RPC. Llamadas a Procedimientos Remotos (RPC) Paradigmas. Conceptos. Modelo Conceptual

Transcripción

1 Llamadas a Procedimientos Remotos (RPC) Basado en el libro Internetworking with TCP/IP. Vol III. D. E Comer y D. Stevens Algunas Ilustraciones se tomaron de Practical Unix Programming. K. Robbins y Robbins RPC Conceptos Generación de Programas Distribuidos (Concepto de RPCGEN) Ejemplo 1 2 Paradigmas 3 Conceptos 4 Diseño orientado a comunicaciones Se comienza con el protocolo Se diseña el formato de los mensajes y cómo el cliente y el servidor reaccionan y responden a los mensajes Diseño orientado a la aplicación Se diseña una aplicación para resolver el problema. Se hacen pruebas en una sola máquina Se divide el programa en varias piezas que se ejecutarán en distintos computadores y se añade el protocolo. Modelo Conceptual Subrutinas Llamadas al Sistema Espacio Usuario Espacio del Kernel Espacio usuario Programa usuario Función de librería main func() Espacio Usuario func(void ){ sys_func() sys_func(void ){ trap del trap proc 1 proc 2 proc 3 System call proc 5 proc 6 Thread de ejecuci ón Thread de ejecuci ón Thread bloqueado Espacio del kernel Trap-return 5 6 1

2 Programa Distribuido Computador 1 main Computador 2 Comp. local func() Comp. remoto Funciones del Servidor func(void ){ Remota Proceso en el Stub del Llamada y lógico Funciones del Serv. Proceso en el Servidor Stub del Servidor proc 1 proc 2 proc 3 proc 4 proc 5 Thread de ejecuci ón Red Thread bloqueado Llamada a proc. remota kernel del cliente Kernel del servidor RPC (Remote Procedure Call) Es una poderosa técnica para el desarrollo de aplicaciones distribuidas, basadas en el paradigma cliente/servidor. Extiende la noción de s a procedimientos locales, de forma tal que el procedimiento llamado no tiene que estar en la misma máquina donde reside el llamador. RPC y Procedimientos Locales En RPC se transfiere el control al procedimiento llamado. El llamador se suspende. La respuesta del servidor es análoga al return(). El flujo de control vuelve al llamador y el llamado deja de ejecutarse. Existen s anidadas: un procedimiento remoto puede llamar a otro. El Servidor se convierte en cliente de otro servicio RPC y Procedimientos Locales (cont.) Un procedimiento convencional permanece inactivo. El proceso servidor existe en el sistema remoto y está esperando solicitudes de sus clientes. Un procedimiento convencional acepta pocos argumentos y retorna pocos resultados. Un servidor acepta y retorna cantidades arbitrarias de datos. RPC y Procedimientos Locales (cont.) RPCs pueden ser varios ordenes de magnitud más lentas que una local. Se pueden pasar apuntadores como argumentos de procedimientos locales. Un procedimiento remoto opera en un espacio de direcciones distinto. No se pueden pasar apuntadores

3 RPC y Procedimientos Locales (cont.) El procedimiento remoto no comparte el ambiente del llamador. No tiene acceso directo a los descriptores de archivo o a las funciones del SOP. SUN RPC: Definición Define: El formato de los mensajes que el cliente (llamador) envía al invocar un procedimiento remoto. El formato de los resultados Permite al programador usar TCP o UDP Usa XDR (external data representation) Ofrece un compilador que facilita el desarrollo del programa Un programa remoto es la unidad básica de software que se ejecuta en un computador remoto. Equivale al servidor. Se compone de un conjunto de procedimientos y datos globales proc 1 proc 2 proc 3 Datos Globales Compartidos Argumentos: se pasan en una estructura (struct de C). Identificación: A cada programa se le asigna un identificador de 32 bits A cada procedimiento se le asigna un número entero: 1,2,..N. También se incluye un número de versión. (prog,vers, proc) Exclusión Mutua: Como máximo se puede invocar un procedimiento en un programa remoto (exclusión mutua entre procedimientos) Semántica de Comunicación: permite elegir entre TCP: confiable UDP: eficiente Al menos una vez Si una a procedimiento remota retorna, el llamador puede concluir que el procedimiento se invocó al menos una vez. Cero o más veces: Si una a proc. remota no retorna, éste pudo haber sido invocado cero o más veces. Cada a procedimiento debe ser idempotente

4 19 Retransmisiones: Existe una estrategia de retransmisión sencilla basada en timeouts. Los timeouts no se adaptan a las condiciones de la. El software en la máquina del llamador puede, después de varios intentos, declarar que el procedimiento remoto no se pudo ejecutar. Esto no garantiza que nunca se ejecutó. Para hacer posible la comunicación, a cada servicio se le asigna un número de puerto que conocen todos los clientes. Programas RPC (32 bits), puertos (16 bits). Los programas remotos obtienen puertos dinámicamente. Las asignaciones son temporales. El servidor, cuando inicia su ejecución, pregunta al sistema por un puerto. El sistema puede elegir cada vez un número de puerto diferente. 20 Al no conocer el puerto, el cliente no puede contactar al servidor directamente. El cliente sólo conoce el host y el número de programa. Debe ser capaz de obtener el puerto asignado al servidor. El mapping o asociación se debe hacer de forma dinámica. RPC incluye un servicio de asociación dinámica. Cada máquina que ofrece un programa RPC con un mecanismo que permite al cliente obtener el número de puerto del servidor: port mapper. Server: Programa RPC Server registra (programa, puerto) Port Mapper Puerto que Usa el servidor remoto Puerto bien conocido Marshaling Cuando un servidor RPC comienza a ejecutarse, solicita un puerto del sistema que usa para sus comunicaciones El servidor contacta al port mapper para añadir la siguiente información a la BD: (Nro. Programa, puerto) Ahora los llamadores pueden saber el puerto del servidor enviando un mensaje al port mapper al puerto 111. Al saber el puerto el cliente puede contactar 23 Para transferir los argumentos entre computadoras estos deben ser representados con un formato externo. Las listas, por ejemplo, deben colocarse en una representación compacta (marshaling). Los siguientes términos se usan para denotar la tarea de codificar argumentos: marshal, linearize, serialize directamente al servidor. 24 4

5 Generación de Programas Distribuidos: RPCGEN Mecanismos de programación Sun RPC ofrece: Rutinas para convertir datos simples y complejos al formato XDR Rutinas de librería para llamar un procedimiento remoto, registrar un servicio con el port_mapper, conducir una al procedimiento adecuado dentro del prog. remoto. Una herramienta que produce programas fuentes en C XDR (Interface Description Language) Similar a declaraciones en C, pero son lenguajes diferentes Se ofrecen los tipos básicos: int, short,char long. Números de doble precisión (float, double). El tipo void. Se da el soporte para tipos definidos por el usuario: typedef, structs, unions, arrays, tipos enumerados Se definen tipos extra: bool, string XDR Enum Priority { PRIO_LOW = 1; PRIO_MED = 1; PRIO_HIGH = 1; ; Struct alarm { Priority prio; string text<>; /* string de tamaño variable */ rpcgen h N test.x > test.h Unions Enum ReturnType { RESULT_NAME = 1; RESULT_CODE = 2; ; Union Result switch(return type){ case RESULT_NAME: string name<>; case RESULT_CODE: int code; default: void; ; XDR Listas struct List { List* next; string data<>; ; typedef List* ListPtr; Program RPCDEMO { version RPCDEMO_VERS_ORIG { void RPCDEMO_PRINT(ListaPtr lp) = 1; = 1; = ; Especificación de los programas Program PROG { version PROG1 { void PROG_PROC1(int a) = 1; void PROG_PROC2(string str<>) = 2; = 1; version PROG2 { void PROG_PROC1(int a, int b) = 1; void PROG_PROC2(string str<>) = 2; = 2; = ; Rutinas de Librería Enviar un mensaje a un servidor: clientrpc(host,prog, progver, procnum, inproc, im, outproc, out) inproc: progrma que hace el marshaling de los argumentos a enviar. in: dirección de los argumentos outproc: procedimiento local para hacer unmarshaling de los resultados. out:dirección en memoria donde se quedan los resultados

6 Rutinas de Librería Handle = cln_create (host,prog, ver, proto) Crea un identificador que puede usarse para enviar mensajes RPC. host, prog y ver: host, programa y versión. proto: protocolo RPCGEN Genera código para el cliente y el servidor útil para: Empaquetar los argumentos (marshaling) Enviar un mensaje RPC Conducir (dipatch) una solicitud del cliente al procedimiento adecuado. Enviar un reply Desempaquetar los argumentos Programación Distribuida Proc. A Proc. B Los argumentos deben coincidir con los parámetros formales. Hay que añadir código: los procedimientos adicionales se llaman Stubs. En el cliente, el stub reemplaza al procedimiento llamado. En el servidor, reemplaza al llamador. Proc. A1 Stub C. B1 Stub del Proc. A2 Stub C. B2 Llamada remota Llamada remota Stub del Servidor Proc. B1 Stub S. B1 Dispatcher Proc. B2 Stub S. B Proceso en el Remota Infaz. cliente Stub del Comm. Proceso en el Servidor Funciones del Serv. Infaz. servidor Comm. servidor rdict.x Archivos rpcgen rdict_clnt.c rdict.h rdict.c Aplic. Comp. C rdict_cif.c Iface rdict RPC Especificación del programa rdict_xdr.h rdict_svc.h Comp. C rdictd Servidor kernel del cliente Kernel del servidor Proc. remotos rdict_srp.c Server Iface Rdict_sif.c 36 6

7 Archivos de Salida Pasos para el desarrollo de una aplicación distribuida rdict.h = declaraciones de constantes y tipos rdict_xdr.h = rutinas XDR para codificar los argumentos rdict_clnt.c = Stub de comunicaciones del lado del cliente rdict_svc.c = Stub de comunicaciones del lado del servidor 37 Desarrolle y pruebe una aplicación convencional Elija un conjunto de procedimientos para colocarlos en una máquina remota. Colóquelos en un archivo separado. Escriba la especificación para rpcgen y ejecute rpcgen Escriba las interfaces para cliente y servidor Genere el ejecutable del cliente: aplicación, stubs, rutinas XDR Genere el ejecutable del servidor: stubs, procedimientos, rutinas XDR. Ejecute el servidor en una máquina remota. Ejecute el cliente. 38 Ejemplo nextin insertw main initw deletew lookupw Comando Argumento Función I i d l palabra palabra palabra Inicializa la BD. Elimina todas las palabras Inserta una palabra en la BD Elimina una palabra de la BD Busca una palabra en la BD en Comp1 main nextin Programa remoto en Comp2 initw insertw deletew lookupw Estructura de datos del diccionario q Termina el programa 39 7