Pas de Missatges. El servidor (àrbitre) crea un thread per a cada client, amb la següent lògica.

Transcripción

1 Pas de Missatges 1 Exclusió mútua distribuïda Es vol programar el problema d exclusió mútua distribuït amb control d accés centralitzat en un àrbitre concurrent. L arquitectura i lògica del sistema és tal i com segueix. Hi ha N processos (clients) que volen executar una part de codi propi en exclusió mútua. Per fer-ho el protocol que utilitzen és el següent: out.println("enter");//demanar accés en EM a la zona crítica. in.readline(); //Esperar confirmació del servidor. // ZC //Executar la zona crítica. out.println("exit"); //Avisar al servidor que han finalitzat //la zona crítica. on out és de tipus PrintWriter i in de tipus BufferedReader. El servidor (àrbitre) crea un thread per a cada client, amb la següent lògica. in.readline(); // Esperar petició del client (llegeix "enter") synchronized(mutex) { //EM per autoritzar al client. out.println("ok"); //Autoritza al client. // el Client executa ZC in.readline(); //Esperar que el client //acabi (llegeix "exit"). S ha de fer S ha d implementar aquesta solució. Com es podria fer una traça que permetés comprovar a cada client que està executant la zona crítica realment en exclusió mútua? Solucionar el problema del comptador (memòria compartida) de la pràctica 1.2 suposant aquest entorn. Suposarem que el valor de la variable compartida es passa als clients per pas de missatges. 1

2 2 Semàfor distribuït Una possible implementació d un semàfor distribuït consisteix en fer servir una col lecció de processos Semafor amb identificadors ID=0..N-1, un per a cada procés client que vol accedir al semàfor. Els processos Semafor conformen un anell i es passen (0 1, 1 2,..., N-1 0) el valor del semàfor per aconseguir implementar el mecanisme distribuït. El procés 0 té un comportament lleugerament diferent ja que és l iniciador del sistema. L esquelet de la classe Semafor podria ser el següent: public class Semafor extends Thread { int ID; Socket s_out, s_in; ServerSocket ss; DataOutputStream out; DataInputStream in; boolean solicitud; // Operació P ó V en curs int s; public Semafor(int ID, int init_s) { //ID és l identificador del procés //init_s és el valor inicial del semàfor. public void run() { //El semàfor amb ID=0 es comporta una mica diferent, //però en general, la lògica és la següent: //Repetir indefinidament: //Obtenir el valor del semàfor. //Si hi ha sol licitud d operació, //Avisar i esperar final d operació. //enviar el valor del semàfor (al seg node de l anell). public synchronized void P() { //Avisar que es vol fer una operació. //Esperar permís per continuar. //Si el valor del semàfor val 0 aturar al procés client, //però notem que el valor del semàfor ha de seguir circulant //per l anell de nodes. //Si el valor del semàfor >0 decrementar el valor del semàfor. //Avisar de que ja s ha completat l operació. 2

3 public synchronized void V() { //Avisar que es vol fer una operació. //Esperar permís per continuar. //Incrementar el valor del semàfor. //Avisar de que ja s ha completat l operació. S ha de fer S ha d implementar aquesta solució. Solucionar el problema de memòria compartida de la pràctica 1.2 considerant aquest entorn. Suposarem que la variable compartida està en un altre procés, i que el valor de la variable compartida es passa als clients per pas de missatges. 3 Symetric Socket Es vol fer servir un model simètric de connexions punt a punt amb un thread a cada extrem. Un thread defineix un socket amb la funció Socket connect(string conn name) que retorna un socket de la connexió de nom conn name connectat amb el socket de l altre extrem. Fins que no es connecta, la funció bloqueja el thread. Lògicament, un extrem haura de ser el socket actiu (Socket) i l altre s obtindrà a partir del socket passiu (ServerSocket). Per a la implementació del model es fa servir un thread servidor amb nom SERVERNAME i port SERVERPORT públics que manté un conjunt de parells (conn name, (peername, peerport)) formats per el nom de la connexió i el nom i port del host de l altre extrem (peer). Aquest conjunt és una taula de hash. Si l extrem és el socket passiu, solicita al sistema la obtenció d un port no usat. Aixó es fa passant 0 al constructor ServerSocket i obtenint el port assignat amb getlocalport. També obté el nom de host amb gethostname. Es demana: 1. La programació de connect. in i out són els streams d Input i Output de sock. str és un String local de connect. 2. La programació del Servidor que dialoga amb connect. in i out són els streams d Input i Output de sock. ht és la taula de hash. Peer és la classe formada per el parell (peername, peerport). 3

4 4 Emulador monitors Un monitor actiu utilitza el mecanisme de pas de missatges per emular el funcionament dels monitors convencionals de memòria compartida. En aquest cas el monitor es converteix en un procés més de forma que l entrada a monitor, sortida de monitor i l equivalent al wait() i notify() són el resultat de l intercanvi de missatges entre la resta de processos i el procés monitor. Es demana implementar el problema de productors consumidors, utilitzant un monitor amb aquestes característiques. 5 Buffer de missatges Es vol realitzar un servidor que faci les funcions d un buffer de missatges amb capacitat ilimitada, al qual els clients interaccionen amb pas de missatges. El codi principal del servidor és el següent: public class Server { static Semaphore mutex; static Shared shared; public static void main(string[] args) { int port = Integer.parseInt(args[0]); mutex = new Semaphore(1); shared = new Shared(); try { ServerSocket srv_sock = new ServerSocket(port); while (true) { Socket conn_sock = srv_sock.accept(); new Service(conn_sock).start(); catch (IOException e) { System.out.println(e); class Service extends Thread { BufferedReader input; PrintWriter output; Service(Socket sock) throws IOException { 4

5 input = new BufferedReader( new InputStreamReader( sock.getinputstream() ) ); output=new PrintWriter(sock.getOutputStream(),true); public void run() { try { while (true) { String msg = input.readline(); if (msg == null) break; if (msg.equals("put")) { msg = input.readline(); Server.mutex.P(); Server.shared.process_put(this,msg); Server.mutex.V(); else if (msg.equals("get")) { Server.mutex.P(); Server.shared.process_get(this); Server.mutex.V(); else if (msg.equals("size")) { Server.mutex.P(); Server.shared.process_size(this); Server.mutex.V(); catch (IOException e) { System.out.println(e); Es demana realitzar: 1. El codi de la classe Shared. 2. El codi dels clients, on hi haurà d haver el codi corresponent a l operació de posar un missatge en el buffer i el fragment de codi corresponent a l operació de treure un missatge del buffer. 5

6 6 One lane bridge Per un pont poden circular cotxes, modelats com a threads, en un o altre sentit, però no en ambdos sentits a la vegada. Es programa una solució amb pas de missatges pura amb clients remots, proxies o agents en l extrem servidor i monitor actiu que fa el control d accés. Els clients realitzen l operació enter(id, turn) per solicitar l entrada del cotxe id al pont en sentit turn i exit() per sortir del pont. 7 Trobar el màxim En un entorn distribuït hi ha N processos que es comuniquen per pas de missatges. Cada procés te un identificador diferent, ID (amb valors de 0 a N-1), i un número enter meu val (amb un valor positiu qualsevol). Es vol construir una aplicació per aconseguir que tots els processos puguin conèixer el valor (meu val) més gran. Per fer-ho es considera un anell (virtual), on el procés ID rep el màxim provisional, calculat per el procés ID-1, compara aquest valor amb el seu valor, calcula el màxim dels dos valors i l envia al procés següent, ID+1 mod N. Després d una volta, el primer procés (ID=0) ja rep el màxim. Finalment es fa una segona volta on aquest màxim es passa a tots els processos. 8 Monitor SC Implementar una versió amb pas de missatges i coordinador mono-thread dels Monitors Signal and Continue amb una única variable de condició. Els usuaris del monitor fan servir la classe Helper per accedir al coordinador: public class Helper { private Socket sk; private DataOutputStream out; private DataInputStream in; private void conecta() { sk = new Socket(host_Coordinador, 2000); out = new DataOutputStream(s.getOutputStream()); in = new DataInputStream(s.getInputStream()); private void desconecta() { out.close(); in.close(); sk.close(); public void mon_enter() { 6

7 out.writechar(mon_enter); in.readchar(); des public void mon_exit() { out.writechar(mon_exit); des public void wait() { out.writechar(wait); in.readchar(); des public void notify() { out.writechar(notify); des És demana implementar la classe del coordinador mono-thread. 9 Barreres Implementar una barrera utilitzant pas de missatges. 10 Lamport Es vol implementar l algorisme d exclusió mútua de Lamport (de la panaderia) de forma distribuïda fent servir pas de missatges. Cada node opera amb dos pools de connexions per enviar sol licitud/visti-plau (ack) d entrada a ZC i dos connexions més per rebre les sol licituds/visti-plaus (ack) de la resta de nodes. Per fer la sol licitud d entrada ZC s envia un missatge amb el següent numero de Tanda i l identificador del node a la resta de nodes. Per enviar el vist-i-plau s envia l identificador del propi node. La implementació proposada opera amb 2 Thread a cada node que executen respectivament els mètodes: entrazc()/surtzc() i gestionasolicituds(). La lògica de funcionament és la de l algorisme de Lamport. 7