objetos distribuidos

Objetos Distribuídos
Nazareno Andrade
O Problema
Orientação a objetos é um paradigma poderoso
Porque distribuir os objetos:
Modularidade, extensibilidade, manutenibilidade
Localidade dos objetos
Tolerância a falhas
Performance
Como estender o modelo OO para sistemas
distribuídos?
Referências, invocações de métodos, erros, ...
O Modelo
local
remote
invocation
B
A
C
local E
invocation
invocation
local
invocation
D
remote
invocation
Um Objeto Remoto é aquele que
pode receber uma invocação remota
(RMI)
Referências remotas
Interfaces remotas
F
Referências e Interfaces Remotas
Referências remotas
Identificador único para um
objeto no sistema
distribuído
Transparência de localidade
para o cliente
Interfaces remotas
Definem os métodos de um
objeto que podem receber
invocações remotas
Linguagem de definição de
interface (IDL)
C
Interface
m1 remota
m2
A
m1
m2
m3
L
Semântica de Invocações remotas
Invocações locais são executadas
exatamente uma vez
Isso não é possível em Objetos
Distribuídos
Falhas
Outras semânticas: talvez, pelo menos
uma vez, no máximo uma vez
Mais sobre semânticas
Mecanismo de tolerância a falhas
Retransmissão
de request
Filtro de
duplicatas
Re-execução
do método ou
retransmissão
do reply
Não
---
---
Sim
Não
Re-execução
do método
Sim
Sim
Retransmissão
do reply
Semântica
Mais sobre semânticas
Mecanismo de tolerância a falhas
Semântica
Retransmissão
de request
Filtro de
duplicatas
Re-execução
do método ou
retransmissão
do reply
Não
---
---
Talvez
Sim
Não
Re-execução
do método
No mínimo
uma vez
Sim
Sim
Retransmissão
do reply
No máximo
uma vez
RMI e transparência
100% de transparência é impossível
Falhas de comunicação
RMIs possuem exceções intrínsecas
Transparência pode não ser
desejada
Explorar diferentes semânticas
Cancelamento de requisições
Um exemplo: Quadro negro distribuído
Clientes compartilham um quadro negro
Todos podem adicionar e modificar figuras
Todos se mantém atualizados via polling
createShape,
getAllShapes
DrBd
Cliente
getState,
setState
shape
shape
DrawingBoard, Shape e GraphicalObject
Tecnologias
Java RMI
.Net remoting
Java apenas
Integração com a linguagem
Solução proprietária da Microsoft
Integrada com a linguagem
CORBA
Independente de linguagem
Diferentes implementações
Exemplo: Java RMI
import java.rmi.*;
public interface DrawingBoard extends Remote {
Shape createShape(GraphicalObject g) throws RemoteException;
List getAllShapes() throws RemoteException;
}
public interface Shape extends Remote {
GraphicalObject getState() throws RemoteException;
void setState(GraphicalObject g) throws RemoteException
}
public class DrawingBoardServer extends UnicastRemoteObject
implements DrawingBoard {...}
Exemplo: CORBA
interface DrawingBoard {
Shape createShape(in GraphicalObject g);
All getAllShapes();
}
Typedef sequence<Shape, 100> All;
interface Shape {
GraphicalObject getState();
void setState(in GraphicalObject g)
}
struct GraphicalObject { ... }
Serialização x Referência Remota
Objetos não-remotos são passados
por cópia
Objetos remotos têm uma
referência remota passada
getAllShapes
Ref remota
para shape
GraphicalObject
Cliente
setState
referência
remota
DrBd
shape
cópia
serializada
Até agora...
Porque Objetos Distribuídos
Conceitos Básicos
Tecnologia
Exemplo
Arquitetura de um sistema de Objetos
Distribuídos
Limitações e alternativas
Conclusões
Arquitetura de um Sistema de Objetos
Distribuídos
cliente
C
servidor
Proxy p/ B
Request
B
Módulo de
Ref. remota
Skeleton e
Dispatcher da
classe de B
Reply
Módulo de
comunicação
• Implementa interface remota
• Torna o RMI transparente
• Serializa requests e
desserializa replys
• Cria referências remotas e
locais envolvidas no RMI
Módulo de
comunicação
• Implementa o
protocolo de reply
response
Dispatcher:
• Recebe msgs do módulo
de comunicação e invoca
o skeleton apropriado
S
Módulo de
Ref. remota
Skeleton:
• Implementa métodos da
interface remota
• Desserializa requests e
serializa replys
Binder
Binder
Objetos precisam
descobrir referências
remotas
Nome
Nome
DrawingBd
Object2
Ref
Ref
refToDrBd
refToObj2
Object2
redToObj2
lookup
O binder mapeia nomes
para referências remotas
bind(), rebind(),
unbind()
O binder precisa rodar
em um nome bem
conhecido
CORBA Naming Service
e RMIregistry
bind
C
Proxy
DrBd
Um exemplo funcional, cliente
public class Client {
public void main(String args[]){
DrawingBoard db = null;
try{
// o servidor se registrou com WELLKNOWN_NAME
db = (DrawingBoard)
Naming.lookup(WELLKNOWN_NAME);
}catch(Exception e){
// Esta exceção pode ser Remote, Malformed ou
// NotBoundException
System.err.println(“Could not lookup server. Reason:
” + e.getMessage());
System.exit(1);
}
…
//continua
Exemplo funcional, cliente
…
// ainda dentro do main()
try{
List allShapes = db.getAllShapes();
Iterator it = allShapes.iterator();
while(it.hasNext()){
Shape s = (Shape) it.next();
display(s.getState());
}
}catch(RemoteException e){
System.err.println(“comm. error:” +
e.getMessage());
}
} // main
} // class
public class DrawingBoardServer {
public static void main(String args[]){
System.setSecurityManager(new
RMISecurityManager());
try{
DrawingBoard db = new DrawingBoard();
Naming.rebind(“Drawing Board XPTO", db);
System.out.println(“DB server ready");
}catch(Exception e) { ... }
}
}
public class DrawingBoardImpl extends UnicastRemoteObject
implements DrawingBoard{
private List<Shape> theList;
public Shape newShape(GraphicalObject g) throws
RemoteException{
version++;
Shape s = new ShapeImpl(g);
theList.addElement(s);
return s;
}
public Vector getAllShapes()throws RemoteException{
return theList;
}
}
public class GraphicalObject
implements Serializable{
…
}
Mais questões práticas
E se queremos adicionar novas classes
que implementam Shape no sistema?
Como os objetos não-remotos são
passados?
E se queremos adicionar novas classes
que extendem GraphicalObject?
De onde os clientes obterão o código?
E se o código não for em apenas uma
linguagem?
Outras questões
Garbage collection distribuído
Threads no servidor
Coordenação entre cliente e servidor, detecção
de falhas
Uma alternativa são leases
Multithreading precisa ser tratado pelo
programador
Activation service
Redução do custo de manter serviços rodando
Limitações de Objetos Distribuídos
Invocações de métodos são síncronas
Componentes são fortemente acoplados
Escalabilidade
Conexão intermitente
Extensibilidade
Alternativas:
RMI assíncrono (conexão intermitente)
Sistemas baseados em eventos
(escalabilidade, extensibilidade)
Arquiteturas orientadas a serviços (todos os
pontos)
RMI assíncrono
A partir de CORBA 2.3
Implementado no lado cliente
Callback
Cliente informa objeto que receberá
resposta
Polling
Cliente recebe um handle para
requisitar resposta mais tarde
RMI vs. Mensagens
RMI é uma boa idéia para um
cliente-servidor simples?
E em um sistema de transferência
de arquivos?
E em um sistema onde posso ter
milhões de clientes?
E quando quero desempenho?
E quando quero desenvolver rápido?
Sumário
Objetos distribuídos oferecem abstrações
poderosas para o programador
Transparência total é impossível
O programador pode ou deve lidar com
outros serviços
Falhas
Ex.: descoberta e ativação
Limitações do paradigma e alternativas
Para mais
Sobre objetos distribuídos
Distributed Systems Concepts and Design,
Coulouris, Dollimore e Kindberg
Objetos Distribuídos x Serviços
Estudos de caso com Java RMI e Corba
Mais sobre Sistemas baseados em eventos
Web Services are not Distributed Objects, Vogel,
IEEE Computing ou no blog dele
.Net Remoting
.Net Remoting, Strawmyer
(http://www.developer.com/net/cplus/article.php/1
479761)
Exemplo .Net Remoting: 1
using
using
using
using
System;
System.Runtime.Remoting;
System.Runtime.Remoting.Channels;
System.Runtime.Remoting.Channels.Tcp;
namespace CodeGuru.Remoting {
public class SampleObject : MarshalByRefObject{
public SampleObject() { }
public string HelloWorld() {
return "Hello World!";
}
}
}
Exemplo .Net Remoting: 2
public class SampleServer {
public static int Main(string [] args) {
TcpChannel channel = new
TcpChannel(8080);
ChannelServices.RegisterChannel(channel);
RemotingConfiguration.RegisterWellKnownSer
viceType( typeof(SampleObject), "HelloWorld",
WellKnownObjectMode.SingleCall );
System.Console.WriteLine("Press the enter
key to exit...");
System.Console.ReadLine();
return 0;
}
}