Sistemi Distribuiti. Anno Accademico Prof. Flavio De Paoli. Il modello ad oggetti

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1 Sistemi Distribuiti Anno Accademico Prof. Flavio De Paoli 1 Il modello ad oggetti 2

2 Distributed Objects 2-16 Common organization of a remote object with client-side proxy. 3 Caratteristiche Oggetti Incapsulano i dati (stato) Definiscono operazioni sui dati (metodi) Definiscono una interfaccia di accesso Oggetti a compile-time Definiti attraverso classi (Java C++) Oggetti a run-time Accessibili attraverso adapters (wrappers) Oggetti persistenti e transienti 4

3 Binding a Client to an Object Distr_object* obj_ref; obj_ref = ; obj_ref-> do_something(); Distr_object objpref; Local_object* obj_ptr; obj_ref = ; obj_ptr = bind(obj_ref); obj_ptr -> do_something(); //Declare a systemwide object reference // Initialize the reference to a distributed object // Implicitly bind and invoke a method (a) //Declare a systemwide object reference //Declare a pointer to local objects //Initialize the reference to a distributed object //Explicitly bind and obtain a pointer to the local proxy //Invoke a method on the local proxy (b) a) An example with implicit binding using only global references b) An example with explicit binding using global and local references 5 Riferimenti agli oggetti Schema base Indirizzo della macchina Indirizzo (porta) del server (processo) Indirizzo (ID) dell oggetto Problemi -> Staticita Macchina: uso di location server->scalability Server: uso di ID + demone locale Problemi ->Omogeneita (stesso protocollo) Uso di implementation handle per scaricare dinamicamente i proxy per gli oggetti remoti -> sicurezza, performance 6

4 Invocazioni RMI Simile a RPC per la gestione parametri per valore Consente anche passaggio parametri per reference Definisce stub specifici per ogni oggetto (RPC sono generici) Invocazioni statiche Interfaccia nota in compilazione Invocazioni dinamiche L invocazione include informazioni logiche sull identita dell oggetto e del metodo Invoke(obj, method, input_parameters, output_parameters) 7 Parameter Passing The situation when passing an object by reference or by value

5 The DCE Distributed-Object Model 2-19 a) Distributed dynamic objects in DCE. b) Distributed named objects 9 Java/RMI 10

6 Java/RMI RPC nel mondo object-oriented permette di scrivere applicazioni distribuite in Java estende l'approccio OO al distribuito: supporta l'inheritance si basa sulla portabilità del bytecode e sulla macchina virtuale 11 Caratteristiche supporta l'invocazione di metodi tra oggetti in macchine virtuali distinte le interfacce sono Java, non in un IDL vengono passati e ritornati oggetti Java le classi vengono caricate dinamicamente più sicuro perché non si deve tradurre nulla: il bytecode è lo stesso sempre si usa lo stesso approccio in ambiente singolo e in ambiente distribuito 12

7 Cosa fa la macchina virtuale garbage collection di oggetti remoti con un meccanismo di conteggio dei reference esistenti caricamento e controllo con un class loader e un security manager gestione di oggetti replicati, persistenti attivazione automatica degli oggetti multi threading 13 Java/RMI definizioni Si basa sulla separazione tra definizione e implementazione delle funzionalità Il client usa la definizione (l interfaccia) Il server esegue l implementazione (l oggetto istanza della classe che implementa l interfaccia) 14

8 Java/RMI definizioni 15 Java/RMI definizioni L interfaccia definisce le operazioni che si possono invocare Una classe istanziata sul sever implementa le operazioni Una classe proxy istanziata sul client fa da tramite 16

9 Centralizzato vs Distribuito Clonazione Eseguito dal Server Richiede l istallazione un nuovo proxy sul client nuovo bind Sincronizzazione Blocco sul client -> sincronizzazione distribuita (cap.5) Blocco sul server -> problemi se client cade (cap 7) Soluzione: non c e sincronizzazione per gli oggetti remoti, solo sul proxy e possibile. Locking distribuito negli altri casi. 17 Il trasferimento dei parametri i riferimenti ad oggetti remoti vengono passati per valore per permettere invocazioni remote la classe UnicastRemoteObject è una reference class che serve allo scopo i tipi primitivi sono passati per valore gli oggetti non remoti vengono passati per valore, se serializzabili 18

10 Object serialization È essenziale poter memorizzare e ricostruire lo stato degli oggetti: per trasferire oggetti via rete per definire oggetti persistenti La serializzazione rappresenta lo stato di un oggetto come stream permette di passare come parametro lo stato di un oggetto 19 Object serialization Il meccanismo di loading dinamico di Java permette di passare solo le informazioni essenziali sullo stato: la descrizione della classe può essere caricata a parte vengono scritte e lette stream Il metodo writeobject(object obj) attraversa tutti i riferimenti contenuti in obj per costruire una rappresentazione completa del grafo 20

11 Esempio // Serialize today's date to a file. FileOutputStream f = new FileOutputStream("tmp"); ObjectOutput s = new ObjectOutputStream(f); s.writeobject("today"); s.writeobject(new Date()); s.flush(); // Deserialize a string and date from a file. FileInputStream in = new FileInputStream("tmp"); ObjectInputStream s = new ObjectInputStream(in); String today = (String)s.readObject(); Date date = (Date)s.readObject(); 21 Architettura RMI Intercetta le chiamate del client Realizza il collegamento remoto TCP/IP 22

12 Transport layer JDK 1.1 e 1.2: si basa su Java Remote Method Protocol (JRMP) JDK 1.3: usa RMI-IIOP (Internet Inter ORB Protocol) 23 Architettura Client Object Server Stub Registry Stub method call RMI lookup VM OpSys Registry Registry Skel. RMI VM Server Object Registry Stub bind OpSys RMI VM Server Skel. Network layer Network layer cable 24

13 Identificazione dei server Utilizza directory (o naming) service I directory service devono essere disponibile ad un host e porta noti (well known address) RMI definisce rmiregistry sta su ogni macchina che ospita servizi remoti convenzionalmente alla porta RMI registry Sul server creazione da programma di un oggetto locale che realizza il servizio desiderato lo registra presso l RMI registry sullo stesso host con un nome pubblico OggettoRemoto server = new OggettoRemoto(); Registry registrolocale = LocateRegistry().getRegistry(); registrolocale.bind( nomeoggetto, server); RMI attiva un servizio di ascolto per quel servizio 26

14 RMI registry Sul client RMI registry è accessibile attraverso il metodo lookup() della classe Naming lookup() riceve una URL con il nome dell host e del servizio desiderato restituisce il reference remoto dell oggetto che fornisce il servizio URL: rmi://<host_name> [:<name_service_port>] /<service_name> 27 Creare un oggetto remoto Java definisce una interfaccia per implementare oggetti remoti: interface java.rmi.remote { } per creare una classe remota (server): 1. definire l'interfaccia della classe remota 2. implementare la nuova interfaccia 3. registrare la classe al Registry per usare la classe (da parte del client): 4. creare lo stub della classe remota con rmic 28

15 Un esempio: l interfaccial Realizzazione di una applicazione: echo 1. definire l'interfaccia della classe remota Si estende l'interfaccia Remote public interface Echo extends java.rmi.remote { String call(string message) throws java.rmi.remoteexception; } Nota: ogni metodo deve lanciare java.rmi.remoteexception 29 Un esempio: la classe remota 2. implementazione dell'interfaccia Si estende la classe UnicastRemoteObject class java.rmi.server.remoteobject (implements java.rmi.remote, java.io.serializable) class java.rmi.server.remoteserver class java.rmi.activation.activatable class java.rmi.server.unicastremoteobject L'implementazione dell interfaccia Echo public class EchoImpl extends UnicastRemoteObject implements Echo { } 30

16 Un esempio: una classe client Il core del server: for(int i=1; i<=5; i++) { String name = "Echo" + i; EchoImplRMI echo = new EchoImplRMI(name); Naming.rebind(name, echo); } 3. costruzione della classe client Il core del client: for(int i=1; i<=5; i++) { String name = "Echo" + i; Echo echo = (Echo)Naming.lookup(name); String message = echo.call("hi #" + i); } 31 Client callbacks Il server potrebbe dover chiamare il client Una soluzione è che il client diventi un oggetto remoto con la chiamata al metodo statico ExportObject() UnicastRemoteObject.ExportObject(<object>); Uso tipico UnicastRemoteObject.ExportObject(this); poi viene inviato this al server 32

17 JDK 1.2 RMI JDK 1.2 aggiunge supporto per: persistenza dei riferimenti il reference ad un oggetto sopravvive alla esecuzione attivazione di oggetti remoti iriferimenti persistenti richiedono l attivazione degli oggetti su richiesta definizione custom di socket un oggetto remoto può specificare la socket da utilizzare (es. SSL) 33 RMIClassLoader Usa HTTP e FTP per consentire la definizione di un unico repository del codice Viene configurato localmente attraverso le proprietà della VM java.rmi.server.codebase specifica la URL con cui si possono prelevare i file questa URL viene inviata con gli oggetti serializzati per poter ottenere le classi mancanti 34

18 RMISecurityManager Filtra ed autorizza tutte le chiamate di I/O Deve essere attivato per poter usare oggetti remoti System.setSecurityManager (new RMISecurityManager()); 35 Attivazione Remota Crea automaticamente gli oggetti su richiesta di reference Riattivazione di oggetti non più attivi (fault tolerance) Possibilità di definire oggetti persistenti 36

19 Oggetti attivabili Un oggetto è attivabile se estende la classe java.rmi.activation.activable Deve implementare i costruttori e i metodi per la creazione degli oggetti 37