1 / 46

Sisteme distribuite

Sisteme distribuite. Continutul capitolului: Stiluri arhitecturale pentru aplicatii distribuite Tipare utilizate in realizarea infrastructurii pentru sisteme distribuite: Client-Dispatcher-Server Forwarder-Receiver Remote Proxy Broker

vidar
Download Presentation

Sisteme distribuite

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Sisteme distribuite • Continutul capitolului: • Stiluri arhitecturale pentru aplicatii distribuite • Tipare utilizate in realizarea infrastructurii pentru sisteme distribuite: • Client-Dispatcher-Server • Forwarder-Receiver • Remote Proxy • Broker • Exemple de tehnologii de middleware care implementeaza tiparul Broker: Java RMI, CORBA, .NET Remoting

  2. Arhitecturi de aplicatii distribuite • Client-Server: • Servicii distribuite, furnizate de Servere, care sunt utilizate de Clienti • Clientii sunt diferiti de Servere • Exemplu: Biblioteca online de multimedia • N-Tiers: • Combinatie intre Layered si Client-Server • Cazul tipic: 3-Tiers: • Exemplu: Internet banking • Peer-to-Peer: • Toti participantii sunt egali • Fiecare Peer furnizeaza unele servicii si utilizeaza alte servicii • Variante: p2p semicentralizat • Exemplu: Sistem de peer to peer filesharing

  3. Exemplu Client-Server Client 1 Client 2 Client 3 Client 4 Internet Catalogue V ideo Pictur e W eb serv er serv er serv er serv er Dig itis ed Film clip Library Film and photo g r a phs files ca talo gue photo info. [Sommerville]

  4. Exemplu 3-Tiers Presentation Layer Application Processing Layer Data Management Layer Client HTTP interaction Database server Web server Client SQL query Customer Account service S QL account provision database Client Client [Sommerville]

  5. Suport pentru aplicatii distribuite • Middleware: • Infrastructura care suporta realizarea aplicatiilor distribuite • De obicei realizata de software “off-the-shelf” • Incercari de standardizare: CORBA [POSA2]

  6. Calitati dorite ale sistemelor distribuite: Separation of concerns: logica aplicatiei sa fie separata de aspectele legate de realizarea comunicatiei la distanta => “cineva” trebuie sa rezolve stabilirea canalului de comunicatie si eventualele transformari ale formatului datelor Location independence: interactiunile client-server sa se desfasoare la fel, independent de locatia serverului => “cineva” trebuie sa rezolve localizarea serverului Location transparence: interactiunea unui client cu un server la distanta sa aiba loc in mod similar cu un server local => “cineva” trebuie sa rezolve aducerea unei referinte la un obiect aflat la distanta Tipare arhitecturale pentru sisteme distribuite: Broker Utilizeaza si integreaza tiparele: Forwarder-Receiver Client-Dispatcher-Server Remote Proxy Rolul middleware

  7. Client-Dispatcher-Server Tiparul Client-Dispatcher-Server introduce o componenta intermediara = Dispatcher intre componentele clienti si servere. Rolul unui Dispatcher este de a realiza transparenta locatiei serverelor prin intermediul unui Naming Service si de a ascunde detaliile stabilirii legaturii (la distanta) intre clienti si servere. • Exemplu: Sistemul “Achilles” de regasire a informatiilor stiintifice • Furnizorii de informatii sunt atat locali cat si la distanta • Accesarea unui furnizor de informatii se face specificand locatia acestuia si serviciul solicitat: • de exemplu: Client trimite la serverul “NASA/HUBBLE_TELESCOPE”, un mesaj cu continutul “HUBBLE_DOC_RECEIVE, ANDROMEDA.JPG”

  8. Exemplu Client-Dispatcher-Server • Clientul nu trebuie sa cunoasca locatia serverelor pe care le foloseste • Dispatcher: furnizeaza un Naming Service • Codul care implementeaza functionalitatea clientului trebuie sa fie separat de codul care realizeaza conexiunea cu serverul • Dispatcher: realizeaza stabilirea legaturii de comunicatie intre Client si Server [POSA]-Fig/P.323

  9. Structura Client-Dispatcher-Server [POSA]-Fig/P. 325

  10. Structura Client-Dispatcher-Server [POSA]-Fig/P. 326

  11. Scenariu Client-Dispatcher-Server [POSA]-Fig/P.327

  12. Pasi de definire a unei arhitecturi Client-Dispatcher-Server • Separarea componentelor in clienti si servere • Stabilirea mecanismelor de comunicare necesare • In functie de “distanta” intre clienti si servere: • In acelasi spatiu de nume • Pe aceeasi masina • In retea • Specificarea protocoalelor de interactiune intre componente: • Protocol: specifica • o secventa ordonata de activitati necesare pentru initializarea si pastrarea canalului de comunicatie • Structura mesajelor/datelor care se pot transmite • CDProtocol • DSProtocol • CSProtocol • Numirea serverelor • Proiectarea si implementarea Dispatcher • Implementarea protocoalelor de interactiune • Gestiunea canalelor de comunicatie daca reprezinta o resursa limitata (de ex – numarul de socket-uri ce se pot deschide) • Performanta: N Clienti, N Servere, 1 Dispatcher ! => multithreading in implementarea Dispatcher • Implementarea Clientilor si Serverelor

  13. Varianta: Client-Dispatcher-Service • Clientii adreseaza Servicii si nu Servere • Dispatcher-ul gaseste in repository-ul sau un server care furnizeaza respectivul serviciu (Pot fi mai multe servere care furnizeaza acel serviciu) • Exemplu: urmatorul exemplu simplu ilustreaza realizarea unui asemenea Naming Service, pentru un sistem simplificat in care Dispatcher, Clientii si Services ruleaza toti in acelasi spatiu de nume • Cod complet -> vezi ClientDispatcherServer.jsl

  14. Exemplu: Implementare Dispatcher class Dispatcher { Hashtable registry = new Hashtable(); Random rnd = new Random(12345); public void register(String svc, Service obj) { Vector v = (Vector)registry.get(svc); if (v == null) { v = new Vector(); registry.put(svc, v); } v.addElement(obj); } public Service locate(String svc) throws NotFound { Vector v = (Vector)registry.get(svc); if (v == null) throw new NotFound(); if (v.size() == 0) throw new NotFound(); int i = rnd.nextInt() % v.size(); return (Service)v.elementAt(i); } }

  15. Exemplu: Implementare Service abstract class Service { String nameOfService; String nameOfServer; public Service(String svc, String srv) { nameOfService = svc; nameOfServer = srv; CDS.disp.register(nameOfService, this); } abstract public void service(); } class PrintService extends Service { public PrintService(String svc, String srv) { super(svc, srv); } public void service() { System.out.println("Service " + nameOfService + " by " + nameOfServer); } } Presupune cazul particular in care D-S sunt in acelasi spatiu de nume, caz in care D poate fi realizat de un Singleton. Altfel protocolul S-D este mai complicat de implementat (D va trebui sa existe ca serviciu care ruleaza la o adresa prestabilita si cunoscuta de toate partile)

  16. Exemplu: Implementare Client Presupune cazul particular in care C-D sunt in acelasi spatiu de nume, caz in care D poate fi realizat de un Singleton. class Client { public void doTask() { Service s; try { s = CDS.disp.locate("printSvc"); s.service(); } catch (NotFound n) { System.out.println("Service not available"); } try { s = CDS.disp.locate("printSvc"); s.service(); } catch (NotFound n) { System.out.println("Service not available"); } try { s = CDS.disp.locate("drawSvc"); s.service(); } catch (NotFound n) { System.out.println("Service not available"); } } } Presupune cazul particular in care C-S ruleaza in acelasi spatiu de nume

  17. Exemplu:Inregistrare servicii, client public class CDS { public static Dispatcher disp = new Dispatcher(); public static void main(String[] args){ Service s1 = new PrintService("printSvc", "srv1"); Service s2 = new PrintService("printSvc", "srv2"); Client client = new Client(); client.doTask(); } }

  18. Proprietati ale tiparului Client-Dispatcher-Server • Avantaje: • Exchangeability of servers • Location and migration transparency • Re-configuration • Fault-tolerance • Atentionari: • Lower efficiency: performanta este determinata de overhead-ul introdus de dispatcher (1 singur Dispatcher la N Clienti si M Servere) • Localizarea serverelor • Inregistrarea serverelor • Stabilirea conexiunilor • Nu incapsuleaza detaliile infrastructurii de comunicatie (vezi pe diagrama de colaborari cate operatii diferite traverseaza limitele proceselor !) => e nevoie de alt pattern mai bun din acest punct de vedere: Forwarder-Receiver

  19. Forwarder-Receiver Tiparul Forwarder-Receiver realizeaza transparenta comunicatiilor inter-procese pentru sisteme care interactioneaza dupa un model peer-to-peer. Tiparul introduce elementele Forwarder si Receiver pentru a decupla functionalitatea fiecarui peer de mecanismul de comunicare utilizat. Peer1 Peer2 How are you ? I am alive !

  20. class Peer1 extends Thread{ Receiver r; Forwarder f; public void run(){ f = new Forwarder("Peer1"); Message msg = new Message ("Peer1", "How are you"); f.sendMsg("Peer2", msg); Message result = null; r = new Receiver("Peer1"); result = r.receiveMsg(); System.out.println("Peer1 receptionat mesaj " + result.data + " de la " + result.sender); } } class Peer2 extends Thread{ Receiver r; Forwarder f; public void run(){ Message result = null; r = new Receiver("Peer2"); result = r.receiveMsg(); System.out.println("Peer2 receptionat mesaj "+result.data+" de la "+result.sender); f = new Forwarder("Peer2"); Message msg = new Message ("Peer2", "I am alive"); f.sendMsg(result.sender, msg); } } Exemplu Forwarder-Receiver Problema: • Un Peer nu trebuie sa cunoasca mecanismul de comunicare intre procese utilizat la baza • Solutia trebuie sa permita schimbarea mecanismului de comunicare, fara a afecta functionalitatea Peers • Fiecare Peer cunoaste doar numele altui Peer cu care comunica

  21. Structura Forwarder Receiver [POSA]-Fig/P.310

  22. Structura Forwarder-Receiver [POSA]-Fig/P.311

  23. Scenariu Forwarder-Receiver [POSA]-Fig/P.312

  24. Exemplu implementare Peer1 deliver ( marshal ( How are you ) unmarshal ) receive Peer2 F R receive ( unmarshal ( I am alive ) marshal ) deliver R F Registry Config.db “Peer1”: adresa … “Peer2”: adresa …

  25. Pasi implementare tipar Forwarder-Receiver • Specificarea maparii nume – adrese • Specificarea protocolului de comunicatie intre peers si intre Peers si Forwarders/Receivers: sendMsg, receiveMsg • Alegerea mecanismului de comunicatie • Implementare Forwarder: deliver, marshal • Implementare Receiver: receive, unmarshal • Implementare Peers • Implementare configuratie de start

  26. class Entry{ private String destinationId; private int portNr; public Entry(String theDest, int thePort) { destinationId = theDest; portNr = thePort; } public String dest(){ return destinationId; } public int port(){ return portNr; } } public class Registry { private Hashtable hTable = new Hashtable(); private static Registry _instance=null; private Registry(){} public static Registry instance() { if (_instance==null) _instance=new Registry(); return _instance; } public void put(String theKey, Entry theEntry) { hTable.put(theKey, theEntry); } public Entry get(String aKey) { return (Entry)hTable.get(aKey); } } Pas1: Specificarea maparii nume-adrese theDest, thePort: adresa IP+nr port theKey: numele sub care este cunoscut serviciul ( de exemplu Peer1, Peer2)

  27. class Message { public String sender; public String data; public Message(String theSender, String rawData) { sender = theSender; data = rawData; } } class Forwarder { … public void sendMsg(String theDest, Message theMsg) { deliver(theDest, marshal(theMsg)); } } class Receiver { … public Message receiveMsg() { return unmarshal(receive()); } } Pas2: Specificarea protocolului de comunicatie pentru Peers

  28. class Forwarder{ private Socket s; private OutputStream oStr; … private void deliver(String theDest, byte[] data){ try{ Entry entry = Registry.instance().get(theDest); if (entry == null){ System.out.println(“Dest unknown"); return; } s = new Socket(entry.dest(), entry.port()); oStr = s.getOutputStream(); oStr.write(data); oStr.flush(); oStr.close(); }catch (IOException e) { System.out.println("IOE forwarder"); } } } … } class Receiver{ private ServerSocket srvS; private Socket s; private InputStream iStr; … private byte[] receive(){ int val; byte buffer[] = null; try{ Entry entry = Registry.instance().get(myName); srvS = new ServerSocket(entry.port(), 1000); s = srvS.accept(); iStr = s.getInputStream(); val=iStr.read(); buffer=new byte[val]; iStr.read(buffer); iStr.close(); s.close(); srvS.close(); }catch (IOException e) { System.out.println("IOE receiver"); } return buffer; } … } Pas3: Alegerea protocolului de comunicatie

  29. Pas4: Implementare Forwarder/Receiver class Forwarder{ … private byte[] marshal(Message theMsg){ String m = " "+theMsg.sender + ":" + theMsg.data; byte b[]=new byte[ m.get_Length()]; b = m.getBytes(); b[0]=(byte)m.get_Length(); return b; } … } class Receiver{ … private Message unmarshal(byte[] anArray){ String msg=new String(anArray); String sender = msg.substring(1, msg.IndexOf(':')); String m = msg.substring(msg.IndexOf(':')+1, msg.get_Length()); return new Message(sender, m); } … }

  30. Pas 5: Realizare configuratie de start Adresele date ca exemplu reprezinta cazul particular in care componentele comunicante sunt pe acelasi calculator – localhost – identificat prin adresa IP de loopback 127.0.0.1 class Configuration { public Configuration(){ Entry entry=new Entry("127.0.0.1", 1111); Registry.instance().put("Peer2", entry); entry=new Entry("127.0.0.1", 2222); Registry.instance().put("Peer1", entry); } } public class P1 { public static void main(String args[]) { new Configuration(); Peer1 p1=new Peer1(); p1.start(); } } public class P2 { public static void main(String args[]) { new Configuration(); Peer2 p2=new Peer2(); p2.start(); } }

  31. Proprietati ale tiparului Forwarder-Receiver • Avantaje: • Comunicare eficienta inter-procese • Incapsulare a facilitatilor de comunicare inter-procese • Atentionari: • Nu suporta reconfigurarea flexibila a componentelor => combinatie cu dispatcher

  32. Remote Proxy Tiparul Proxy permite clientilor unei componente sa comunice cu un “reprezentant” al acesteia, in loc de a comunica cu originalul. Remote Proxy: permite clientilor unei componente la distanta sa un acces transparent la aceasta, ascunzand clientilor aspectele ce tin de adresarea si comunicarea la distanta

  33. Structura generala Proxy [POSA]-Fig/P.

  34. Scenariul general Proxy Remote Proxy: pre si postprocesarea este facuta in combinatie cu tiparul Forwarder-Receiver marshal, deliver unmarshal, receive [POSA]-Fig/P.

  35. Broker Tiparul Broker structureaza sisteme distribuite constand din componente decuplate care interactioneaza prin invocarea de servicii la distanta. Broker-ul realizeaza coordonarea comunicarii si ascunderea detaliilor comunicarii fata de componentele implicate. Client1 Client2 Server2 Server1 Object X Object Y Invoke foo on Object X Invoke bar on Object Y foo bar Broker

  36. Broker vs Forwarder-Receiver • Ambele tipare realizeaza coordonarea comunicarii si ascunderea detaliilor comunicarii fata de componentele implicate • Forwarder-Receiver: comunicarea are loc prin mesaje al caror format este stabilit si cunoscut de componentele Peer care participa • Broker: componentele interactioneaza prin invocare de servicii la distanta (invocare de operatii exportate de o interfata), in mod transparent fata de locatia componentelor. • Realizarea tiparului Broker presupune integrarea unui tipar Remote Proxy cu tiparul Forwarder-Receiver

  37. [POSA]-Fig/P. 103-105

  38. Broker [POSA]-Fig/P.107

  39. Serverul se inregistreaza la Broker [POSA]-Fig/P.108

  40. Brokerul rezolva o cerere Client-Server [POSA]-Fig/P.109

  41. Variante de Broker • Indirect Broker: • realizeaza o comunicatie indirecta intre client si server: orice comunicatie intre client si server este transmisa prin intermediul Broker-ului • Corespunde cu varianta prezentata in scenariul general din diagrama de colaborari anterioara • Direct Broker: • Clientul poate comunica direct cu Server-ul, dupa ce conexiunea a fost realizata prin intermediul Broker => creste eficienta comunicatiei • Operatiile descrise in diagrama anterioara raman valabile ca principiu si secventa dar sunt rearondate intre Proxy-uri si Broker: Proxy-urile vor prelua operatiile forward_request si forward_response de la Broker

  42. Interactiunea intre diferiti Brokeri [POSA]-Fig/P.110

  43. Implementari de referinta ale arhitecturii Broker Middleware care implementeaza tiparul Broker: • CORBA: Common Object Request Broker Architecture. Arhitectura de referinta elaborata de OMG (Object Management Group) • Diverse implementari, comerciale sau open • RMI: Java Remote Method Invocation - Sun • .NET Remoting - Microsoft

  44. Arhitectura RMI Server Client implements Remote Interface Remote Object uses implements Stub (ClientSide Proxy) Skeleton (ServerSide Proxy) Remote Reference Layer Transport Layer

  45. Arhitectura CORBA Server Client Remote Interface IDL Remote Object Dynamic Invocation Interface IDL Stub (ClientSide Proxy) IDL Skeleton (ServerSide Proxy) Object Adapter ORB Interface Implem Repository Interface Repository ORB (Object Request Broker)

  46. .NET Remoting Architecture Server Client Remote Interface Remote Object TransparentProxy RealProxy Remoting system Remoting system Channel

More Related