JavaGroups: Grupos en Java

Transcripción

1 dit UPM JavaGroups: Grupos en Java Alejandro Alonso DIT/UPM

2 Indice 1. Introducción 2. Interfaces de los canales 3. Bloques 4. Pilas de protocolos 5. Referencias a JGroups

3 1. Introducción a JGroups Herramientas para comunicación fiable de grupo Proporciona operaciones básicas de grupos fiables: Gestión de miembros, detección de fallos, distribución de vistas y comunicación a un miembro o a todos Los grupos tienen un nombre Se crean automáticamente al añadir el primer miembro Un miembro puede formar parte de varios grupos Los miembros pueden estar en la misma máquina, misma LAN o en una WAN

4 Ejemplo: Programa de chat sencillo Implementar un sistema de chat sencillo El texto que se escribe en una réplica se muestra en las restantes Se pueden añadir y eliminar componentes dinámicamente

5 Creación del canal public class SimpleChat { JChannel channel; String user_name=system.getproperty("user.name", "n/a"); private void start() throws Exception { channel=new JChannel(); channel.connect("chatcluster"); public static void main(string[] args) throws Exception { new SimpleChat().start();

6 Bucle básico de lectura y difusión private void start() throws Exception { channel=new JChannel(); channel.connect("chatcluster"); eventloop(); channel.close(); private void eventloop() { BufferedReader in=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); while(true) { try { System.out.print("> "); System.out.flush(); String line=in.readline().tolowercase(); if(line.startswith("quit") line.startswith("exit")) { break; line="[" + user_name + "] " + line; Message msg=new Message(null, null, line); channel.send(msg); catch(exception e) {

7 Recepción de texto y vistas public class SimpleChat extends ReceiverAdapter { private void start() throws Exception { channel=new JChannel(); channel.setreceiver(this); channel.connect("chatcluster"); eventloop(); channel.close(); public void viewaccepted(view new_view) { System.out.println("** view: " + new_view); public void receive(message msg) { System.out.println(msg.getSrc() + ": " + msg.getobject());

8 Arquitectura de JGroups Tres componentes básicos: El canal: para gestionar el grupo Bloques: facilitar la programación Pila de protocolos: implementan las propiedades de un canal Un canal se conecta a una pila El mensaje de un canal pasa por cada protocolo de la pila El canal almacena el mensaje, hasta que se lee Aplicación Bloques Canal GMS MERGE FRAG UDP Pila de protocolos Red

9 Canal Un proceso crea un canal y se conecta al mismo usando el nombre de un grupo Este nombre es la referencia a un grupo Sólo admite un cliente en un momento dado Tiene una dirección única Permite acceder a la vista del grupo Varios tipos de mensajes: mensajes, vistas, estado Comportamiento similar a sockets BSD JChannel: única implementación del canal Se puede especificar sus propiedades

10 Bloques Los bloques (building blocks) proporcionan APIs con mayor nivel de abstracción que los canales Realizan operaciones internas para este fin como: Creación y uso de canales Creación de hebras Llamadas automáticas

11 Pila de protocolos JChannel está basado en una pila de protocolos Los protocolos están ordenados Los mensajes tienen que pasar por todos los protocolos de la pila Al crear un canal se determinan los protocolos y su configuración La pila de protocolos es, normalmente, transparente al programador

12 2. Interfaces de los canales: ReceiverAdapter Base para proporcionar un estilo de uso de los canales basado en eventos (push-style) El mensaje se notifica llamando a un método proporcionado por la entidad receptora (callback) public class ReceiverAdapter implements Receiver { public void receive(message msg) { public void getstate(outputstream output) throws Exception { public void setstate(inputstream input) throws Exception { public void viewaccepted(view view) { public void suspect(address mbr) { public void block() { public void unblock() {

13 Interfaces: ReceiverAdapter Orientado a recepción de mensajes: receive: se invoca cuando se recibe un mensaje getstate: obtener el estado del grupo setstate: definir el estado del grupo Orientado a la recepción de vistas: viewaccepted: Se acepta la vista suspect: Sospecha de fallo en un miembro block: Parar el envío de mensajes unblock: Reanudar envío de mensajes

14 Clase Address Cada miembro del grupo tiene una dirección única Identifica al canal y al miembro En JChannel: dirección IP + puerto Usar como un identificador opaco, y no directamente public interface Address extends Externalizable, Comparable, Cloneable { boolean ismulticastaddress(); int compareto(object o) throws ClassCastException; boolean equals(object obj); int hashcode(); String tostring(); int size

15 3.4. Message Data is sent between members in the form of messages (org.jgroups.message). A message Mensaje can be sent by a member to a single member, or to all members of the group of which the channel is an endpoint. The structure of a message is shown in Figure 3.1, Structure of a message. No es necesario proporcionar el origen: automático Figure 3.1. Structure of a message Si el destino es null, se difunde a los miembros A message has 5 fields: Las cabeceras las proporciona la pila de protocolos Destination address The address of the receiver. If null, the message will be sent to all current group members. Message.getDest() returns the destination address of a message. Message msg=new Message(null, null, "Hello"); channel.send(msg); Source address The address of the sender. Can be left null, and will be filled in by the transport protocol (e.g. UDP) before the message is put on the network. Message.getSrc() returns the source address, ie. the address of the sender of a message. Flags

16 Vistas Formada por: ViewId y una lista de miembros Se mandan automáticamente cuando hay cambios Aunque aparece como origen el coordinador (primero de la vista) ViewId puede compararse View myview=channel.getview(); Address first=myview.getmembers().get(0); Message msg=new Message(first, null, "Hello world"); channel.send(msg);

17 Canal (Channel) public abstract class Channel{ abstract public void connect(string cluster_name) throws...; abstract public void disconnect(); abstract public void close(); abstract public boolean isconnected(); abstract public void send(address dst, Address src, Serializable obj) throws ; abstract public Object receive(long timeout) throws...; abstract public View getview(); abstract public Address getaddress(); abstract public String getname(); abstract public boolean getstate(address target, long timeout)...;...

18 Canales connect() create channel unconnected connected disconnect() close() close() closed

19 Algunos ejemplos: Envío de mensajes Enviar mensaje (multicast) Hashtable data; // any serializable data try { channel.send(null, null, data); catch(exception ex) { // handle errors Enviar mensaje al primero de la vista Address receiver; Message msg; Hashtable data; try { receiver=channel.getview().getmembers().get(0)); channel.send(receiver, null, data); catch(exception ex) { // handle errors

20 Algunos ejemplos: recibir mensajes Modelo de recibir mensaje. Se usa un listener JChannel ch=new JChannel(); ch.setreceiver(new ExtendedReceiverAdapter() { public void receive(message msg) { System.out.println("received message " + msg); public void viewaccepted(view new_view) { System.out.println("received view " + new_view); ); ch.connect("bla");

21 3. Bloques (Building Blocks) MessageDispatcher Envío síncrono. Se manda un mensaje y se espera hasta que todos o una mayoría reciban el mensaje RpcDispatcher Permite invocar métodos remotos ReplicatedHashMap Varias instancias sincronizadas de una tabla hash LockService Distributed locks

22 4. Pila de protocolos Cuando se crea un JChannel se definen sus propiedades Argumento nulo: opciones por defecto Todos los procesos de un grupo deben crear sus canales con la misma lista de propiedades. En las propiedades: Se definen los protocolos que se van a usar, que son clases Se estructuran como una pila de protocolos Los mensajes pasan por cada protocolo Se pueden definir con un fichero XML o al crear el canal Se crea la pila según el orden de las propiedades "<prop1>(arg1=val1):<prop2>(arg1=val1;arg2=val2):<prop3>:<propn>

23 Protocolos UDP: transporte IP multienvío basado en UDP TCP: Transporte basado en TCP PING: IP multicast para encontrar los miembros iniciales MERGE2: vuelve a juntar subgrupos en un grupo FD_SOCK: Detección de fallos basada en sockets VERIFY_SUSPECT: Doble comprobación de miembros sospechosos pbcast.stable: Borra los mensajes leídos por todos pbcast.nackak: Asegura fiabilidad y orden FIFO UNICAST: Igual que el anterior, para mensajes a un proceso FRAG: Fragmenta los mensajes antes de enviarlos pbcast.gms: Gestión de grupos DISCARD: Descarta mensajes, según un porcentaje

24 Ejemplo configuración (Causal demo) private final String props = "UDP(mcast_addr= ;mcast_port=45566;ip_ttl=32;" + "mcast_send_buf_size=150000;mcast_recv_buf_size=80000):" + "PING(timeout=2000;num_initial_members=5):" + "DISCARD(up=0.05;excludeitself=true):" + "FD_SOCK:" + "VERIFY_SUSPECT(timeout=1500):" + "pbcast.nakack(gc_lag=50;retransmit_timeout=300,600,1200,2400,4800,9600):" + "UNICAST(timeout=5000):" + "pbcast.stable(desired_avg_gossip=2000):" + "FRAG(frag_size=4096;down_thread=false;up_thread=false):" + "pbcast.gms(join_timeout=5000;join_retry_timeout=2000;" + "shun=false;print_local_addr=true):causal";

25 5. Referencias a JGroups Sitio web: Documentos de interés: Código fuente o compilado (con demostraciones) Manual de uso (html y pdf) Manual del programador (avanzado) Información accesible desde la página de la asignatura

26 Otras plataformas Java para distribución JXTA: protocolos abiertos que permiten comunicarse a cualquier dispositivo en la red Orientado a comunicaciones p2p Permite crear grupos para clasificar a los pares (peers) Adecuado para grupos donde es necesario facilitar la interoperabilidad entre los dispositivos de la red Jini: Federaciones de servicios de red y clientes que se comportan de forma correcta Facilita los cambios en el sistema distribuido permitiendo su capacidad de adaptación Adecuado para grupos que deben ser escalables y flexibles para evolucionar fácilmente

27 Otras plataformas Java para distribución JavaSpaces procesos que cooperan mediante los flujos de objetos que entran y salen de uno o más espacios. Espacio: elemento compartido basado en red que sirve como área de intercambio y de almacenamiento de objetos Adecuado para grupos que necesitan compartir objetos persistentes y con capacidad de búsqueda Web services: no son específicos de Java Adecuado para sistemas con miembros heterogéneos J2EE Modelo cliente/servidor Adecuado para grupos altamente centralizados