Puertos (Breve repaso) No existe memoria común Comunicaciones No existe un estado global del sistema Grado de Transparencia Escalables Reconfigurables

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1 CNTENID: TEMA 7: aso de Mensajes con MI Conceptos de rogramación n Distribuida Conceptos de rogramación Distribuida emote Method Invocation (MI) en Java El Nivel de esguardos La esponsable de que Todo Funcione: la interfaz El precompilador rmic Arquitectura Completa de una Aplicación Evoluciones eseñables BIBLIGAFÍA: [Eck02] Eckel, B. iensa en Java. rentice Hall, [Hil00] Hilderink et al. Communicating Threads for Java. Draft. [Vin97] Vinoski, S. CBA: Integrating Diverse IEEE Communications Magazine, vol. 35, nº 2, February, [Gro01] Grosso, W. Java MI. eilly, No existe memoria común Comunicaciones No existe un estado global del sistema Grado de Transparencia Escalables econfigurables 2 Modelos de rogramación n Distribuida Modelo de aso de Mensajes peraciones send y receive Modelo C Stubs de cliente y servidor Visión en Java es MI Modelos de bjetos Distribuidos DCM de Microsoft Jini de Sun CBA de MG 3 Modelo de aso de Mensajes Mecanismo para comunicar y sincronizar entidades concurrentes que no pueden o no quieren compartir memoria Llamadas send y receive Tipología de las llamadas: Bloqueadas-No bloqueadas Almacenadas-No almacenadas (en buffer) Fiables-No Fiables En Unix: ipes con y sin nombre En Java: Sockets: Clases Socket y ServerSocket Canales: CTJ (Communicating Threads for Java) 4 Modelo General uertos (Breve repaso) SLICITUD El protocolo TC (y también UD) utilizan los puertos para hacer llegar los datos de entrada a un proceso concreto que se ejecuta en una máquina CLIENTE SEVID ESUESTA NUCLE ED NUCLE CLIENTE U E T SEVID TC/UD 5 6 1

2 CLIENTE CLIENTE Solicitud de conexión U E T U E T U E T SEVID SEVID UET Modelo emote rocedure Call (C) Mayor nivel de abstracción Llamadas a procedimiento local o remoto indistintamente Necesita de stubs/skeletons ( CULTAMIENT!) egistro del servicio ( de Nombres) En Unix: Biblioteca rpc.h epresentación estándar XD Automatización parcial: especificación-compilador rpcgen En Java: bjetos remotos. Serialización aquete java.rmi Automatización parcial: interfaz-compilador rmic 7 8 Llamando a un procedimiento remoto Introducción del nivel de stubs Espacio del usuario rograma cliente Espacio del usuario rograma servidor func() func(void) //codigo. BJETIVS: 1. Efectuar la llamada como si tuviera carácter local 2. Enmascarar aspectos relativos a comunicaciones 3. Y cómo lograrlo? Efectúan el marshalling/unmarshalling de parámetros. Bloquean al cliente a la espera del resultado. Transparencia de ejecución remota Interface con el nivel de red. TC UD Host local Host remoto 9 10 Esquema C con stubs roceso rograma callrpc rpcreturn Stub del roceso Funciones llamada normal return Stub del Y cómo generar los stubs? De forma manual De forma automática Especificación formal de interfaz Software específico rpcgen (C-unix)/rmic (Java) Servicios de ed Núcleo ED Servicios de ed Núcleo

3 Generación automática de stubs Dinamic Binding Ejecutable C M I L A esguardo Stub Especificación Formal Interface recompilador rpcgen o rmic Ficheros compartidos epresentación de datos esguardo Skeleton Ejecutable C M I L A Especificación Formal Interface Interfaz del servidor+asa create, read delete, write CNECT es. Del SEVID etición de asa del servidor Generador de esguardos ead(f,d) d es. Del CLIENTE Envío de asa Breve Nota sobre C en C Especificación de la interfaz del servidor remoto en un fichero de especificación.x /*rand.x*/ program AND_G version AND_VE void inicia_aleatorio(long)=1; double obtener_aleat(void)=2; =1; =0x ; MI (emote Method Invocation) en Java ermite disponer de objetos distribuidos utilizando Java Un objeto distribuido se ejecuta en una JVM diferente o remota bjetivo: lograr una referencia al objeto remoto que permita utilizarlo como si el objeto se estuviera ejecutando sobre la JVM local Es similar a C, si bien el nivel de abstracción es más alto Se puede generalizar a otros lenguajes utilizando JNI MI pasa los parámetros y valores de retorno utilizando serialización de objetos. Generación autómática de resguardos: $rpcgen rand.x Distribuir y compilar ficheros entre las máquinas implicadas Necesario utilizar representación XD. Biblioteca xdr.h bjeto bjeto JVM JVM C versus MI Llamadas locales vs. Llamadas remotas C Carácter y Estructura de diseño procedimental Es dependiente del lenguaje Utiliza la representación externa de datos XD El uso de punteros requiere el manejo explícito de los mismos N hay movilidad de código MI Carácter y Estructura de diseño orientada a objetos Es dependiente del lenguaje Utiliza la serialización de objetos en Java El uso de referencias a objetos locales y remotos es automático El código es móvil, mediante el uso de bytecodes. 17 Un objeto remoto es aquél que se ejecuta en una JVM diferente, situada potencialmente en un host distinto. MI es la acción de invocar a un método de la interfaz de un objeto remoto. //ejemplo de llamada a método local int dato; dato = Suma (x,y); //ejemplo de llamada a método remoto (no completo) IEjemploMI1 emoto = (IEjemploMI1)Naming.lookup( //sargo:2005/ejemplomi1 ); emoto.suma(x,y); 18 3

4 Arquitectura MI La clase java.rmi.naming Stub eferencia emota Transporte Transporte Skeleton eferencia emota El servidor debe extender emotebject El servidor debe implementar una interfaz diseñada previamente El servidor debe tener como mínimo un constructor (nulo) que lanzará la excepción emoteexception El método main del servidor debe lanzar un gestor de seguridad El método main crea los objetos remotos El compilador de MI (rmic) genera el stub y el skeleton. Los clientes de objetos remotos se comunican con interfaces remotas (diseñadas antes de ) Los objetos remotos son pasados por referencia Los clientes que llaman a métodos remotos deben manejar excepciones. 19 public static void bind(string name, emote obj) public static String[] list(string name) public static emote lookup(string name) public static void rebind(string name, emote obj) public static void unbind(string name) 20 Cómo lograrlo? public interfaz extends emote signaturas métodos Definir Interfaz emota implements Implementar Interfaz emota resultado implements $ rmic.class ref.metodo(param) Implementación de la interfaz new Skeleton Stub referencia a interfaz SEVID JVM JVM lookup Nombre eferencia servicio ref bind ó rebind Implementar Implementar FASES DE DISEÑ MI (1-INTEFACE) Escribir el fichero de la interfaz remota. Debe ser public y extender a emote. Declara todos los métodos que el servidor remoto ofrece, pero N los implementa. Se indica nombre, parámetros y tipo de retorno. Todos los métodos de la interfaz remota lanzan obligatoriamente la excepción emoteexception El propósito de la interface es ocultar la implementación de los aspectos relativos a los métodos remotos. De esta forma, cuando el cliente logra una referencia a un objeto remoto, en realidad obtiene una referencia a una interfaz. Los clientes envían sus mensaje a los métodos de la interfaz 23 EJEML (FICHE DE INTEFAZ) /**Ejemplo del interfaz remoto para implementar un MI Antonio Tomeu *Es un servidor remoto aritmético. */ //se importan las clases del paquete rmi //toda interface remota debe extender la clase emote public interface IEjemploMI1 extends emote //todo metodo de la interfaz remota debe lanzar la //excepcion emoteexception int Suma(int x, int y) throws emoteexception; int esta(int x, int y) throws emoteexception; int roducto(int x, int y) throws emoteexception; float Cociente(int x, int y) throws emoteexception; 24 4

5 FASES DE DISEÑ MI (2-IMLEMENTACIÓN) La implementación del servidor es un fichero que realiza la implementación de la interfaz definida previamente. El servidor debe contener una clase que extienda a Unicasemotebject. Esa misma clase debe implementar a la interfaz remota (implements) Debe tener un constructor que lance emoteexception. El método main debe lanzar un gestor de seguridad. El método main debe crear los objetos remotos deseados. El método main debe registrar al menos unos de los objetos remotos. 25 EJEML (IMLEMENTACIÓN DE INTEFAZ Y SEVID) /**Ejemplo de implementacion del interfaz remoto para un MI Antonio Tomeu */ //se importan los paquetes necesarios import java.rmi.server.*; import java.net.*; //el servidor debe siempre extender a Unicastemotebject //el servidor debe simpre implementar la interfaz remota public class EjemploMI1 extends Unicastemotebject implements IEjemploMI1 26 //aquí viene la implementación de los métodos que se //declararon en la interfaz public int Suma(int x, int y) throws emoteexception return x+y; public int esta(int x, int y) throws emoteexception return x-y; public int roducto(int x, int y) throws emoteexception return x*y; public float Cociente(int x, int y) throws emoteexception if(y == 0) return 1; else return x/y; //a continuacion viene el codigo del servidor. Hemos optado //por incluirlo de manera conjunta, pero podia haber ido en //un fichero aparte. 27 //es necesario que haya un constructor (nulo) como minimo, ya //que debe lanzar emoteexception public EjemploMI1() throws emoteexception //super(); //el metodo main siguiente realiza el registro del servicio public static void main(string[] args) throws Exception //crea e instala un gestor de seguridad que soporte MI. //el usado es distribuido con JDK. tros son posibles. System.setSecurityManager( new MISecurityManager()); //Se crea el objeto remoto. odriamos crear mas si interesa. EjemploMI1 emoto = new EjemploMI1(); //Se registra el objeto en la máquina remota. No hay que dar //nombre de host, y se asume el puerto Naming.bind( ",emoto); System.out.println(" emoto reparado"); 28 FASES DE DISEÑ MI (3- Generando STUB Y SKELETN) Fichero de implementación de Interfaz compilado (Imp.class) $ rmic vcompat EjemploMI1 Compilador de MI $ rmic imp 29 Fichero de stub (Imp_Stub.class) Fichero de skeleton (Imp_Skel.class) Es necesario que en la máquina remota donde se aloje el servidor se sitúen también los ficheros de stub y skeleton. (Cambios a partir de 1.5) Con todo ello disponible, se lanza el servidor llamando a JVM del host remoto, previo registro en un DNS En nuestro caso, el servidor remoto se activó en hercules.uca.es sobre el puerto $ java EjemploMI1 & FASES DE DISEÑ MI (4-EGIST) Método Naming.bind( ",emoto); para registrar el objeto remoto creado requiere que el servidor de nombres esté activo. Dicho servidor se activa con start rmiregistry en Win32 Dicho servidor se activa con rmiregistry & en Unix. Se puede indicar como parámetro el puerto que escucha. Si no se indica, por defecto es el puerto El parámetro puede ser el nombre de un host como en Naming.bind( //sargo.uca.es:2005/",emoto); 30 5

6 FASES DE DISEÑ MI (5-CLIENTE) El objeto cliente procede siempre creando un objeto de interfaz remota. osteriormente efectúa una llamada al método Naming.lookup cuyo parámetro es el nombre y puerto del host remoto junto con el nombre del servidor. Naming.lookup devuelve una referencia que se convierte a una referencia a la interfaz remota. A partir de aquí, a través de esa referencia el programador puede invocar todos los métodos de esa interfaz remota como si fueran referencias a objetos en la JVM local. 31 EJEML (CLIENTE) /**Ejemplo de implementacion de un cliente para MI Antonio Tomeu */ public class EjemploMI1 public static void main(string[] args) throws Exception int a = 10; int b = -10; //Se obtiene una referencia a la interfaz del objeto remoto //SIEME debe convertirse el retorno del metodo Naming.lookup //a un objeto de interfaz remoto IEjemploMI1 efbemoto = (IEjemploMI1)Naming.lookup("//hercules.uca.es/"); //Llamamos a los metodos del interfaz remoto. System.out.println(efbemoto.Suma(a,b)); System.out.println(efbemoto.esta(a,b)); System.out.println(efbemoto.roducto(a,b)); System.out.println(efbemoto.Cociente(a,b)); 32 Distribución de Archivos Interfaz.class Interfaz.class.class.class Implem_Stub.class Implem_Stub.class Implem_Skel.class NTA: A ATI DE jdk 1.2 LAS CLASES DE SKELETN N SN NECESAIAS 33 EJECICI Descargue los ficheros IEjemploMI1.java, EjemploMI1.java y EjemploMI1.java Siga el guión auxiliar de prácticas (ver bloque del tema actual) y desarrolle la arquitectura en local Distribuya ahora la aplicación con un compañero Escriba una interfaz de operaciones para números complejos, utilizando tipos primitivos, llamada IComplejo.java Impleméntela en Complejo.java Escriba código de servidor y cliente que hagan uso de la misma. Guárdelos en ServerComplejo.java y ClientComplejo.java Distribuya nuevamente la aplicación 34 Acuerden una interfaz llamada interfaz_grupo_x.java Un miembro del grupo escribirá el cliente_grupo_java y el otro el servidor_grupo_x.java de manera independiente. Una vez hecho, lancen la arquitectura rmi. Suban el Espacio de los alumnos un fichero rmi_grupo_x.rar que contegan los tres ficheros. EVLUCINES ESEÑABLES A partir del jdk 1.2 la implementación de MI no necesita skeletons (con ese nombre tenían poco futuro). El stub estará en ambos lados. ecompile los ejemplos anteriores sin el flag vcompat A partir del jdk 1.5 se incorpora Generación Dinámica de esguardos

7 EJECICIS MI: CAACTEÍSTICAS AVANZADAS ruebe los ejemplos anteriores sin skeleton No obstante, necesita el servidor algo a pesar de todo? Serialización de bjetos Gestión de la Seguridad: policytool Callback de Descarga Dinámica de Clases SEIALIZACIÓN: La interfaz Serializable Serializar un objeto es convertirlo en una cadena de bits, posteriormente restaurada en el objeto original Es útil para enviar objetos complejos en MI Tipos primitivos se serializan autómaticamente Clases contenedoras también bjetos complejos deben implementar la interfaz Serializable (es un flag) para poder ser serializados Ejemplo con serialización de una clase import java.io.*; import java.util.*; public class cuentabanca implements Serializable int ccc; float saldo; String Titular; public cuentabanca(int codigo, float deposito, String nombre) ccc = codigo; saldo = deposito; Titular = nombre; public String tostring() return("codigo = "+ccc+" saldo= "+saldo+" titular= "+Titular); Interfaz import java.io.*; public interface intefaz extends emote boolean deposito(int codigo, float cantidad) throws emoteexception; boolean reintegro(int codigo, float cantidad) throws emoteexception; String nomtit(int codigo) throws emoteexception; int codtit(string nom) throws emoteexception; /aquí la serializacion es necesaria*/ cuentabanca [] listado() throws emoteexception; 41 Ejemplo completo con serialización (1/4) public class Arbol implements java.io.serializable //convierte a la clase en serializable public Arbol izq; public Arbol der; public int id; public int nivel; private static int cont = 0; public Arbol(int l) id = cont++; nivel = l; if (l > 0) izq = new Arbol(l-1); der = new Arbol(l-1); 42 7

8 Ejemplo completo con serialización (2/4) //interfaz que transfiere al servidor una instancia de la clase serializable Arbol.java public interface IArbol extends emote public void Listado_emoto (Arbol t, int n) throws emoteexception; 43 Ejemplo completo con serialización (3/4) import java.rmi.server.*; public class Serv_arbol extends Unicastemotebject implements IArbol public Serv_arbol()throws emoteexception super(); public void Listado_emoto (Arbol t, int n) throws emoteexception for (int i = 0; i < t.nivel; i++) System.out.print(" "); System.out.println("nodo " + t.id); if (t.nivel <= n && t.izq!= null) Listado_emoto(t.izq, n); if (t.nivel <= n && t.der!= null) Listado_emoto(t.der, n); public static void main(string[] args) throws Exception Serv_arbol emoto = new Serv_arbol(); Naming.bind("", emoto); System.out.println(" emoto reparado"); 44 Ejemplo completo con serialización (4/4) Ejecución del ejemplo en modo local public class Client_arbol public static void main(string[] args) throws Exception int niveles = 3; Arbol arb = new Arbol (niveles); //se crea un objeto serializable IArbol efbemoto = (IArbol)Naming.lookup("//localhost/"); efbemoto.listado_emoto (arb, niveles); //transfiere al objeto //servidor un objeto Arbol //serializado EJECICIS Descargue los ficheros contenidos en la subcarpeta Serializacion (carpeta de códigos del tema), compile y pruebe Haga lo propio distribuyendo la aplicación con un compañero 47 Gestionando la seguridad: policytool Java tiene en cuenta la seguridad System.setSecurityManager(new MISecurityManager()); Se ajusta la seguridad: Construyendo un objeto SecurityManager Llamando al método setsecuritymanager (clase System) Clase MISecurityManager rogramador ajusta la seguridad mediante la clase olicy olicy.getolicy() permite conocer la seguridad actual. olicy.setolicy() permite fijar nueva política. Seguridad reside en fichero específico. Java2 incorpora una herramienta visual: policytool 48 8

9 CallBack de Ajuste de la política de seguridad Crearlas con policytool: ejemplo de fichero.policy /* AUTMATICALLY GENEATED N Fri May 28 19:23:13 CEST 2004*/ /* D NT EDIT */ grant permission java.net.socketermission "*: ", "connect,accept, listen, accept, connect, listen, resolve"; permission java.net.socketermission "*:80", "connect, accept"; permission java.security.allermission; ; Activarlas Ejecutar ajustando la política con Java Djava.security=fichero.policy servidor cliente bien crear objeto MISecurityManager y ajustar SetSecurityManager sobre el objeto creado Si servidor de MI debe notificar eventos a clientes, la arquitectura es inapropiada La alternativa estándar es el sondeo (polling) Donde cliente: Iservidor efemota= (I) Naming.lookup (UL); while (!(ef.emota.evento.esperado())) MI con olling: Ejemplo de interfaz MI con olling: Ejemplo de servidor import java.rmi.server.*; public interface ejemploolling extends emote public void datoinc() throws emoteexception; public boolean igualdiez() throws emoteexception; //metodo para realizar el sondeo continuo sobre el servidor public class servolling extends Unicastemotebject implements ejemploolling private static int dato = 0; public void datoinc() throws emoteexception dato++; System.out.println(dato); public boolean igualdiez() throws emoteexception //metodo para recibir el sondeo return (dato==10); public servolling() throws emoteexception public static void main(string[] args) throws Exception servolling contemoto = new servolling(); Naming.bind("_olling", contemoto); System.out.println(" emoto reparado"); MI con olling: Ejemplo de cliente public class clientolling public static void main(string[] args) throws Exception ejemploolling efbemoto = (ejemploolling)naming.lookup("//localhost/_olling"); while(!efbemoto.igualdiez()) //lazo de sondeo continuo al sevidor System.out.println("Incremento remoto del contador"); efbemoto.datoinc(); System.out.print("El contador remoto llego a diez y se sale..."); Características del CallBack s interesados se registran en un objeto servidor para que les sea notificado un evento Cuando el evento se produce, el objeto servidor notifica al cliente su ocurrencia Qué necesitamos para que funcione?

10 Arquitectura MI para CallBack Conclusiones Hay que duplicar la arquitectura Se requieren dos interfaces Habrá dos niveles de stubs (Stub+Skel) y (Stub+Skel) Es necesario proveer en el servidor medios para que los clientes registren sus peticiones de callback EJECICIS Lea el guión de callback de cliente Compile y active el código ejemplo de callback que figura en la subcarpeta callback de la carpeta codigos rmi (utilice stubs y skeletons) Haga lo propio con subcarpeta callback_simpel Distribuya la aplicación con su compañero de grupo 57 Descarga Dinámica de Clases ermite cambios libres en el servidor Elimina la necesidad de distribuir (resguardos) si los hay y nuevas clases Dinámicamente, el cliente descarga todas las clases que necesita para desarrollar una MI válida Mediante HTT o incluso FT 58 (2) solicita interfaz vía Naming.lookup egistro de MI (1) registra el par (bjeto, nombre) HTT para Descarga Dinámica de MI (5) http devuelve la clase de stub (3)egistro ofrece una referencia remota (4) solicita la clase de stub mediante el codebase Localización UL http host MI server.codebase= 59 Mini-servidor de HTT de Sun Clases ClassServer y ClassFileServer Se compilan conjuntamente java ClassFileServer 8080 /rmi/clases HTT estándar Apache tros 60 10

11 Novedades a partir de jdk 1.5 Ejemplo del Básico de Sun activo en Windows Colocar esguardos y clases para carga dinámica en /java/rmi Ajustar la propiedad java.rmi.server.codebase Soporta Generación Dinámica de esguardos rescinde del generador rmic ruebe ahora los ejemplos anteriores sin pasar por la etapa de generación de resguardos (rmic) qué observa?