejecuciónperiódicayaplazadade operaciones definidas como métodos de objetos de aplicación. Esta interfaz retorna objetos que implementanlainterfazcontrolleryquesonutilizadosporlaaplicaciónparagestionarelciclodevida delaejecuciónlanzada. ElpaqueteClockPropertyestáagregadocomopartedelpaqueteCosClockService,eincluyeladefiniciónde tipos,constantesyenumeradosquedescribenlaspropiedadesdelosrelojes. Laspropiedadesdeunrelojpuedenresultardeunprocesodemedidaopuedenserestablecidasentiempo de configuración como parámetro del fabricante. Las propiedades de un reloj son catalogadas como propiedades,yasísonadecuadasparaserregistradasenlosserviciosdenombres. Elesquemadelafigura2.3correspondeconlodefinidoenlaespecificaciónOMG,yseconservapara mantener la semántica. Sin embargo en la implementación realizada todos las properties se describen medianteunstringalfanuméricoquerepresentasuvalor. Figura2.3:Propiedadessoportadasporunreloj 2.5RelojesUTCytiposdedatosparalarepresentacióndeltiempo ElmóduloTimeBaseincluyetodoslostiposdedatos,enumeradosyconstantesqueseusanenelservicio. Sedefinencomounaestructuraindependienteparaquelosrestantesmódulosyserviciospuedanhaceruso comúndeellossinnecesitarparasuaccesointerfacesespecíficas,figura2.4.lostiposdefinidoseneste paquetesonválidosparalosserviciosdefinidosenlasespecificacionesomgformal/ [9]yOMG formal/ [10]. ÁngeladelBarrioFernández 16

17 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE Figura2.4:Estructuradepaquetesquedescribenelservicio El paquete CosClockService incluye las definiciones tipos e interfaces definidos para la gestión de los diferentestiposderelojesquesedefinenenlaespecificaciónomgformal/ ElpaqueteClockPropertyesun paqueteagregadoenelpaquetecosclockserviceque incluyelostipos, constantes, excepciones y enumerados que se utilizan para definir las características de un reloj. PeriodicExecutionesunpaqueteagregadoenelpaqueteCosClockServicequeincluyelostipos,constantes, excepcionesyenumeradosquesedefinenparalagestióndelaejecuciónperiódicayaplazadadeuna actividad. ElpaqueteTimeBase,definelostiposdedatos,enumeradosyconstantesquesemuestranenlafigura2.5. Tipo TimeT => Representa un solo valor temporal, de 64 bits de tamaño, que mantiene el número en unidadesde100nsquehantranscurridodesdelabasedetiempos.paraeltiempoabsoluto,la baseesel15deoctubrede158200:00delcalendariogregoriano.todoslostiemposabsolutos debensercalculadosutilizandofechasdelcalendariogregoriano. TipoInaccuracyT=>Representaelvalordeinexactitudeneltiempo,enunidadesde100nanosegundos. Según la definición de la inexactitud en el campo de X/Open DCE Time Service, 48 bits son suficientesparamantenerestevalor. TipoTdfT=>Esde16bitsdetamañoytiposhortymantieneelfactortiempodedesplazamientoenforma deminutosdedesplazamientoconrespectoalmeridianodegreenwich.losdesplazamientoshacia elestedelmeridianosonpositivos,mientrasquehaciaeloestesonnegativos. ÁngeladelBarrioFernández 17

18 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE Figura2.5:Estructuradelostiposdedatosdefinidosenlaespecificación TipoUtcT=>Definelaestructuradelvalordetiempoqueseutilizademanerauniversalenesteservicio.El valor básico deltiempoesde tipo TimeT yseguardaenel campo time.elhechodequeuna estructura UtcT almaceneuntiemporelativo(esdecir,unaduración),ountiempoabsolutoviene determinadoporelcontexto;noexisteningúnflagenelobjetoqueguardelainformacióndeestado (hayquetenerencuentaque,siunaestructurautctseutilizaparamantenerunespaciodetiempo, sutdf,sepondráacero). Loscamposiaccloyinacchijuntos,guardanunaestimacióndelainexactitudde48 bits.estosdos camposjuntosguardanunvalordeltipoinaccuracytalmacenadoen48bits.elcampotdfguardala informacióndelazonatemporal.lasimplementacionesdebencolocarelfactordedesplazamiento de tiempo para la zona de tiempo local en este campo, siempre y cuando creen un UTO que expreseeltiempoabsoluto. Elcampotimedeun UtcT seutilizaparaexpresareltiempoabsolutoguardandounaestructura UTC,independientemente delazonahoraria.por ejemplo,paraexpresareltiempo3:00pmen Alemania(queseencuentraunahoraalEstedelaZonadeTiempoUniversal),elcampotime,se pondráalas2:00pmdelafechadeterminada,yelcampotdfdebeserajustadoa60.estosignifica que,paracualquiervalor'utc'pertenecienteaunutct,lahorasepuedecalcularcomo: utc.time+utc.tdf* Fórmula2.1 NótesequeesposibleproducirvalorescorrectosdeUtcTponiendosiempreelcampotdfaceroy fijando el campo time a la hora UTC, sin embargo, se recomienda que las implementaciones incluyaninformacióndelhorariolocaldeparaelvalorutctqueseproducen. Tipo IntervalT => Este tipo guarda un intervalo de tiempo representado como dos valores TimeT correspondientesaloslímitesinferiorysuperiordelintervalo.unaestructuraintervaltquecontenga unlímiteinferiormayorqueellímitesuperiornoesválida.paraqueelintervalotengasentido,la basedetiemposutilizadaenelintervalosuperioreinferiordebeserlamisma,y eltiempobaseno debesercubiertoporelintervalo. LainterfazUTCdefinelasoperacionesquepuedenejecutarsesobreunobjetoquerepresentauntiempo.La interfaz UTC proporciona varias operaciones para el tiempo. Estas incluyen los siguientes grupos de operaciones: LaconstruccióndeunobjetoqueofreceunainterfazUTCapartirdesuselementos(suUtcT)yla extraccióndeelementosdeunutc(comoatributosdesololectura). Lacomparacióndetiempos. Laconversióndeuntiemporelativoaunoabsolutoylaconversiónaunintervalo. ÁngeladelBarrioFernández 18

19 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE LainterfazTimeSpanrepresentaunintervalodetiempoydefinelasoperacionesrelativasalosmismos. Permite: La construcción de un objeto que ofrezca la interfaz TimeSpan a partir de sus elementos y la extraccióndeelementosdeuntimespan. Establecercomparacionesentredosintervalosasícomoeltipodesolapamientoqueseproduce entreellos. ConstruirunUTCdondelainexactitudseaigualalTimeSpan,yelvalortemporalseaelpuntomedio delintervalo. LainterfazUtcTimeServicedefinelasoperacionesquesonimplementadasporunrelojqueproporcionala obtencióndeltiempoactual. OperaciónuniversalTime():UtcTraises(TimeUnaivalable)=>Laoperaciónuniversal_timedevuelve elvaloractualdeltiempoyrealizaunaestimadelaincertidumbreconlaqueseobtiene.elevala excepción TimeUnavailable para indicar un fallo del servidor de tiempos subyacente. El tiempo retornadoenelutctporestaoperaciónnotienegarantíasdeserseguroodeconfianza.siexiste algúntiempodisponible,estaoperaciónlodevuelve. Operación secureuniversaltime():utct raises(timeunavailable) => La operación secure_ universal_timedevuelveeltiempoactualenunutctsolosiestetiempotienegarantíasdehaber sidoobtenidodeformasegura.paragarantizaresto,eltimeservicesubyacentedebeatenersea los criterios que deben seguirse para tiempos seguros, presentados en el Apéndice B, de la especificación de OMG: Guías de Implementación. Si existe alguna incertidumbre sobre el cumplimiento de estos criterios, entonces esta operación debe devolver una excepción del tipo TimeUnavailable. Por lo tanto, siempre se puede confiar en el tiempo obtenido mediante esta operación. Operación absolute_time(in withoffset:utct): UtcT raises (TimeUnavailable) => La operación absolute_timedevuelveunnuevoutctquecontieneeltiempoabsolutocorrespondientealoffsetdel actual,medianteelparámetrowith_offset.elevalaexcepcióndata_conversionsielintentode obtenereltiempoabsolutoproduceunoverflow. 2.6Relojescontroladosodemisión Ciertosrelojespuedenserparados,reanudados,inicializadosocontroladosdecualquiermodo.Unejemplo típicodeestetipoderelojeselcronómetroquecontrolaeltiempodejuegoenunpartidodebaloncesto. Para la gestión de los relojes de este tipo se ha definido la interfaz ControlledClock. Esta interfaz proporcionaalosclienteslasoperacionesstart,stop,set,olasquefacilitanlamodificacióndelafrecuencia delreloj. Figura2.6:InterfazControlledClock Losrelojescontroladospuedentomarcomotiempodereferenciainstantespasadosofuturos,figura2.7y empezaracontareltiempotomandoestoscomoinstanteinicial.ademáspuedenirhaciadelanteohacia ÁngeladelBarrioFernández 19

20 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE atrás en función de que el parámetro ratio_factor sea positivo o negativo o correr más rápido o más despacioenfuncióndesiésteesmayoromenorquelaunidad. Figura2.7:Funcionamientoderelojescontrolados 2.7Ejecucionesperiódicasyaplazadas En sistemas en los que hay requisitos de tiempo real, es habitual definir tareas que se ejecutan periódicamente. Estas ejecuciones periódicas suelen implementarse utilizando los recursos que proporcionan el sistema operativo o los threads de los lenguajes de programación. Sin embargo, estos métodossebasanenelrelojdelsistema,ynosirvensisenecesitautilizarunrelojespecialconcretoo remoto. Con este fin, se define la interfaz PeriodicExecution. A través de ella, se puede obtener una instanciadeunobjetoqueofrecelainterfazexecutor,enlaqueinvocandosumétodoexecuteseordenala ejecucióndeunatareaperiódica.enellanzamientodelaejecucióndeunatareaperiódicaseobtienela referencia a un objeto Controller, que constituye el mecanismo con el que se controla la ejecución en marcha.lainvocacióndeunaactividadperiódicapermitepasarunúnicoparámetrodedatos,elperiodode ejecución,yeloffsetquedefinesuinstantedeinicio.otrasoperacionespermitenordenarlasuspensión, reanudaciónyfinalizacióndelasactividadesenejecución. ÁngeladelBarrioFernández 20

21 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE La especificación no proporciona medios para gestionar las excepciones que se generan durante la ejecucióndeestastareasperiódicasoaplazadas. LaespecificacióndeOMG[10],nodefineningunainterfazespecíficaparaordenarlaejecuciónaplazadade actividades.noobstante,estetipodeejecucionespuedenrealizarseatravésdelainvocaciónalainterfaz periódica,yespecificarlacuentadeejecucióna1. Figura2.8:Interfacesrelativasalaejecuciónperiódicayaplazadadetareas. ÁngeladelBarrioFernández 21

22 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE 3.SincronizaciónderelojesyprotocoloNTP 3.1ProtocoloNTP:TheNetworkTimeProtocol NTPesunprotocolodestinadoasincronizarredesdecomputadoresatravésdeunareddecomunicación [16][17].NTPestádiseñadoparapermitirlasincronizaciónderelojesdeformaqueseajustenlomáximo posiblealtiempouniversalcoordinado(utc:universaltimecoordinated),inclusoenpresenciadefuentes detiempoerróneas,ocuandolasfuentesdetiemponoseencuentrendisponiblesdeformamomentánea. Actualmente,laversiónformalizadadeNTPesla3 yestádescritaenelrfc1305[17].laversión4 suponeunarevisiónsignificativadelestándarntp,yeslaversióndedesarrolloactual,peroaúnnohasido formalizadaenunrfc.laversión4simple(sntpv4)estádescritaenelrfc2030[18]. 3.2Redesyniveles. NTPUtilizaelprotocoloUDPenelpuerto123paracomunicarseentreclientesyservidores[6].Lautilización deudp,evitalautilizacióndeanchodebandadelared,enelcasodequeunservidordetiempocon muchosclientesdejedefuncionarenundeterminadomomento. LasredesNTPfuncionandemodojerárquico,endondeunnúmeropequeñodeservidoresproporcionael tiempo a un gran número de clientes. Los clientes de cada nivel, o stratum, son a su vez servidores potencialesdemásclientesenunnúmerodestratummayor.lanumeracióndelosstratumsvaaumentando desdeelservidorprimario(stratum1)hastalosnivelesmásbajosdelajerarquía,alosquecorrespondeel nivel de stratum más alto. Los clientes, pueden obtener información de varios servidores y determinar automáticamentelamejorfuentedetiempo,figura3.1. Figura3.1:ModelojerárquicodeservidoresenNTP[16] Losrelojesdereferenciacorrespondenalnivelstratum0.Asuvez,losservidoresconectadosdirectamente aunrelojdereferenciasedenominanservidores stratum 1. Unclientedelserviciodetiemponuncase puedeconectaraunrelojstratum0directamente,siempredeberásincronizarseatravésdeunstratum1o superior. Noobstante,unservidor,apesardeserstratum1,puedeincurrirentiemposimprecisossiseconfigurapara utilizarcomorelojdereferenciasupropiorelojinterno.poresto,sesuelenutilizardiversasfuentesdetiempo paraestablecerlasincronizacióndeunsistema. LaexactituddeNTP,porlotanto,siempreestálimitadaporlafuentedetiempo.Uncliente,sincronizadocon unrelojinexacto,seráasuvezinexacto.estadependenciaseverificaalolargodetodalacadenaderelojes dereferencia.sielrelojdereferenciaestámalcalibrado,todoslosclientesdelmismoseveránafectados Tiposdeclientesyservidores LarelaciónentreclientesyservidoresNTPsepuedeconfigurarparaoperardediferentesmaneras.Por ÁngeladelBarrioFernández 22

23 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE ejemplo,unamáquinapuedeserclientedeotraconunnúmerodestratummenor,asuvez,delmismonivel o peer deotraconelmismonivelde stratum yserservidordeotrasmáquinasquetenganunnivelde stratummayorqueella. Servidor:ElservidorNTPeselencargadodeproporcionareltiempoalosclientes.Elclientelanza unapeticiónalservidoryéstedevuelveunarespuestaconsucorrespondientesellotemporal,así comoconinformaciónacercadesuinexactitudynúmerodestratum. Cliente:ElclienteNTPesquienobtienelasrespuestastemporalesdelosservidoresyutilizaesta informaciónparacalibrarsupropioreloj.elclientedeterminaladiferenciaentresurelojyeldel servidoryajustasutiempoparaquecoincidaconeldeéste.elerrormáximosedeterminaenbase altiempodeidayvueltadelpaquetetemporalqueelclienteesperarecibir. Peer:UnpeerenelcontextodeNTPesunmiembrodeungrupodeservidoresmuyunidos.Enun grupodedospeers,encualquiermomento,elpeermásprecisoactúacomoservidor,mientrasque elrestoactúancomoclientes. Servidor broadcast/multicast: Los servidores broadcast y multicast envían actualizaciones temporales periódicas a la dirección de broadcast y multicast respectivamente. Este tipo de servidoresresultaútilparadisminuireltráficoderedensistemasconmuchosclientesntp. Clientebroadcast/multicast:Unclientebroadcastomulticast,permanecealaesperadeunpaquete NTPdeladireccióndebroadcastomulticast.Cuandoserecibeelprimerpaquete,intentacualificar el retraso hasta el servidor y así poder cuantificar mejor el tiempo correcto de las emisiones posteriores. Este esquema de funcionamiento, viene acompañado además de un tipo de intercambiosbrevesdondeelclienteyelservidoractúancomoclienteyservidorntpordinarios(sin broadcast).unavezqueestosintercambiossellevanacabo,elclientetieneunaaproximacióndel retardodelaredyprocedeaestimareltiempobasándosesolamenteenlospaquetesbroadcast PrecisiónyResolución ElprotocoloNTPtardavariosminutosoinclusohorasenajustarelsistemaalúltimogradodeprecisión. Elgradodesincronizacióndeunservidordependeprincipalmentedelalatenciadelared.Laprecisiónde NTPdependeporlotantodelentornodered.ComoNTPutilizapaquetesUDP,lacongestióndetráficode redpuedeevitartemporalmentelasincronización,sinembargo,elclientepuedeseguirajustándoseenbase alhistóricodeladeriva(odrift)quemantiene. EnunaredLANenbuenascondicionessinroutersniotroselementosqueintroduzcanretardoenlared,lo normalesobtenerunaprecisióndehastapocosmilisegundos.cualquierelementoqueañadalatencia,tales comohubs,switches,routers,elevadotráficodered,reduciránlaprecisión. EnunaredWANlaprecisiónseencuentratípicamenteenelrangode10 100ms.Enelcasodeinternet,la precisióndelaexactitudnoespredecible,porloquesedebeprestarmuchaatencióncuandoseconfigura unclienteparautilizarservidoresntppúblicos. Sien unsistema se requieren precisiones mayores quelas mencionadas, se pueden emplear diversas opcionesparaconseguirlo: Conectarse directamente a un reloj de referencia: La conexión directa a un reloj de referencia, implica una precisión limitada únicamente por el reloj de referencia y las latencias hardware y softwareinvolucradasenlaconexiónconelmismo. PulsosPorSegundo(PPS):UtilizarreceptoresderadioPPS.Estesistemaconsigueprecisionesdel ordendedecenasdemicrosegundos. Precisión del Tiempo del Kernel: Existen sistemas que poseen resoluciones del orden de microsegundos o incluso mayores. NTP, utiliza la precisión temporal de los kernels de la forma definidaenelrfc1589. LaresoluciónmáximadeunamarcatemporaldeNTPesdeaproximadamente200picosegundos(eltiempo quetardaunpulsoeléctricoenrecorrer2cmdecabledecobre),porlotantolaprecisióndentpvaaestar máslimitadaporlatenciasdelhardwarequeporelpropioprotocolontp. ÁngeladelBarrioFernández 23

24 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE 3.3Algoritmosdesincronizacióndereloj 3.3.1Estimacióndeloffsetydelerror UnclienteNTPpuedeestarrelacionadoconhasta64servidores,deloscualessolo10puedenservircomo fuentesdesincronizaciónpotenciales[17].aumentarelnúmerodeservidoresesbuenopordosrazones:por unladopermiteobtenereltiempodeformamásprecisayporotroreducelaposibilidaddequeeltiempose desincroniceacausadeunafuentedetiempomalcalibrada.estasventajasestándescritasenelalgoritmo declusteringyenelalgoritmodecombinaciónderelojes. NTPnosolotratadesincronizarseauntiempocorrecto,sinoqueademáscomputaelrangodeerrorenel cliente.enrealidad,esterangodeerrorestáaltamenterelacionadoconlaeleccióndelclientedelservidor detiempo.elerrormáximoencadadirecciónsellamadispersión.ntpdeterminalamejorfuentedetiempo basándoseenvariosfactores,incluyendoeloffset,elretrasoyelfactordeerror. Eloffset eslamitaddeladiferenciaentreeltiempoquetardaunapeticióncliente/servidorylarespuesta servidor/cliente.estadiferenciasemidedesdeeltiempoenelqueelpaquetellegayabandonaelservidor,y cuandoelpaqueteabandonayllegaalcliente. Elretrasoodelay,eseltiempodeidayvueltadesdequeunasolicitudefectuadaporunclientesevuelvea recibirdevueltaenelcliente.eltiempoqueelservidorutilizaenprocesarlapeticióndelclienteserestade estetiempodeidayvuelta,yaquenosetratadeunaspectorelacionadoconlared. Elfactordeerroro errorfactor,representaloserroresrelacionadosconlaslecturasdereloj ytolerancia frecuencial. La dispersión se puede representar como la mitad del retraso más el error. La Figura3.2 proporcionaunabrevedescripcióndeloffsetderelojyladispersión. Figura3.2:OffsetyDispersión[16] Utilizandoelcasoanterior,lacantidaddetiempoquenecesitaelclienteparaajustarseconelservidordebe estarentrelosiguiente: Offset delay/2 error ajustedetiempoactual offset+delay /2 +error Fórmula3.1 Lafigura3.3ilustraelprocesoqueutilizaNTPparadeterminareloffsetyladispersión.Primero,uncliente envía una petición al servidor. Esta petición contiene el instante temporal en que ha sido enviada (de acuerdoconelrelojdelcliente), A.Lapeticiónexperimentaunretrasodered,desconocidoparaNTP,pero registrado como 0,01 segundos en este ejemplo. El servidor recibe la petición y anota el tiempo de recepción(deacuerdoconelservidor) B.Lapeticiónseprocesaymarcadaconeltiempo C (deacuerdo conelservidor).larespuestavuelveaexperimentarunretrasodebidoalared,desconocidoparantp,pero registradocomo0,02segundosenesteejemplo.elclienteentoncescompruebaésteconsutiempode recepcióndelarespuesta D.Enesteejemploeloffsetes((B A) (D C))/2,o0,005segundos.Elretrasoes (D A) (C B)o0,03segundos.Elgradodeajustedeunposibleclientequedaenelrangode 0,01sga0,02 ÁngeladelBarrioFernández 24

25 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE sg(0,005+/ 0,03/2). Figura3.3:Muestradeintercambioentreunclienteyunservidor[16] NTPnoconoceladisparidadrealentrelosrelojes,peroasume(paraconfiguracionesdeunsoloservidor) queelajustecorrectodelclienteesexactamenteelpuntomediodelintervalo.enelejemploanterior,elreloj seajustaría0,005segundos.enrealidad,paraquelosrelojessesincronicenrealmente,elajustedebería habersido0,01segundos.cuandontputilizamúltiplesrelojes,elprocedimientoesmuchomáscomplejo. NTPeligeelmejorrelojconelquesincronizarseenbaseal stratum,lalatenciadelaredylaprecisión solicitada.siunrelojseseleccionacomopreferido,seráésteelqueseelija,amenosquesutiempoestélo suficientemente alejado de los otros servidores NTP disponibles como para que se considere que está funcionandomal. CuandosesincronizanmúltiplesrelojesNTP,loslímitesdeerrordeterminanelvalordeajustedelreloj.Un entorno con una combinación de múltiples relojes puede resultar confuso y llevar a localización de problemas.lasiguienteseccióndescribeelfuncionamientodelacombinaciónderelojes Algoritmosdefiltradoeintersección Unavezserecibeunpaquete,ésteentraenunacoladepaquetesdelamismafuente.Lacolacontiene8 posicionesycuandounnuevopaquetellega,elpaquetemásviejoesdescartado.ntputilizaunalgoritmo defiltradoparareducirlosefectosdepequeñoserroresenlaprecisión.elalgoritmodefiltradoproporciona comosalidavaloresquerepresentanlamejorpredicciónparaeloffsetactualyelmáximoerrordeunreloj determinado.elfuncionamientodetalladodelalgoritmodefiltradoestádescritoenelrfc1305[17]. Laexistenciadelacolaysumododefuncionamiento, afectanalcomportamientodelprotocolo y asu velocidaddesincronizaciónconnuevosservidores.cadavezquesedeseasincronizarseconunafuente nueva,esnecesarioesperarhastarecibirdeéstaalmenos5paquetesválidos. Figura3.4:AlgoritmodeIntersección[16] ÁngeladelBarrioFernández 25

26 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE Parafiltrar,NTPutilizalosintervaloscuyoserroressesolapanenunintervalo(truechimers),losrelojes cuyos valores quedan fuera del intervalo (falsetickers) se descartan. En la mayoría de los casos, los falsetickers,sonservidoresqueestánutilizandosupropiorelojinternocomorelojdereferencia.lavariación delrelojeslacausadequepocoapocoelservidorseconviertaenunfalseticker.lafigura3.4muestraun diagramadelfuncionamientodelalgoritmodeintersección Algoritmodeclustering Elalgoritmodeclusteringordenatodoslostruechimersbasándoseenunaponderacióndediversosfactores paradeterminarlacalidaddelservidor(stratum,dispersióndelrelojmaestro,retrasoalrelojmaestro,retraso conelclienteyvariacióndelerror).elcampostratumsiempreeselquetienemayorpreponderanciaenla selección.lalistaserecortaentoncesdeformaquesóloquedenenellalos10relojesmejores. Se selecciona entonces el mejor de los relojes en base al análisis histórico, a la dispersión y al error asociadoacadareloj.silafuenteactualdesincronizaciónpermaneceactiva,seutilizaautomáticamente,si no,seseleccionaelmejorrelojdelalistacomonuevafuentedesincronización Algoritmodecombinaciónderelojes Apesardequesolamenteseseleccionaunrelojcomofuentedesincronización,lacorrecciónenelrelojdel clienteseveinfluenciadaportodoslosservidoresactivosseleccionadosenelalgoritmodeclustering.el offsetdecadaunodeellosseponderaenfuncióndesucalidad(determinadaporlosfactoresdescritosen elalgoritmodeclustering).secalculalamediadelos offsetsponderadosyéstaeslaqueseutilizapara ajustarelrelojdelcliente. 3.4ServiciosNTPenLINUX LadistribuciónNTPestáintegradaporvarioscomponentes.EntreelloscabedestacareldemonioNTP,ntpd, queconstituyeelmétodousualdeutilizacióndentp. Elmododefuncionamientodeestedemonio,se estableceensuficherodeconfiguración,dondesepuedehabilitarelacceso,losservidoresdetiempo,la monitorización,laautenticación,lagestiónremotaylaaproximacióntemporal.enelmomentoquesedesee cambiarlaconfiguracióndentp,sedeberápararyreiniciarelfuncionamientodeldemonio. El programa ntpdate, permite al cliente sincronizarse con un servidor NTP sin tener que mantener un demoniodeformapermanente.solopermiteunatransacciónntpysepuedeutilizarparaefectuaruna sincronización inicial rápida antes de llamar al demonio. La carga de procesador del demonio ntpd es pequeña,porloquenoseganarádemasiadacapacidaddeshabilitándolo.ademásntpdate,alcontrarioque ntpd,nopuedelimitarladerivadelrelojbasándoseenunhistóricodedatos.ntpdrealizaunajustecontinuo, deformaqueloscambioseneltiemposeansuavesynotenganecesidadderealizarsaltostemporales. Elprogramantpq permiterealizarelseguimientodelestadodeldemoniontpd tantoenunamáquinalocal comoremota.esútilparaunadministradoryaquepermitecomprobarlaconfiguracióndeunhostremoto. Elprograma ntpdc tambiénpermiterealizarelseguimientodelestadodeldemonio ntpd enunamáquina localoremota.sinembargo,tambiénpermiterealizarcambiosdeconfiguracióndeformainstantánea. Elcommandontptrace,proporcionainformaciónsobreelnombredelcliente,sunúmerodestratum,suoffset conrespectoal host,ladistanciadesincronización,yelidentificadordelrelojdereferenciaasociadoal servidor(siesqueexiste). SisedeseasepuedehacerqueNTPguardeinformaciónestadísticadelprocesodesincronización.Existen trestiposdeficherosdeinformación:peerstats,loopstatsyclockstats.paralamayorpartedelossistemas, el fichero más interesante es el peerstats. El fichero clockstats, sólo es útil en máquinas que estén conectadas directamente a un reloj de referencia y el fichero loopstats en general solo se utiliza si se requieretiempodeprecisión. Enelficheropeerstatssepuedeencontrarinformacióndediversotipo;comoeltiempoenquehallegadoel ÁngeladelBarrioFernández 26

27 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE últimopaquetedelservidor,ladirecciónipdelservidorquemandalainformación,elestadodelsistema,el offsetestimadoconrespectoalservidor(querepresentacuántodelejosseencuentraelrelojdelclientedel servidor),elretrasodeidayvueltadelaredaesehostyladispersión(querepresentaelmáximoerror posibleeneloffsetestimado). Dia Segundo DirecciónIP Estado Offset Roundtripdelay Dispersión Skew(varianza) Tabla3.1:Ejemplodelficheropeerstatsgeneradoporntpdparaunaconfiguraciónconcreta Campos1a3: ElprimercampoindicaeldíadelCalendarioJulianoparalaentradadellog.Sepuededeterminarel diaapartirdel1deenerode2001restando51911aestenúmero. Elsegundocampoesunstampdetiempoqueindicalossegundosdeldíaquehantranscurrido. EltercercampomuestraladirecciónIPdelhostalqueserefiere. Campo4: EstecamporepresentaelestadodelhostdeladirecciónIPmencionadaenelcampo3.Estecampoesel quecontienelainformaciónmásimportanteparaeladministradordelsistema,yaquesepuededeterminar la configuración y estado para todos los servidores NTP de un cliente determinado. Este campo está constituidoporcuatrobitshexadecimales.susignificadodesglosadosepuedeverenlasfiguras3.5,3.6y 3.7.Losdosprimerosespecificanlaconfiguracióndelservidor: Figura3.5:códigosdeestadoenpeerstats ÁngeladelBarrioFernández 27

28 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE Figura3.6:códigosdeestadoenpeerstats Losdígitosterceroycuartoindicaneventosquesucedenenelcliente.Eltercerdígitoindicaelnúmerode eventos que han sucedido desde el último error de NTP. Deja de incrementarse al llegar a 15 (F en hexadecimal).paraunservidorquefuncioneperfectamente,estevalordeberíaserxx1xamenosquese hayainvocadoantpqdespuésdequeelservidorhayacomenzado,encuyocasodeberíavaler0. Figura3.7:códigosdeeventoenpeerstats Loscampos5 7 Elquintocampodelficheropeerstatsmuestraeloffsetestimadoparaunhostenparticular.Estevalorse expresaensegundos.elsextocamporepresentaelretrasodeidayvueltahastaeseservidor,tambiénen segundos.elséptimoyúltimocampomuestraladispersiónensegundos.ladispersiónrepresentaelerror máximo posible del offset estimado. En otras palabras, si un servidor mantiene un tiempo correcto, la diferencia temporal entre los clientes y el tiempo correcto debe enmarcarse entre el offset menos la dispersiónyeloffsetmásladispersión. Elcampo8: Eloctavocampo,skew,representaladiferenciaentrelasfrecuenciasdelosdosrelojes. ÁngeladelBarrioFernández 28

29 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE 4.ImplementacióndelrelojUtcTimeServicesobreICE 4.1Estrategiadeimplementacióndelserviciodetiempo LaimplementacióndelservicioTimeServicequesepropone,vadestinadaaunaplataformadistribuiday heterogéneaconstituidapornudosconsistemaoperativowindowsynudosconsistemaoperativolinux, queejecutanaplicacionesdesarrolladasenloslenguajesc/c++yjava. LINUX C/C++ Code LINUX C/C++ Code C/C++ Code JVM JVM C/C++ Code C/C++ ICEmiddleware Code Java Java C/C++ Code Java Java ICEMiddleware ICEmiddleware TimeService TimeService NTP NTP Ethernet Figura4.1:Plataformadereferencia LosobjetivosylafuncionalidaddelTimeServicesonlosestablecidosenelestándar EnhacementViewof TimeSpecification OMGformal/ TodoslosnudosdelaplataformaestánconectadosentresíporunaredEthernet,yentodoslosnudos existeelmiddlwareicecomobasedecomunicaciónentrelasaplicacionesylosservicios. Algunosdelosnudostienenaccesoaservidoresdetiempoexternosoficiales: o VíaGPSparanudossituadosenzonasabiertas. o VíaRadio(WWVenEstadosUnidos,HBGenSuiza,MSFenInglaterraoTDFenFrancia). o VíaInternetatravésdelosservidoresNTPServers EneldiseñodelTimeServicesehapriorizadolaprecisiónenladeterminacióndelostiemposrelativos medidosenlosdiferentesnudosdelaplataformafrentealaprecisióndelostiemposrespectosdeltiempo oficial. LaimplementacióndelTimeServicequeseproponesebasaenlossiguientescriterios: El sistema TimeService es un sistema distribuido con un agente local en cada nudo. Los TimeService ofrecenlainterfazpúblicaicetimeservicemanaging,atravésdelacualseconfiguranycoordinancomoun únicosistemadistribuidoaniveldelaplataforma. ElrelojdesistemadecadanudoeslabasedelTimeServicelocal.ElTimeServicelocalgestionala sincronizacióndelrelojdelsistemaconlosrelojesdelosotrosnudos,ymantienelainformación estadística necesaria para comparar los tiempos obtenidos en los diferentes nudos de la plataforma. Enloscasosdequeelnudodispongadeunmecanismodesincronizaciónpropio,elTimeService lo utiliza. En este caso, el TimeService es responsable de su configuración, control y sincronización,yobtienedeéllainformaciónestadísticaconlaquecualificalostiemposquese ÁngeladelBarrioFernández 29

30 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE midenenél.esteeselcasodenudoslinux,enlosqueseutilizalaaplicacióndesincronización estándarbasadaenelprotocolontp. En los casos de que el nudo no disponga de mecanismos de sincronización comercial, el TimeService asume el mecanismo de sincronización y realiza la evaluación estadística que permitecualificarlostiemposmedidosenél.estaopciónnoestáimplementadaenestaversión. AlTimeServicedecadanudoseaccedeatravésdeunúnicopuntopúblicoqueimplementala interfaz ClockCatalog, cuya dirección está bien definida y a la que se puede acceder tanto localmentecomoremotamente.estainterfazproporcionaelaccesoalosrelojesdisponiblesenel nudo,asícomoalascaracterísticasdecadaunodeellos. La medida de un tiempo UTC en un nudo se realiza a través del único reloj que ofrece el TimeServicequeimplementalainterfazUtcTimeService.LostiemposUtcTqueseobtienendeél sonelresultadodeunalecturadeltiempobasadaenelrelojdelsistemaysucualificaciónenbase alainformaciónestadísticaqueeltimeservicetienesobrelasincronizacióndelrelojrespectode otrosrelojesdelaplataforma.aesterelojseaccedeatravésdelclockcatalogutilizandolaclave LocalClock. EncadaTimeServicelocalsepuedencrearrelojesespecialesbasadosenelrelojdelsistemadel nudo.lacreaciónoaccesoaestosrelojesserealizaatravésdelclockcatalogdeltimeservice local.enlaversiónactualsehanimplementadodostiposderelojesespeciales: Clave: ControlledClock =>PorcadainvocacióndelaoperacióngetEntry()conestaclave, creaunnuevorelojqueimplementalainterfazcontrolledclock,delqueretornasuacceso remoto. Clave: Executor =>Unainvocaciónalaoperación getentry() conestaclave,retornael accesoremotoalúnico objetoqueimplementala interfaz Executor, a travésdelquese puedegestionarinvocacionesperiódicasbasadasenelrelojdesistemalocal. Laimplementaciónqueseproponecorrespondealaarquitecturaquesedescribeenelsiguientediagrama declases: Figura4.2:ArquitecturadelTimeService. ÁngeladelBarrioFernández 30

31 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE 4.2hTimeService:Gestiónyconfiguracióndelasincronizacióndelrelojlocal LaclasehTimeServicedescribeelservidorTimeServicequeseinstalaenunnudoLINUX.Laclasees instanciadaporelprocedimientomain()queseejecutaparalainstalacióndelservicio.contienetodoslos recursosquesenecesitandisponerparaimplementarlosserviciosdefinidosenestaespecificación. Se basa en la instalación y mantenimiento de un servicio NTP que mantiene el reloj del sistema sincronizadoconlosrestantesserviciosdelared,yenlautilizacióndelpropiorelojdelsistemacomobase delafuncionalidaddelservidortimeservice. LasfuncionesqueimplementahTimeServiceson: 1. LeeeinterpretaelficheroTimeServiceConfigqueestablecelajerarquíadedependenciaNTPdel nudo respecto de los otros nudos de la plataforma distribuida. Por defecto este fichero es htimeserviceconfig.xml.peroopcionalmentepuedeserotrocuyarutasepasacomoparámetro delconstructor. 2. EselcontenedordetodosloselementosqueconstituyenelTimeService.Cuandoseconstruyeuna instancia de la clase htimeservice, recursivamente se construyen todos los elementos que constituyeneltimeservice. 3. Esdirectamenteresponsabledelagestiónycontroldelrelojdelsistemaenelquesebasael TimeService.Enparticular,esresponsabledelasincronizacióndelrelojdelsistema.Bajosucontrol segestionaelsoftwarentpquemantieneelrelojsincronizadoconelservidorquecorresponda. 4. PeriódicamentesupervisalainformaciónestadísticaquegeneraelsoftwareNTPyquerepresenta elestadodesincronizacióndelnudoconrespectoalqueenesemomentoestáestablecidocomo servidor.enfuncióndeestainformación,evalúalascaracterísticasdelosrelojesquedependendel estadodesincronizacióndelreloj. 5. DetectacuandoelservidordeNTPfalla,yentalcaso,seleccionaelnuevoservidorNTPquedebe ser utilizado. Para ello sigue la secuencia de selección establecida como parámetro de configuración. 6. Implementa e instancia un servidor hclockcatalog, que constituye el único punto de acceso al servicio TimeService.ElservidorhClockCatalogimplementalainterfazICE CatalogClock quese registradeformabiendefinidaafindepoderseraccedidaporcualquiercliente. 7. Instanciaun únicoservicio UTCTimeService,queconstituyeelmedioatravésdelquecualquier cliente puede obtener tiempos absolutos, y definir intervalos temporales. Ofrece la interfaz ICE UtcTimeService,alaquesepuedeaccederatravésdelservicioCatalogClock,utilizandolaclave LocalClock. 8. Bajorequerimientodeuncliente,implementaeinstancialaestructuradedatosquesenecesitapara implementaruncontrolledclock,yretornaelaccesoalainterfazicecontrolledclock,atravésdela que se controla. La instanciación de un nuevo ControlledClock se realiza a través del servicio CatalogClockutilizandolaclave ControlledClock. 9. Implementaunserviciodeejecucióndetareasperiódicas.AlainterfazExecutordeesteservicio, seaccedeatravésdelserviciocatalogclockconlaclave Executor. En el diagrama de clases de la figura 4.3 se describen los elementos más relevantes de la clase htimeservice. OperacionesdelaclasehTimeService: htimeservice():void=>constructordelservicio.esinvocadaporelmétodomain()queinstanciael servicio.debe: 1. Leer el fichero de configuración, y establecer los valores de los atributos básicos y establecerlaspropiedadesdelservicioquesondependientesdelficherodeconfiguración. 2. Instanciar todos los elementos que constituyen el servicio, y establecer entre ellos los enlacesquesenecesitanparaoperar. 3. Activarlosprocesosyactivarydaraltaenelmiddlewaredelosserviciosquesonpúblicos. instanceiceservers():void=>construcción,activaciónygestióndelosservidoresice:elservicio requieredelmiddlewareicelaconstrucciónydeclaracióndelconjuntodeservidoresicequeofrece ÁngeladelBarrioFernández 31

32 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE permanentementeelservicio: 1. Servidor de gestión que implementa la interfaz TimeServiceManaging. Este servidor se declaraconelidentificador managingidentifier,yenladirección managingport.ambosson pasadoscomoparámetrosdeconfiguración,sonpúblicosyconocidosporcualquiercliente quehagausodelservicio. 2. Servidordeaccesoalosrelojesqueimplementalainterfaz ClockCatalog.Esteservidorse declaraconelidentificadorcatalogidentifieryenladireccióncatalogport.ambossonpasados comoparámetrosdeconfiguración,sonpúblicosyconocidosporcualquierclientequehaga usodelservicio. 3. ServidordeaccesoalrelojUTCqueimplementalainterfaz UtcTimeService.Elservidores único, y los clientes deben solicitar siempre el acceso (proxy) a través del servicio ClockCatalog,conlacontraseña LocalClock.Elidentificadoryladireccióndelservicioson privadosparalosclientes,noobstante,afindeorganizarlaconfiguraciónglobaldelsistema, en el fichero de configuración se proporcionan unos valores que pueden ser utilizados de maneraopcional. Figura4.3:ClasehTimeService 4. Servidordeaccesoalejecutordetareasperiódicasqueimplementalainterfaz Executor.El servidoresúnico,ylosclientesdebenrequerirsiempreelacceso(proxy)atravésdelservicio ClockCatalog, con la contraseña Executor. El identificador y la dirección del servicio son privadosparalosclientes,aligualqueenelcasoanterior,afindeorganizarlaconfiguración globaldelsistema,enelficherodeconfiguraciónseproporcionanunosvaloresopcionales.por cadaejecucióndeunatareaperiódica,elserviciodeejecucióndetareasperiódicasretornael proxyaunainterfazdeltipocontroller. ÁngeladelBarrioFernández 32

33 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE synchronized_ntp():void => Gestión de la sincronización NTP. Proceso por el que se activa la sincronización del procesador local con el servidor que se haya programado en el fichero de configuración.esteprocesoimplica: 1. ConstruirelficherodeconfiguraciónNTPapartirdelosdatosdeconfiguracióndelservicio. 2. SincronizacióngruesainicialdelprocesadorconelservidorNTP. 3. ActivacióndelprocesodesincronizaciónfinaycontinuadelrelojatravésdelNTP. Cadanudorecibecomoparámetrodeconfiguración,unalistadeservidoresNTP: Sielnudoqueseconfiguraeselprimerodeesalista,seconfiguracomoservidor. Sielnudoestáenlalistadeservidores,seconfiguracomoclientedetodosaquellosquele precedenenlalista. Si el nudo no está en la lista, se configura como cliente de todos los nudos que se encuentranenlalista. supervise_ntpdata():void=>supervisióndelasincronizaciónntp:seencargadelaconstrucción delprocesodemonitorizaciónperiódicadelosresultadosdelasincronizaciónntp,delaejecución delasoperacionesnecesariasparaactualizarlosvaloresdelaspropiedadesquedependandela sincronización, y en el caso de que se presenten problemas de vivacidad, de reconfigurar el sistema. resynch_now():void=>reinicialasincronizacióndelrelojconunnuevoservidorntp.seinvoca cuandoenlasupervisiónperiódicadelosdatosdentpencuentraqueelservidornotransfiere datos. new_controlledclock():void=>funciónparalacreaciónygestiónbajodemandadelosrelojesde misión. getproperties():propertyset=>retornaelconjuntodepropiedadesdefinidaseneltimeservice. 4.3hClockCatalog:Gestiónyaccesoalosrelojes ConstituyeelpuntodeaccesodelosclientesalTimeService.ImplementalainterfazClockCatalogdefinida enelestándar,yqueesofertadacomounainterfazicequepermitealosclientesinvocarfuncionespara accederalosdiferentestiposderelojesdelservicioatravésdeclaves.elaccesodeestainterfazestábien definidoporconfiguración,porloquelosclientespuedenconstruiruobtenerelproxydeacceso. Figura4.4:InterfazClockCatalog. InterfazClockCatalog:LainterfazClockCatalogpermitealasaplicacionesdescubriryseleccionarunreloj parasuuso.tienelaintencióndeserunaalternativaligeraalautilizacióndeltradingservice(porejemplo ensistemasembebidos). OperacionesdeClockCatalog: OperacióngetEntry(withName:String):Clock*raises(UnknownEntry)=>RecuperaelProxydeaccesoa un Clock apartirdelnombrequetieneasignadooconelqueseregistró.elevalaexcepción UnknownEntrysielparámetrowithNamenocorrespondeaunrelojpreviamenteregistrado. ÁngeladelBarrioFernández 33

34 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE Operación availableentries():dictionary<string,clock*>=> Recuperaelcatálogocompletodeforma queelclientepuedaseleccionarunrelojbasándoseensuspropiedadesconocidas. Operaciónregister(withName:String,entry:Clock*)=>Registraunnuevorelojenelcatálogo. OperacióndeleteEntry(withName:String)=>Eliminalaentradaqueseregistróconelnombrequese pasacomoargumento.notieneefectosielargumentocorrespondeaunaclavepredefinida ( LocalClock, Controlled y Ejecutor ). Eleva la excepción UnknownEntry si el parámetro withnamenocorrespondeaunrelojpreviamenteregistrado. LaexcepciónUnknownEntry:Indicaqueelcatálogonocontieneentradasconelnombreespecificado. LaclaseconcretahClockCatalogimplementalainterfazClockCatalog,yportantoofrecelasoperaciones declaradasenella. Figura4.5:EstructuradelaclasehClockCatalog EnlaimplementacióndelaclasehClockCatalogexistendosatributos: AtributotimeServ:hTimeService=>Referenciaalainstanciadelservicioenelqueestádefinido.Loutiliza paraimplementarsufuncionalidad. Atributoregisteredclock:Dictionary<String,Clock*>=>Constituyeunaestructuratipodiccionario,enel quesealmacenanlosproxysdelos Clock queseregistran,indexadosporsunombrequeesun String. Elconstructordelaclasees: ConstructorhClockCatalog(timeServ:hTimeService)=>ConstruyeunainstanciadehClockCatalogque seinstanciaenelhtimeservicecuyareferenciasepasacomoargumento. 4.4hUtcTimeService:Medidaycualificacióndeltiempo ElelementohUtcTimeServiceconstituyeelrelojbaseatravésdelcuallosclientesleendeformafiableel tiempoactual.implementalainterfazdefinidaporelestándarutctimeservice. CadaTimeServiceimplementaunúnicohUtcTimeServicequepuedeseraccedidoporcualquierclienteque requiera datar sus eventos. Los clientes obtienen el acceso al servicio UtcTimeService a través de ClockCatalogutilizandolaclave LocalClock. ÁngeladelBarrioFernández 34

35 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE LasoperacionesqueofreceelservicioUtcTimeServiceson: HeredadasdelainterfazClock: currenttime():timet=>devuelveeltiempoactualmedidoporelreloj. getproperties():propertyset=>retornalaspropiedadesdeclaradasdelreloj. Figura4.6:ServiciohUtcTimeService HeredadasdelainterfazUtcTimeServer: universaltime():utctraises(timeunaivalable)=>devuelveelvaloractualdeltiempoyrealizaunaestima delaincertidumbreconalqueseobtiene.elevalaexcepcióntimeunavailableparaindicarunfallo deltimeservice.eltiemporetornadoenelutctporestaoperaciónnotienegarantíasdeserseguro odeconfianza.siexistealgúntiempodisponible,estaoperaciónlodevuelve. secureuniversaltime():utctraises(timeunavailable)=>devuelveeltiempoactualenunutctsolosieste tiempotienegarantíasdehabersidoobtenidodeformasegura.paragarantizaresto,eltimeservice comprueba: o Si el servidor NTP con el que se sincroniza el reloj del time Service está activo y ha actualizadoeltiempodentrodeltiempoestablecidoporlosparámetrosdeconfiguración. o EloffsetqueactualmenteseobtienerespectodelServerNTPesinferioralmáximodefinido enlosparámetrosdeconfiguraciónmaximunoffset. Siexistealgunaincertidumbresobreelcumplimientodeestoscriterios,entoncesestaoperación debedevolverunaexcepcióndeltipotimeunavailable.porlotanto,siempresepuedeconfiar eneltiempoobtenidomedianteestaoperación. absolute_time(inwithoffset:utct):utctraises(timeunavailable)=>laoperaciónabsolute_time()devuelve unnuevoutctquecontieneeltiempoabsolutocorrespondientealoffsetdelactual,medianteel parámetrowith_offset.elevalaexcepcióndata_conversionsielintentodeobtenereltiempo absolutoproduceunrebasedevalor. 4.5hUTCyhTimeSpan:Gestióndeinstantesdetiempoeintervalostemporales LaclasehUTCesunaclaseenvolventedeuntipoUtcTdefinidoenelpaqueteTimeBaseyquerepresenta un instante de tiempo (time) representado mediante una estructura binaria de 128 bits (16 bytes). La ÁngeladelBarrioFernández 35

36 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE estructuracontiene: Tiempo (time) formulado como un entero de 64 bits que representa el tiempo transcurrido en unidades de 100 ns, y tomando como referencia en inicio del calendario gregoriano /00:00:00. Inexactitud(inaccuracy)formuladocomounenterosinsignode48bits,querepresentaeltiempode incertidumbreformuladotambiénenunidadesde100ns. Zona de desplazamiento horario (tdf) formulado como un entero con signo de 16 bits, que representaeldesplazamientomedidoenminutosdelorigenhorariadelazonaenquesemideel tiemporespectodelmeridianodegreenwich. ExistendosinterpretacionesdelsignificadoUtcT: 1. RepresentacióndeuninstantedetiempoUTCqueincluyelainexactitudconlaquefuemedida,afinde podersercomparadodeformafiableyseguraconotroinstantedetiempo. 2. Representación de un intervalo de tiempo UTC delimitado por los instantes [time inaccuracy/2, time+inaccuracy/2]. LaclasehUTCimplementalainterfazUTC,lacualproporcionafuncionesparaunagestiónsencilladela informacióndelinstantetemporaldefinidoeneldatoutctquelaclasehutcenvuelve. EnelsiguientediagramadeclasessemuestranlasoperacionesdefinidasenlainterfazUTC, Figura4.7:DiagramadeclasesdelaInterfazUTC ClasehUTC:ClaseconcretaenvolventedeuninstantedetiempocualificadoUtcT.Implementatodaslas operaciones definidas en la interfaz UTC, que tienen como objeto interpretar el instante de tiempo cualificado. Atributos: time:utct=>instantedetiempoqueesinterpretadoporlasoperacionesdelaclase.seestableceenel ÁngeladelBarrioFernández 36

37 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE constructoryesdesólolectura. OperacionesheredadasdelainterfazUTCqueimplementa: init(from:utct):utc=>constructorestáticoquegeneraunobjetoutcqueinterpretaelinstantedetiempo oelintervalodetiempodefinidoporlaestructurabinariafrom. compose(time:timet, inaccuracy:long, tdf:short): UTC => Constructor estático que genera una instanciautcapartirdesuscamposquesepasancomoparámetros. spans():timespan=>generaunainstanciatimespanquedescribeelutccomounintervalotemporal. time():timet=>retornaelinstantedetiempoquecorrespondealainstanciautctalaqueaplica. unaccuracy():long=>retornalainexactitudquecorrespondealainstanciautcalaqueseaplica. utctime():utct=>retornalaestructurabinariaqueenvuelvelainstanciautcalaqueseaplica. comparetime(comparisontype:comparisontype,withutc:utc): TimeComprison=>Comparaelinstantedetiempoquecorrespondealainstanciaalaqueseaplicaconel instantedetiempoquecorrespondealainstanciaquesepasacomoargumento withutc.enla comparaciónsetieneenconsideraciónlainexactitudconelquesehamedidocadatiempo El parámetrocompatisontypeesenumeradoyestablecelaformadecomparación: IntervaIC:Realizalacomparaciónconsiderandolainexactitud,ypuededevolverunodelos cuatrovalores. MidC : Realiza la comparación no usando la inexactitud, y en consecuencia no puede devolverelvalortcindeterminate. El resultado de la comparación se describe mediante los valores del tipo enumerado TimeComparisonquepuedetomarlosvalores: TCEqualTo:Ambostiempossontaxativamenteiguales. TCLessThan: El tiempo de la instancia es con seguridad menor que la del parámetro withutc. TCGreaterThan:Eltiempodelainstanciaesconseguridadmayor(posterior)queeldel parámetrowithutc. TCIndeterminate:Nosepuedeasegurarsieltiempodelainstanciaesmenor,mayoroigual queeldelparámetrowithutc. interval():timespan=>retornaunainstanciatimespanquedescribeelutccomounintervalotemporal. unixtimet():timespec=>retornaelinstantedelainstanciaalaqueseaplicacomountiempocompatible conunix.estoesunaestructuraquecontienedoscamposulong: sec:númerodesegundos. nsec:númerodenanosegundos Elinstantedereferenciasdetiemposesel /00:00:00 initfromunixtime(unixtime:timespec): UTC => Construye una instancia UTC a partir de un tiempo formuladoenformatounix. tmsec():integer=>segundodelhorarioquecorrespondealinstantedelainstanciautcalaqueseaplica. tmmin():integer=>minutodelhorarioquecorrespondealinstantedelainstanciautcalaqueseaplica. tmhour():integer=>horadelhorarioquecorrespondealinstantedelainstanciautcalaqueseaplica. tmmonthday():integer=>díadelmesdelcalendarioquecorrespondealinstantedelainstanciautcala queseaplica. tmmonth():integer=>mes del calendario que corresponde al instante de la instancia UTC a la que se aplica. tmyear():integer=>añodelcalendarioquecorrespondealinstantedelainstanciautcalaqueseaplica. tmisdst():boolean=>retornatrue. ÁngeladelBarrioFernández 37

38 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE asclocaltiming():string=>retornaelstringquedescribeelinstantedescritoporlainstanciaalaquese aplica,tomandocomoreferenciaelorigendehoradelazonadetiempo. ascgmtime():string=> Retorna el string que describe el instante descrito por la instancia a la que se aplica,tomandocomoreferenciaelorigendehoradegreenwich. LaclaseTimeSpanenvuelveundatodeltipoIntervalTdefinidoenelpaqueteTimeBase,querepresentaun intervalo de tiempodelimitado pordosinstantesdetiempo y que estarepresentadopor unaestructura binariade128bits(16bytes).laestructuracontiene: upperbounf:timet=> formulado como un entero de 64 bits que representa el instante final del intervalodetiempo. lowerbound:timet=>formuladocomounenterode64bitsquerepresentaelinstanteinicialdel intervalodetiempo. EnelsiguientediagramadeclasessemuestranloselementosdelaclaseTimeSpan, Figura4.8:DiagramadeclasesdelainterfazTimeSpan AtributosdelaclasehTimeSpan: interval:intervalt => Estructura binaria que envuelve la clase TimeSpan. Representa un intervalo de tiempo. OperacionesdelaclasehTimeSpanheredadasdelainterfazTimeSpan: init(from:intervalt):timespan =>ConstructorestáticoquegeneraunainstanciaTimeSpanqueenvuelve laestructurabinariaquesepasacomoparámetro. compose(lowerbound:timet, upperbound:timet):timespan => Constructor estático quegenera una instanciatimespancuyosinstantesinicialyfinalsepasacomoparámetros. lowerbound():timet=>retornaelinstantequeconstituyeelinstanteinicialdelintervalo. upperbound():timet=>retornaelinstantequeconstituyeelinstantefinaldelintervalo. timeinterval():intervalt=>retornalaestructurabinariaqueenvuelve. spans(time:utc):overlaptype=>estaoperacióndevuelveunvalordeltipooverlaptypedependiendode cómoserepresentanelintervaloenelobjetoyelintervaloformuladocomoelutctime. ElvalorOverlapTypequeretornapuedetomarloscuatrovalores:OTContainer,OTContainer,OTOverlapy OTNoOverlap.Susignificadosedescribeenlasiguientegráfica: ÁngeladelBarrioFernández 38

39 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE IntervalA IntervalB OTContainer OTContained OTOverlap OTNoOverlap Figura4.9:Tiposdeintervalos overlaps(other:timespan): OverlapType =>=> Esta operación devuelve un valor del tipo OverlapType dependiendodecómosolapanelintervalodelobjetoyelintervalodelparámetrooverlap. time():utc => Retorna formulado como una instancia UTC, el intervalo de tiempo que corresponde al intervaloquesepasacomoparámetro. 4.6EjemplodeaccesolocalyremotoalUtcTimeService ElobjetivodeestasecciónesmostrarunconjuntodeejemplostípicosdeutilizacióndelTimeServicesobre unaplataformadistribuida.elobjetivonoeshacerunacatalogaciónexhaustiva,sinoplantearunosejemplos sencillosquemuestreelsencillezdelusodelservicio. Datacióndeeventossingulares En este ejemplo, un cliente utiliza el TimeService para datar eventos que esporádicamente necesita registrar,conelobjetodequeenelfuturopuedancompararselaprecedenciatemporalconotroseventos quesehanregistradoenotrosnudosdelaplataformadistribuida. Enelsiguientediagramadesecuenciasemuestralossucesivospasosquedebeejecutarelcliente: Figura4.10:Datacióndeeventossingulares 1. ElclienteaccedeaunTimeServicedelaplataforma.Elaccesoserealizaaccediendoalainterfaz ClockCatalog,queestabiendefinidaunavezqueseconozcaelnudoenqueseencuentrainstaladoel TimeServicealqueseaccede.LoóptimoesqueelclienteaccedaalTimeServicelocal,siesteexiste. ParaaccederalainterfazClockCatalogconstruyeuobtieneelProxydeestainterfaz. ÁngeladelBarrioFernández 39

40 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE 2. ElclienteinvocalaoperacióngetEntry()conlaclave LocalClock paraobtenerelproxydelainterfaz UtcTimeService,queofreceelservicioparadatareventos. 3. Siesnecesario,elclienteinvocalaoperación getproperties() paraevaluarsilascaracterísticasdel TimeServicesonlasquenecesitaparalafuncionalidadquetieneasignada UnavezquetieneelaccesoalainterfazUtcTimeServiceelclientepuededatarloseventosinvocando lasoperacionessecureuniversaltime()ouniversaltime().ambosretornanunaestructurabinariautct quecontienetantoeltiempodedatacióncomolascaracterísticasdeinexactitudquesonnecesaria paracomparareltiempoobtenidoconotrostiemposobtenidosenotrosnodosdelsistemadistribuido. LadiferenciaentreambosmétodosesquelaoperaciónsecureUniversalTime()lanzaunaexcepciónsi elniveldesincronizacióndeltimeservicenosatisfacelosnivelesdeexactitudqueserequieren. Estetipodedatación,incorporaencadadatodetiempounaestructuraUtcTde16byteso128bits.El análisisposteriorlosdatosdetiempobinarioserealizautilizandolaclaseenvolventeutc. Datacióndesecuenciasdeeventos Enesteejemploelclientenecesitadatarunalargasecuenciadeeventos,yquiereoptimizarlacantidadde informaciónqueutilizaparaalmacenarlosdatosdetiempode esoseventos. Paraello,vautilizarcomo datodetiempounaestructurabinariatimet querequieresólo8bytes(64bits)(frentealos16bytesque requeríalaestructurautctdelejemploanterior). Esteahorrodeinformaciónimplicanoincluirlainformacióndeinexactitudencadadatodetiempo.Sin embargo,estafaltapuedesersuplidaasociandoalprimertiempodatadoounodecadaciertotiempola información UtcT completa.con esto, nosepierdecapacidadde comparaciónbajolasdossituaciones siguientes: Lostiemposdelasecuenciadifierenentreellosmenosdeldobledeltiempodesincronización.En estecasoeltiempodeinexactitudytiempodezonapermanececonstanteparatodoellas,ylas característicasasociadaalaprimeraesextrapolablealasdemás. Los tiempos de la secuencia de eventos sólo se van a comparar con eventos del mismo TimeService.Enestecaso,lamonotonicidaddelrelojenquesebasaelTimeServicegarantizala comparacióndelostiemposconindependenciadelascaracterísticasdeinexactitud. Enelsiguientediagramadesecuenciasemuestralospasosquedebeseguirelcliente: Figura4.11:Datacióndesecuenciasdeeventos ÁngeladelBarrioFernández 40

41 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE Estasecuenciaessemejantealaquesehaexplicadoenelejemploanterior,salvoqueladatacióndelos eventos se realiza utilizando una primera datación haciendo uso de la operación universaltime() que incorporalainformacióndeinexactituddelostiempos,ylasrestantesdatacionesserealizanutilizandola operacióncurrenttime(). Lacomparacióndelosdatostemporalessedeberealizarextrapolandolainformacióndeinexactituddel primerdatoalosrestantes.estosemuestraenelejemplodelapartado5.3. ÁngeladelBarrioFernández 41

42 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE 5.ImplementacióndehControlledClocksobreICE 5.1Estrategiadeimplementacióndelosrelojesdemisión La clase hcontrolledclock implementa relojes especiales, que permiten medir el tiempo a partir de un determinadoevento,puedesereltiempoescaladoycontroladosuflujo(detenido,reanudado,reseteado, etc.).unhcontrolledclockimplementalasinterfacesdefinidasenelestándarclockycontrolledclock. CadavezqueelclientenecesitaunControlledClock,puederequerirloatravésdeClockCatalogutilizandola clave ControlledClock.ElTimeServicecreaunnuevoControlledClock,yproporcionaunProxyparasu gestión.siunmismocontrolledclockdebeserutilizadopordiferentesclientes,elclientequelocreapuede proporcionarelaccesoalosotros,biendirectamente,oatravésdelclockcatalogregistrandosuaccesocon unaclaveconocidaportodoslosclientes. EnelsiguientediagramadeclasessemuestraloselementosbásicosdeunhControlledClock: Figura5.1:Diagramadeclasesdeunrelojdemisión Atributosdelaclase: inittime:timet=>tiempoinicialqueutilizaparareferenciadelostiemposquemide. accumuledtime:timet=>tiempoacumuladodelrelojenunidadesfísicas.correspondealtiempomedido hastaqueserealizólaúltimaparada(seinvocópause()porúltimavez). lastresumetime:timet=>sielrelojestácorriendoeseltiempoenelquecomenzólaactualmedidade tiempo(ultimavezqueseinvocóresume). isrunning:flota=>estruesielrelojestácontandotiempo,esfalsesielrelojestáparado. ratiofactor:float=>razónentreeltiempoquecuentayeltiempofísicoquetranscurre. timeserv:htimeservice=>referenciaaltimeserviceenelqueescreado. LasoperacionesqueofreceunControlledClockson: HeredadasdelainterfazClock: currenttime():timet=>devuelveeltiempoactualmedidoporelreloj. getproperties(): PropertySet => Retorna las propiedades declaradas del reloj. Cada ControlledClock introducenuevaspropiedadesquesonespecíficas: InitTime : <dd:mm:yy/hh:mm:ss:ms> =>Retornaelinstantedereferenciadelrelojcontrolado. IsRunning : <Bolean> =>Retorna True sielrelojestácontando.retorna False sielreloj estáparado. ÁngeladelBarrioFernández 42

43 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE RatioFactor : <Float> =>Retornaelfactorescaladodeltiempoquetiene establecidoelreloj. Porejemplo: 1.0 simidetiempofísico. 1.0 sicuentatiempofísicohaciaatrás. 2.5 porcadasegundofísicoquetranscurrecuenta2.5s. Clave :String=>ClaveconelquesepuedelocalizaresteControlledClockenelClockCatalog. Retorna (Stringvacío)sielcontrolledClocknoestáregistrado. HeredadasdelainterfazControlledClock: set(to:timet)=>establecelahoraactualmantenidaporelrelojaunvalorespecificado. setrate(ratio:float) => Permiteacelerar(ratio>1),ralentizar(0<ratio<1)ocorrerhaciaatrás(ratio<0)al reloj.elparámetroratioeslarelaciónentreeltiempoconquemideelrelojyeltiemporealqueha transcurrido.porejemplosiratio=2.0,cuandoelrelojmideunintervalode10segundos,esporque laduraciónrealdelintervalofuede5.0segundos. pause()=>paraaparentementeeltranscurrirdeltiempo. resume()=>reanudaeltranscurrirdeltiempo. terminate()=>paradefinitivamenteelreloj. Constructor: hcontrolledclock(timeserv:htimeservice)=>recibecomoparámetrolareferenciadelhtimeservice enelqueescreado. 5.2Estructuradedatosdeunrelojdemisión ElestadodeunrelojdemisiónquedadefinidoporlosvaloresdesusatributosyporelvalordelrelojUTC deltimeservice.enlafigura5.2,semuestranlosvaloresdelosatributosparadosinstantesta(conreloj parado)ytb(conrelojcontando) inittime=t0 inittime=t0 lastresumetime=0 isrunning=false lastresumetime=t2 currenttime=t1 t0 currenttime=t1 t0+tb t2 accumulatedtime=t1 t0 accumulatedtime=t1 t0 isrunning=false ta t1 t0 pause() tb t2 t resume() Figura5.2:ValoresdelosatributosdeunControlledClock Elvaloractualdelrelojpuedeevaluarsedeacuerdoconlassiguientesfunciones: ÁngeladelBarrioFernández 43

44 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE Sielrelojestáparado(isRunning=True): currenttime=accumulatedtime ratiofactor Sielrelojestacontando(isRunning=False): currenttime= accumulatedtime+time lastresume ratiofactor Paramantenerlaconsistenciadelosatributosdelrelojcontrolado,debenseractualizadodeacuerdocon lassiguientesreglas: SiseinvocasetTime(To:TimeT) o accumulatedtime=to; o lastresume=time; o isrunning=isrunning; Siseinvocapause() o accumulatedtime=accumulatedtime+time lastresume; o lastresume=0; o isrunning=false; Siseinvocaresume() o accumulatedtime=accumulatedtime; o lastresume=time; o isrunning=true siendotimeeltiempoquesemideenelrelojutcdeltimeservice. 5.3Ejemplodeuso,accesolocalyremotoalosrelojesdemisión Generaciónycontroldeunrelojcontrolado Enesteejemplounclientegeneraunrelojdemisión,estableciendoparaélelinstantedetiempoquese consideracomoreferencia,asícomosuescaladetiempo.posteriormentedataeventosconél,ylocontrola, parandoyreanudandolacuentadeltiemposegúnproceda. ÁngeladelBarrioFernández 44

45 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE Figura5.3:Generaciónycontroldeunrelojcontrolado 1. ElclientepropietariorequiereunrelojcontroladoatravésdelClockCatalog utilizandolaoperación getentry()conlaclave ControlledClock. 2. ElTimeServicecreainternamenteelrelojcontroladoyretornaalclienteelProxyparaaccederaél. 3. ElclienteclientOwnerutilizalaoperaciónsetTime()parainicializarelControlledClockestableciendo elinstantetemporalquesetomacomoreferencia. 4. ElclienteclientOwnerhaciendousodelaoperación setrate() estableceenelcontrolledclockla escaladetiempoquedebeutilizar. 5. ElclientepropietarioregistraenelClockCatalogconlaoperaciónregister()paraqueotrosclientes puedanaccederél. 6. El cliente coworker obtiene con la operación getentry() del ClockCatalog el Proxy del ControlledClock creado por clientowner. Para ello debe conoce y utilizar la clave con la que clientownerreistroelcontrolledclock. 7.,10.,12, UnclientecontrolaelControlledClockinvocandolaoperación pause() parapararlacuentadel tiempo,ylaoperaciónresume()parareanudarla. 8.,9.,11.,13.,14. Los clientes datan eventos haciendo uso del ControlledClock, haciendo uso del método currenttime(). ÁngeladelBarrioFernández 45

46 SERVICIODEGESTIÓNDETIEMPOSPARASISTEMAS DISTRIBUIDOSSOBREELMIDDLEWAREICE 6.ImplementacióndehExecutorsobreICE 6.1Estrategiadeimplementacióndelaejecuciónperiódicayaplazada LasclaseshExecutoryhControllersonlabasedelservicioqueofreceelTimeServiceparaejecutartareas periódicas.encadatimeservicequeofrezcaesteserviciohayunúnicoobjetodelaclasehexecutorque ofrecelainterfazestándar Executor,atravésdelaquelosclientespuedenrequerirlaejecucióndeuna tareaperiódicaoretrasada.comorespuestaaunrequerimiento,eltimeserviceconstruyelosrecursos necesariosparagestionarestainvocaciónperiódica.porcadanuevatareaquetienequeserinvocada,el TimeServicecreaunobjetodelaclasehControllerparasugestión.Losobjetosdeestaclaseimplementan lainterfazestándarcontroller,yatravésdesusfuncioneselclientequeharequeridolainvocacióndeuna tarea,puedecontrolarelciclodevidadelaejecución. Elaccesoalainterfazdelobjeto Controller se obtiene de Executor al requerir la invocación periódica o retrasada. La tarea que puede requerirse ser ejecutadadebeconsistirenlaejecucióndelmétododowork(),deunobjetoproporcionadoporelclienteque debeserunainstanciadeunaclasequeimplementalainterfazperiodicdefinidaenelestándar. Enelsiguientediagramadeclasessedescribenloselementosqueimplementanelserviciodeinvocación periódica. Figura6.1:Diagramadeclasesdelserviciodeinvocaciónperiódica 6.2TemporizadoresenLinux Linux ofrece un conjunto de funciones para crear y gestionar temprizadores (timers) que generen periódicamentelaseñalsigalrm[19],queatravésdeunmanejadorpuedeconvertirseenlaejecuciónde tareasperiodicas.esteconjuntoes: ÁngeladelBarrioFernández 46