Laurea in Informatica. "Programmazione Distribuita" - Prof. Scarano. A.A Università di Salerno 1. Organizzazione della lezione

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1 12. Invocazione di Metodi Remoti Vittorio Corso di Programmazione Distribuita Laurea di I livello in Informatica Università degli Studi di Salerno Organizzazione della lezione Modelli di programmazione: RPC e RMI Trasparenza: un dibattito Un esempio di implementazione di invocazione remota 2 Organizzazione della lezione Modelli di programmazione: RPC e RMI Trasparenza: un dibattito Un esempio di implementazione di invocazione remota Modelli di programmazione per il calcolo distribuito Chiamata a procedura remote (Remote Procedure Call) Derivato dalla programmazione procedurare Invocazione di metodi remoti (Remote Method Invocation) Derivato dalla programmazione orientata ad oggetti Programmazione basata su eventi Notifica di eventi che siano originati in remoto 3 4 Interfacce Interface Definition Language Definizione delle possibili interazioni con un modulo del programma verso gli altri moduli Siano essi oggetti oppure procedure Specifica variabili e procedure accessibili Service interface (RPC) In client-server, specifica tipi di input/output Remote interface (RMI) Metodi e argomenti Differenza: oggetti come parametri Servono per la specifica della interfaccia Possibile un inserimento all interno del linguaggio Come con Java Remote Method Invocation Oppure piattaforma neutrale rispetto ai linguaggi IDL di Corba IDL per RPC in OSF Distributed Computing Environment DCOM IDL 5 6 A.A Università di Salerno 1

2 Oggetti Distribuiti (1) Modello client-server Interazione chiamando metodi dal client verso un server che gestisce le chiamate di metodo per l oggetto Remote Object Reference Permette il riferimento ad un oggetto remoto Remote Interface Indica quali metodi sono invocabili remotamente A remote invocation local C invocation local E invocation B local invocation D remote invocation F Oggetti Distribuiti (2) Garbage collection distribuita in generale, effettuato in cooperazione con quello locale basato sulla conta dei riferimenti remoti attivi in alcuni sistemi si introduce il lease riferimento remoto a termine Eccezioni introduzione di eccezioni remote peculiare rispetto alle eccezioni usuali supporto per il trattamento a livello applicazione 7 8 Organizzazione della lezione Trasparenza: un dibattito Modelli di programmazione: RPC e RMI Trasparenza: un dibattito Un esempio di implementazione di invocazione remota Lo scopo di RPC (Remote Procedure Call) nessuna distinzione nella sintassi trasmissione e marshalling completamente trasparente Una grande idea: computazione locale = computazione distribuita Forse non proprio una grande idea una chiamata (invocazione) remota può fallire per tanti motivi in più, rispetto alla chiamata (invocazione) locale 9 10 Computazione locale e distribuita Una visione unificante (?) - 1 Criterio utilizzato per la distinzione computazione locale: programmi che condividono lo stesso spazio di indirizzamento computazione distribuita: programmi che usano diversi spazi di indirizzamento (possibilmente su host diversi) Una visione unificante: due le strade possibili un paradigma di computazione che fa apparire tutti gli oggetti come locali un paradigma di computazione che fa apparire tutti gli oggetti come remoti (inutilmente complicata per il programmatore) A note on Distributed Computing di Waldo, Wyant, Wollrath e Kendall (Sun) (1994) Computazione locale o distribuita, la metodologia di programmazione object-oriented non fa distinzioni Un oggetto viene definito in termini di interfacce (comportamento) e classi (implementazione) La implementazione di un oggetto è nascosta così come la natura dell oggetto: locale o remoto Una motivazione: la semantica del comportamento non cambia A.A Università di Salerno 2

3 Una visione unificante (?) - 2 Gli ostacoli alla unificazione dei paradigmi - 1 I principi di questa visione unificante : la progettazione OO per una applicazione dà origine ad una sola soluzione naturale (senza curarsi del contesto in cui la applicazione viene eseguita) performance e gestione malfunzionamenti sono legati alla fase implementativa (e quindi non alla fase progettuale) l interfaccia di un oggetto risulta indipendente dal contesto in cui viene usato l oggetto Commenti? questa visione non è vera, anche se sarebbe bello se Latenza da 3 a 5 volte in ordine di grandezza Problemi di performance Lo sviluppo tecnologico può velocizzare le chiamate remote ma lo stesso miglioramento si otterrà dalle chiamate locali Una differenza ovvia ma non la principale: spesso viene assunto che è la unica differenza Gli ostacoli alla unificazione dei paradigmi - 2 Gli ostacoli alla unificazione dei paradigmi - 3 Accesso alla memoria Puntatori in uno spazio di indirizzamento locale non sono validi in un altro spazio di indirizzamento remoto Se si vuole che il sistema renda trasparente questa differenza l accesso deve essere completamente trasparente (niente puntatori dal paradigma, solo riferimenti) Ma, inoltre, si deve fornire traduzioni a riferimenti incrociati: A riferisce a B, ma A viene usato in remoto 15 Partial failures e concorrenza Nel calcolo distribuito un malfunzionamento di solito non rende inutilizzabile il sistema I malfunzionamenti devono essere specificati nella interface non solo nella implementazione La concorrenza è naturale nel distribuito nel multithread l ambiente è circoscritto, sotto completo controllo del programmatore, ed è disponibile l aiuto di gestori centralizzati (S.O.) 16 C è differenza eccome! Organizzazione della lezione La fusione dei modelli comporta: un modello complesso (se tutto è considerato distribuito) un modello che permette di realizzare sistemi inaffidabili (se tutto è considerato locale) Esistono differenze di cui bisogna tener conto nella progettazione non solo nella implementazione Che il programmatore non osi unire ciò che è separato Modelli di programmazione: RPC e RMI Trasparenza: un dibattito Un esempio di implementazione di invocazione remota A.A Università di Salerno 3

4 Chiamate di metodi di oggetti remoti Un esempio di soluzione (senza RMI) L uso delle primitive di comunicazione TCP/IP è efficiente ma scomodo e poco produttivo quando si devono utilizzare i metodi messi a disposizione dagli oggetti Necessario scrivere esplicitamente il trattamento delle comunicazioni definizione di un protocollo di comunicazione parsing del comando gestione degli errori etc. etc. 19 Senza infrastrutture che permettono la chiamata di metodi remoti (Remote Method Invocation) Un esempio semplice: un oggetto PersonServer che contiene nome, luogo e anno di nascita un oggetto PersonClient che ne usa i metodi per accedere ai valori delle variabili di istanza Un programma Person in versione locale (Client e Server sono sulla stessa JVM) in versione remota 20 Person locale: PersonServer Person locale: PersonClient public class PersonServer { public PersonServer(String n, String p, int y) { name = n; place = p; year = y; String getname () { return name; String getplace () { return place; int getyear () { return year; // variabili di istanza String name; String place; int year; Costruttore Metodi di accesso Variabili di istanza public class PersonClient { public static void main(string args[ ]) { PersonServer person = new PersonServer("Vittorio", "Napoli", 1964); System.out.println ("Nome:" +person.getname() ); System.out.println ("Luogo di Nascita:" + person.getplace() ); System.out.println ("Anno di Nascita:" + person.getyear() ); Creazione oggetto (locale) riferimento Uso dei metodi dell oggetto Person remoto: struttura Si creano due classi che servono per la comunicazione stub : lato client serve a offrire i metodi del server verso il client gestisce la comunicazione verso lo skeleton skeleton: lato server chiama i metodi del server come richiesto dallo stub restituisce i valori di ritorno allo stub Come fa il client a conoscere cosa offre lo stub? sia stub che il server implementano una interfaccia comune che indica i metodi offerti dal server A.A Università di Salerno 4

5 25 Person remoto: PersonServer public class PersonServer implements Person { public PersonServer(String n, String p, int y) { name = n; place = p; year = y; String getname () { return name; String getplace () { return place; int getyear () { return year; // variabili di istanza String name; String place; int year; Identico a PersonServer locale tranne che nella implementazione della interfaccia Costruttore Metodi di accesso Variabili di istanza 26 Person remoto: interface Person public interface Person { public String getname() throws Throwable; public String getplace() throws Throwable; public int getyear() throws Throwable; Interfaccia usata sia dallo Stub che dal server Metodi di accesso Person remoto: SimplePersonClient public class SimplePersonClient { public static void main(string args[ ]) { try { Person person = new Person_Stub(args[0]); System.out.println ("Nome:" + person.getname()); System.out.println ("Luogo Nascita:" + person.getplace()); System.out.println ("Anno Nascita:" + person.getyear()); catch (Throwable t) {t.printstacktrace(); // end main Host del server sulla linea di comando Creazione di uno stub variabile di reference di tipo Person Chiamate dei metodi sullo stub A.A Università di Salerno 5

6 Protocollo tra Stub e Skeleton Lo Stub implementa tutti i metodi offerti dalla interface Person Il costruttore apre un socket verso lo skeleton Per ogni metodo usa lo stream in output per scrivere il nome del metodo da fare eseguire attende il valore restituito e lo restituisce al Client Lo skeleton riconosce il metodo da eseguire effettua le chiamate sul server restituisce il valore di ritorno Person remoto: Person_Stub (1) import java.io.*; import java.net.*; public class Person_Stub implements Person { public Person_Stub(String host) throws Throwable{ socket = new Socket (host, 9000); out= new ObjectOutputStream( socket.getoutputstream()); in= new ObjectInputStream( socket.getinputstream()); public String getname () throws Throwable { out.writeobject("getname"); out.flush(); return (String) in.readobject(); // continua Implementa Person Costruttore: apre un socket su host dello skeleton crea input ed output ObjectStream Metodo getname() scrive il nome del metodo sul socket restituisce la stringa restituita (letta dal socket) 33 Person remoto: Person_Stub (2) public String getplace () throws Throwable { out.writeobject("getplace"); out.flush(); return (String) in.readobject(); public int getyear () throws Throwable { out.writeobject("getyear"); out.flush(); return in.readint(); public void close () { try { socket.close(); catch (IOException e) {System.out.println ("Chiusura socket!"); // variabili di istanza Socket socket; ObjectOutputStream out; ObjectInputStream in; Metodo getplace() Metodo getyear() Metodo close() non nella interface permette una chiusura pulita non strettamente necessario Variabili di istanza 34 Person remoto: Person_Skeleton (1) import java.io.*; import java.net.*; public class Person_Skeleton extends Thread { public Person_Skeleton(PersonServer server){ myserver = server; public static void main (String args[ ]) { PersonServer person = new PersonServer ("Vittorio","Napoli",1964); Person_Skeleton skel = new Person_Skeleton(person); skel.start(); // continua Estende Thread Costruttore parametro: un PersonServer Main istanzia un oggetto PersonServer passa al suo costruttore il suo riferimento fa partire il thread A.A Università di Salerno 6

7 Person remoto: Person_Skeleton (2) Person remoto: Person_Skeleton (3) public void run() { Socket socket = null; String method; try { ServerSocket serversocket = new ServerSocket(9000); socket = serversocket.accept(); ObjectInputStream instream = new ObjectInputStream ( socket.getinputstream()); ObjectOutputStream outstream = new ObjectOutputStream ( socket.getoutputstream()); while (true) { method = (String) instream.readobject(); if (method.equals("getname")) { outstream.writeobject( myserver.getname()); outstream.flush(); else // continua Apertura ServerSocket Alla accettazione preleva stream di input e di output Ciclo: leggi dal socket il metodo da invocare chiamata al metodo getname() scrive in output la risposta del PersonServer 37 else if (method.equals("getplace")) { outstream.writeobject( myserver.getplace()); outstream.flush(); else if (method.equals("getyear")){ outstream.writeint( myserver.getyear()); outstream.flush(); else break; // end while true catch (EOFException e) {System.out.println ( Chiuso!"); catch (Throwable t) {t.printstacktrace(); finally { try {socket.close(); catch (IOException e) {e.printstacktrace();system.exit(0); // end metodo run PersonServer myserver; Chiamata al metodo getplace() scrive in output la risposta del PersonServer Chiamata al metodo getyear() scrive in output la risposta del PersonServer Catch Comunque alla fine chiude il socket Variabile di istanza 38 Un client più complesso PersonClient permette tramite una semplice shell di comandi la invocazione di metodi selezionati dall utente Il resto delle classi rimane identico Struttura di PersonClient legge da standard input (con un Buffered Stream) fa un semplice parsing dei comandi comandi per chiamate remote (getname, getplace, getyear) comando per la chiusura (con il metodo close offerto dallo stub) Person remoto: PersonClient (1) import java.util.*; import java.io.*; public class PersonClient { public static void main(string args[]) { Person person = null; String host = args[0]; BufferedReader in=null; String cmd; try { in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); person = new Person_Stub(host); for (;;) { System.out.print("Comandi >"); cmd = in.readline(); if (cmd.equals ("close")) break; else // continua Host del server sulla linea di comando Creazione di uno stub variabile di reference di tipo Person Lettura da stdin apertura di uno stream da System.in Parsing comandi prompte input se close esci dal 41 ciclo Person remoto: PersonClient (2) else if (cmd.equals ("getname")) System.out.println ("Nome:" + person.getname()); else if (cmd.equals ("getplace")) System.out.println ( "Luogo di Nascita:" + person.getplace()); else if (cmd.equals ("getyear")) System.out.println ( "Anno Nascita:" + person.getyear()); else System.out.println ( ERRORMSG); // end for catch (Throwable t) {t.printstacktrace(); finally { Person_Stub p =(Person_Stub) person; p.close(); static final String ERRORMSG = Cosa?"; Se il comando è getname, getplace o getyear chiama il metodo da person e stampa cioò che restituisce Catch Comunque alla fine casting necessario per poter chiamare close() Stringa per segnalare errore nel parsing 42 A.A Università di Salerno 7

8 Person remoto: la sequenza delle chiamate Person remoto: la sequenza delle chiamate chiama getname di PersonStub scrive getname sul socket -esegue getname e restituisce il valore - riceve getname sul socket - chiama getname sul server riceve il valore ottenuto restituisce il valore ottenuto - scrive il risultato sul socket In conclusione Questo è un semplice esempio di come viene reso possibile la invocazione remota di metodi tramite RMI in effetti, tutto il lavoro di scrivere stub e skeleton non viene richiesto al programmatore la cui difficoltà è quindi nello scrivere ed implementare certe interfacce ed usare certi strumenti attenzione: non abbiamo trattato il problema del come reperire il riferimento remoto! Remote Method Invocation la prossima lezione! 45 A.A Università di Salerno 8