PDF de programación - AREA 1: Intercomunicación - Curso Linux

Curso LINUX

AREA 1: Intercomunicación

Intercomunicación de procesos

● Introducción
● Memoria compartida (IPC)
● Pipes
● RPC
● CORBA
● RMI
● DCOM
● SOAP / Web Services

Introducción

● En entornos multiproceso se hace necesario

comunicar éstos de alguna manera
● Los procesos, idealmente, podrían

ejecutarse en máquinas distintas

● Hay métodos de intercomunicación para

procesos remotos o locales

● Cada método propone una abstracción

distinta para comunicar procesos

Pipes

● Una de las maneras más sencillas de

comunicación

● Un pipe (|) permite redirigir la salida estandar

de un proceso a la entrada estándar de otro

● Permite “encadenar” acciones
● Tiene utilidad limitada
● Uso restringido a scripts shell
● Realmente útil para crear comandos propios

IPC : Memoria Compartida

● Compartir memoria es un sistema eficiente

de intercambiar datos

● Solo está disponible en local (procesos en la

misma máquina)

● La cantidad total de memoria compartida

está definida en el inicio del sistema y no se
puede incrementar sin reiniciar la máquina

● /etc/sysctl.conf (kernel.shmax)

Memoria Compartida

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h> 
#include <sys/shm.h> 

key_t key; /* clave a pasar a shmget() */ 
int shmflg; /* shmflg a pasar shmget() */ 
int shmid; /* valor retornado shmget() */ 
int size; /* tamaño requerido shmget() */ 

key = ... 
size = ...
shmflg) = ... 

if ((shmid = shmget (key, size, shmflg)) == ­1) {
   perror("shmget: shmget falló"); exit(1); } else {
   (void) fprintf(stderr, "shmget: shmget devolvió %d\n", shmid);
   exit(0);
  }
...

Adjuntando memoria

compartida

● shmat() y shmdt() se usan para adjuntar

o liberar memoria compartida

● void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int 

shmflg);

● shmat() devuelve un puntero al inicio del
segmento de memoria compartida asociada
con el shmid.

● int shmdt(const void *shmaddr);

● shmdt() libera la memoria apuntada por

shmaddr

Ejemplo

● 2 programas:
● shm_server.c : crea una cadena de texto y

una porción de memoria compartida

● shm_client.c : adjunta la porción de memoria

e imprime la cadena

shm_server.c

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define SHMSZ     27

main()
{
    char c;
    int shmid;
    key_t key;
    char *shm, *s;

    key = 5678;

    if ((shmid = shmget(key, SHMSZ, IPC_CREAT | 0666)) < 0) {
        perror("shmget");
        exit(1);}

    if ((shm = shmat(shmid, NULL, 0)) == (char *) ­1) {
        perror("shmat");
        exit(1); }

    s = shm;
    for (c = 'a'; c <= 'z'; c++)
        *s++ = c;
    *s = NULL;
    while (*shm != '*')
        sleep(1);
    exit(0);
}

shm_client.c

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define SHMSZ     27

main()
{
    int shmid;
    key_t key;
    char *shm, *s;

    key = 5678;

    if ((shmid = shmget(key, SHMSZ, 0666)) < 0) {
        perror("shmget");
        exit(1);
    }

    if ((shm = shmat(shmid, NULL, 0)) == (char *) ­1) {
        perror("shmat");
        exit(1);
    }

    for (s = shm; *s != NULL; s++)
        putchar(*s);
    putchar('\n');
    *shm = '*';
    exit(0);
}

Ejercicio

● Modificar el shm_server para que acepte un
texto por el teclado y sea el que ponga en la
región compartida. Cada vez que se vuelva
a poner a NULL que vuelva a preguntar

● Modificar el shm_client para que esté

leyendo continuamente la memoria
compartida y escriba siempre que encuentre
una cadena != NULL, poniendola
inmediatamente a NULL

IPC - Esquema

P1

P2

1

2

4 5

3

6

shared memory

clave

memoria

1. shmget
2. shmat
3. acceso a memoria

4. shmget
5. shmat
6. acceso a memoria

IPC Notas

● Permite comunicar solo procesos en la

misma máquina y mismo espacio de
direcciones

● Hay que controlar el acceso simultaneo

(semáforos, mutex)

● Es el sistema más rápido de comunicación
entre procesos, pero puede ser costoso en
memoria

Invocación remota

● Usualmente es necesario interactuar con

procesos de otras máquinas

● La primera solución fue crear servidores y

protocolos que permitieran escuchar /
ejecutar

● Cada protocolo era distinto y había que

codificar la parte de comunicaciones en cada
proceso

Invocación remota

● Viendo la necesidad de estándares, se

propusieron varios modelos de ejecución
remota

● El objetivo es “abstraer” la capa de

comunicaciones y permitir invocar métodos o
funciones residentes en otras máquinas

● También hay que tener en cuenta el

intercambio de datos

RPC

● Remote Procedure Call, Llamada a

Procedimiento Remoto

● protocolo que permite a un programa de

ordenador ejecutar código en otra máquina
remota sin tener que preocuparse por las
comunicaciones entre ambos.

●

Esquema RPC

Desarrollo RPC

● Para desarrollar una aplicación RPC se

necesita:
– Especificar el protocolo para la comunicación

cliente - servidor

– Desarrollar el programa cliente
– Desarrollar el programa servidor

● Los programas se compilarán por separado

e incluirán las librerías RPC

RPC : definir el protocolo

● Existen herramientas para compilar

protocolo RPC (rpcgen)

● Se debe identificar:

– nombre de los procedimientos
– tipos de los datos

● rpcgen utiliza su propia sintaxis y compila

programas .x

rpcgen

● rpcgen rpcprog.x genera:
● rpcprog_clnt.c : client stub
● rpcprog_svc.c : server stub
● rpcprog_xdr.c : filtros XDR

(representación de datos)

● rpcprog.h : cabeceras XDR.

RPC: codificar cliente y servidor

● Compilar con #include "rpcprog.h"
● Crear cliente: rpcprog.c
● Crear servidor: rpcsvr.c
● Compilar:

gcc ­c  rpcprog.c
gcc ­c  rpcprog_clnt.c
gcc ­c  rpcprog_xdr.c
gcc ­o rpcprog rpcprog.o rpcprog_clnt.o rpcprog_xdr.c
gcc ­c  rpcsvc.c
gcc ­c  rpcprog_svc.c
gcc ­o rpcsvc rpcsvc.o rpcprog_svc.o rpcprog_xdr.c

Ejemplo cliente

#include <stdio.h>
#include <utmp.h> 
#include <rpc/rpc.h>
#include <rpcsvc/rusers.h>

main(int argc, char **argv)

{
   unsigned long nusers;
   enum clnt_stat cs;
   if (argc != 2) {
     fprintf(stderr, "usage: rusers hostname\n");
     exit(1);
    }

   if( cs = rpc_call(argv[1], RUSERSPROG,
          RUSERSVERS, RUSERSPROC_NUM, xdr_void,
          (char *)0, xdr_u_long, (char *)&nusers,
          "visible") != RPC_SUCCESS ) {
              clnt_perrno(cs);
              exit(1);
            }

   fprintf(stderr, "%d users on %s\n", nusers, argv[1] );
   exit(0);
}

Servidor RPC

● Registro de un servicio

rpc_reg(u_long prognum /* Server program number */,
        u_long versnum /* Server version number */,
        u_long procnum /* server procedure number */,
        char *procname /* Name of remote function */,
        xdrproc_t inproc /* Filter to encode arg */,
        xdrproc_t outproc /* Filter to decode result */,
        char *nettype /* For transport selection */);

RPC pros y contras

● Es un sistema potente diseñado para ser

eficiente

● Es complicado de aplicar y muy dificil de

depurar

● Varía entre versiones de linux, por lo que

muchos programas han de reescribirse

● Solo permite C

DCOM

● Distributed Component Object Model
● Versión de Microsoft de RCP
● Añade comunicaciones a COM+
● Ha sido abandonado en favor de .net y

webservices

● Alto acoplamiento, solo plataforma MS

CORBA

● Common Object Broker Architecture
● Estandar para el desarrollo de aplicaciones

distribuidas

● Definido y controlado por el Object

Managemente Group (OMG)

● CORBA “envuelve” en una capa de

comunicaciones el código

CORBA - historia

● 1991 – version 1.0
● 1992 – version 1.1
● 1993 – versión 1.2
● 1996 – versión 2.0
● 1997 – versión 2.1
● 1998 – version 2.2

● 1999 – v 2.3
● 2000 – v 2.4
● 2001 – v 2.5
● 2002 – v 3.0
● 2002 – v3.0.1 - 3.0.2

Funcionamiento CORBA

Programar en CORBA

● CORBA define uno formato de definición de

interfaces (IDL)

● Una vez generado el IDL se utilizan

herramientas del broker para generar:
– stubs
– skeletons

Ejemplo de IDL

interface Echo {
    string echoString(in string mesg);
};

● En el IDL se definen, de manera muy

próxima al programador
– interfaces
– tipos de datos

Compilar idl

omniidl ­bcxx echo.idl

● Compilador idl
● Genera archivos para stubs y skeletons

– echo.h
– echoSK.cc

Implementación del sirviente

class Echo_i : public POA_Echo,
        public PortableServer::RefCountServantBase
{
public:
  inline Echo_i() {}
  virtual ~Echo_i() {}
  virtual char* echoString(const char* mesg);
};

char* Echo_i::echoString(const char* mesg)
{
  return CORBA::string_dup(mesg);
}

Implantación del cliente

 void
 hello(CORBA::Object_ptr obj)
 {
   Echo_var e = Echo::_narrow(obj);
   if (CORBA::is_nil(e)) {
     cerr << "cannot invoke on a nil object reference."
          << endl;
     return;
   }
   CORBA::String_var src = (const char*) "Hola!";
   CORBA::String_var dest;
   dest = e­>echoString(src);
   cerr << "I said,\"" << src << "\"."
        << " The Object said,\"" << dest <<"\"" << endl;
 }

Referencias

● Un cliente debe poseer la referencia del

objeto remoto para poder llamarle

● Hay varias maneras de obtener la referencia

– intercambio archivo IOR
– servidor de nombres

● Obteniendo la referencia se puede acceder a

cualquier elemento definido en el idl

Código cliente

int main(int argc, char** argv)
{
   CORBA::ORB_var orb = CORBA::ORB_init(argc, argv);

    if( argc != 2 ) {
      cerr << "uso:  cliente <ior>" << endl;
      return 1;
    }

    CORBA::Object_var obj = orb­>string_to_object(argv[1]);
    Echo_var echoref = Echo::_narrow(obj);
    if( CORBA::is_nil(echoref) ) {
      cerr << "IOR mal." << endl;
      return 1;
    }
    for (CORBA::ULong count=0; count<10; count++) 
      hello(echoref);

    orb­>destroy();
  return 0;
}

Código servidor (ior)

  int main(int argc, char** argv)
  {
    CORBA::ORB_var orb = CORBA::ORB_init(argc, argv);

    CORBA::Object_var       obj = orb­>resolve_initial_references("RootPOA"