Implementation of Middleware: RPC & RMI Overview

1. Projeto e Implementação de Middleware Aquiles Burlamaqui Luiz Eduardo

2. RPC & RMI • Agenda • Motivação • História • Objetivo • Elementos • Passo a Passo

3. Chamada de Procedimentos Remotos (RPC) • Motivação: • Dificuldade em programar para Ambientes distribuídos • Desvantagem do socket • Foco na aplicação

4. RPC • História • 1976 – Descrito na RFC 707 • 1981 – Uso Comercial Xerox • Sun’s RPC para Unix(ONC RPC) – base para o Sun NFS • DCE/RPC para Unix, usada pela OSF • Microsoft RPC adota o DCE/RPC

5. Chamada de Procedimentos Remotos (RPC) • Objetivo • Tornar fácil a implementação de aplicações distribuídas • Permitir chamada de procedimento remoto como se fosse local

6. Visão geral • Um processo A chama um procedimento p de um processo B, entrando em estado de espera • O processo B passa a executar o procedimento p, e ao seu término faz um reply para o processo A • O processo A volta à sua execução normal após ter recebido o reply

7. Transmissão de dados • Dados em programas são estruturados enquanto que mensagens carregam informação sequencial: » Linearização/Restauração de dados • Heterogeneidade na representação de dados em computadores: » Uso de um formato externo comum » Inclusão de uma identificação de arquitetura na mensagem

8. Marshalling/Unmarshalling • Marshalling: • Linearização de uma coleção de itens de dados estruturados • Tradução dos dados em formato externo • Unmarshalling: • Tradução do formato externo para o local • Restauração dos itens de dados de acordo com sua estrutura

9. RPC – Como? • Esconde o código das chamadas a rede em procedimentos chamados stubs. • Stubs – procedimentos que contem código de chamadas de rede • Esconde detalhes como socket. • XDR ( External Data Representation ) – padrão IETF, RFC 4506 • RPCGEN é uma ferramenta utilizada para gerar os stubs.

10. Passo a Passo RPC Criar aplicação convencional Dividir o programa em duas partes Criar uma especificação rpcgen Executar o rpcgen Criar servidor Criar cliente Compilar cliente Compilar servidor Executar servidor e cliente

11. RPCGEN

12. RPC Número do procedimento Versão Número do programa Rpcgen IDL

13. Chamadas e mensagens em RPC

14. Portmapper

15. Portmapper

16. Funções dos Stubs • Client stub • intercepta a chamada • empacota os parâmetros (marshalling) • envia mensagem de request ao servidor • Server stub • recebe a mensagem de request • desempacota os parâmetros (unmarshalling) • chama o procedimento, passando os parâmetros • empacota o resultado • envia mensagem de reply ao cliente • Client stub • recebe a mensagem de reply • desempacota o resultado • passa o resultado para o cliente

17. Chamadas e mensagens em RPC Máquina do Cliente Máquina do Servidor 2 4 1 empacota parâmetros 5 desempacota parâmetros 0 6 cliente servidor desempacota resultados empacota resultados 7 11 10 8 Kernel Kernel 3 transporte de mensagens via rede 9

18. Falhas em RPC • O cliente não é capaz de localizar o servidor • A mensagem de request do cliente para o servidor é perdida • A mensagem de reply do servidor para o cliente é perdida • O servidor pára após ter recebido a mensagem de request • O cliente pára após ter enviado a mensagem de request

19. RPC – Cliente não consegue localizar o servidor • Causas • Servidor está fora do ar • Cliente está usando versão antiga do servidor • Soluções • Variáveis com código de retorno indicando erro • Exceções

20. RPC – Perda das Mensagens de Solicitação • Causa • Problema na rede • Soluções • Temporização para chegada da resposta ou mensagem de reconhecimento • Tempo expira – retransmissão da mensagem

21. Perda das mensagens de resposta • Causa • Perda da solicitação • Perda da resposta • Servidor • Soluções • Fácil de tratar quando a operação é idempotente • Atribuir número sequencial as solicitações

22. RPC • Uma maneira de fazer comunicação em sistemas distribuídos de uma forma transparente. • Proposta por Birrel e Nelson em 1984. • Birrell & Nelson 1984: A. D. Birrell and B. J. Nelson. ``Implementing remote procedure calls.'' ACM Transactions on Computer Systems, 2(1):39-59 • Um procedimento numa máquina A chama um procedimento numa máquina B. • Para o programador, tudo se parece como se os dois procedimentos fizessem parte do mesmo programa.

23. RPC • O sistema (middleware) se encarrega da comunicação entre as máquinas. • Implementação popular: Sun rpcgen desenvolvido no final dos anos 80. • Desenvolvimentos da idéia de RPC: • CORBA • Java RMI • DCOM

24. RMI • Motivação • Problemas com o RPC • Necessidade de aprender uma linguagem IDL • Suporte limitado para tipos de dados • Fortalecimento das linguagens Orientadas a Objetos

25. RMI API Java que permite a execução de chamadas remotas no estilo RPC Permite objetos Java invocar transparentemente métodos de outros objetos (que podem estar em máquinas diferentes – objetos remotos) Java RMI libera o programador de tratar de detalhes como endereçamento e codificação/ decodificação de mensagens

26. Localização de Objetos Seria impraticável se para cada invocação de método remoto fosse necessário incluir o par (máquina,porta) para identificar onde se encontra o objeto que contém o método RMI oferece um Serviço de Nomes (RMI Registry) que oferece informações sobre a localização de objetos remotos. rmiregistry executa em um endereço bem conhecido.

27. RMI Registry ref_obj Naming.lookup(“rmi://natalnet.br/servobjA”) RMI Registry Naming.bind(“servobjA”, ref_obj); ref_obj:metodo() Servidor

28. RMI • O modelo RMI: • O servidor define objetos que o cliente pode usar remotamente • Os clientes podem invocar métodos nesse objeto remoto como se ele estivesse executando localmente. • RMI esconde o mecanismo subjacente de transporte, via rede, de argumentos dos métodos e valores de retorno.

29. RMI • Definir uma interface que declara os métodos remotos • O programa servidor • deve incluir uma class que implementa essa interface. • deve criar um objeto remoto e registrá-lo no serviço de nomes (rmi register) • O programa cliente • deve perguntar ao serviço de nomes pela referência do objeto remoto.– deve invocar o método sobre o objeto remoto

30. RMI • Interface • Similar a classe • Não há implementação, apenas declaração de métodos • Tudo é público • É uma API que pode ser implementada por uma classe

31. RMI • Servidor • A interface definida pelo servidor deve declarar que os métodos da interface serão invocados por clientes remotos • A interface deve estender a interface Java Remote que o pacote java.rmi oferece

32. RMI • Criar uma classe que implementa a interface. A classe deve estender UnicastRemoteObject • O código main() deve: • Criar um objeto remoto • Registrar esse objeto no serviço de Nomes • A classe precisa definir um construtor para RemoteException ! • A classe será usada pelo compilador rmic paracriar o código do stub e do skeleton.

33. RMI – Servidor

34. RMI - Cliente

35. RMI Uma aplicação RMI distribuída usa o "rmiregistry" para obter uma referência ao objeto remoto.

36. RMI – Passo a Passo • Defina a interface do servidor (estendendo a interface java.rmi.remote) • Escreva o código do servidor que implementa a interface (herdando da classe java.rmi.UnicastRemoteObject) • Compile o servidor • Use o compilador javac para produzir o arquivo .class • Execute o compilador rmic para obter o stub e skeleton • Execute o programa servidor (o rmiregister tem de estar executando antes) • Execute o cliente

37. Exercício • 1) Construir dois exemplos simples que utilizem cada uma das tecnologias vistas em aula(RPC e RMI) • Com base na experiência adquirida fazer um comparativo entre eles.

38. Referencias http://en.wikipedia.org/wiki/Remote_procedure_call http://www.dimap.ufrn.br/~thais/ www.ppgia.pucpr.br/~alcides www.cin.ufpe.br/~if677 virtual01.lncc.br/~licht http://www.cs.cf.ac.uk/Dave/C/node33.html