O documento discute diversos modelos de comunicação em sistemas distribuídos, incluindo comunicação cliente-servidor, transmissão de dados, endereçamento, sincronismo, confiabilidade, chamada remota de procedimentos e comunicação em grupo.

1. Modelos de Comunicação em SD
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Modelos de Comunicação em
Sistemas Distribuídos
Módulo 3
Alcides Calsavara

2. Modelos de Comunicação em SD
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Conteúdo
 Elementos básicos de comunicação
 Transmissão de dados
 Endereçamento
 Sincronismo
 Enfileiramento (Bufferização)
 Confiabilidade
 Comunicação cliente-servidor
 Comunicação em grupo
 Chamada remota de procedimento

3. Modelos de Comunicação em SD
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Comunicação cliente-servidor
Cliente
Núcleo Núcleo
Rede
Requisição
Resposta
Servidor
Requisição/Resposta
1
2
3
4
5
6
7
Enlace
Físico

4. Modelos de Comunicação em SD
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Transmissão de dados
 Dados em programas são estruturados
enquanto que mensagens carregam
informação sequencial:
» Linearização/Restauração de dados
 Heterogeneidade na representação de dados
em computadores:
» Uso de um formato externo comum
» Inclusão de uma identificação de
arquitetura na mensagem

5. Modelos de Comunicação em SD
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Marshalling/Unmarshalling
 Marshalling:
 Linearização de uma coleção de itens de
dados estruturados
 Tradução dos dados em formato externo
 Unmarshalling:
 Tradução do formato externo para o local
 Restauração dos itens de dados de acordo
com sua estrutura

6. Modelos de Comunicação em SD
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Endereçamento
 Esquemas:
 Endereçamento máquina.processo
 Endereçamento máquina.id-local
 Descoberta de endereço via broadcasting
(difusão)
 Descoberta de endereço via um servidor
de nomes
 Problemas potenciais: transparência de
localização, sobrecarga, escalabilidade

7. Modelos de Comunicação em SD
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Comunicação síncrona
 Primitiva send é bloqueante: processo cliente
aguarda enquanto o núcleo envia a
mensagem para o processo servidor.
 Primitiva receive é bloqueante: processo
servidor aguarda até que o núcleo receba
uma mensagem endereçada para aquele
processo.

8. Modelos de Comunicação em SD
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Comunicação assíncrona
 Primitiva send não é bloqueante: o processo
cliente aguarda somente enquanto a
mensagem é copiada para o buffer do
núcleo.
 Primitiva receive pode ser:
 bloqueante: o processo servidor aguarda
por uma mensagem.
 não bloqueante: o processo servidor
simplesmente comunica o núcleo que
espera receber uma mensagem.

9. Modelos de Comunicação em SD
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Enfileiramento
 Situações:
 Send ocorre antes de Receive
 Um cliente faz um Send enquanto o
servidor ainda atende a outro cliente
 Solução trivial: clientes devem insistir ...
 Solução pragmática: mailbox (uma fila de
mensagens controlada pelo núcleo):
 mailbox criado a pedido do servidor
 mensagens endereçadas ao mailbox

10. Modelos de Comunicação em SD
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Confiabilidade
 Mensagens se perdem, atrasam, duplicam.
 Abordagens:
 Send tem semântica não confiável: as
aplicações devem garantir entrega de
mensagens (ex: timeout)
 Mensagem de acknowledgement enviada
pelo servidor (no nível núcleo)
 Mensagem de acknowledgement implícita
na resposta do servidor

11. Modelos de Comunicação em SD
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Pacotes em protocolo C-S
Código Tipo De Para Descrição
REQ Request C S O cliente deseja um
serviço
REP Reply S C Resposta do servidor para
o cliente
ACK Ackowledgment x y O pacote anterior chegou
AYA Are you alive? C S Investiga de o servidor
não parou
IAA I am alive S C O servidor não parou
TA Try again S C O servidor está lotado
AU Address unknown S C Nenhum processo está
usando aquele endereço

12. Modelos de Comunicação em SD
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Chamada de Procedimentos
Remotos (RPC)
 Comunicação baseada em operações de
entrada/saída: abstração fraca, sujeito a
erros
 Ideal: programar um sistema distribuído
como se fosse centralizado
 RPC objetiva permitir chamada de
procedimento remoto como se fosse local,
ocultando entrada/saída de mensagens

13. Modelos de Comunicação em SD
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Visão geral
 Um processo A chama um
procedimento p de um processo B,
entrando em estado de espera
 O processo B passa a executar o
procedimento p, e ao seu término faz
um reply para o processo A
 O processo A volta à sua execução
normal após ter recebido o reply

14. Modelos de Comunicação em SD
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Chamadas de procedimento
 O procedimento chamador, que já tem suas
variáveis locais empilhadas, empilha os
parâmetros da chamada e o endereço de
retorno
 O procedimento chamado aloca suas
variáveis locais
 No retorno do procedimento chamado, os
parâmetros e o endereço de retorno são
desempilhados

15. Modelos de Comunicação em SD
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Modos de parâmetros
 Valor: procedimento chamado recebe uma
cópia de uma variável conhecida do
procedimento chamador
 Referência: procedimento chamado recebe o
endereço de uma variável conhecida do
procedimento chamador
 Cópia/Reescrita: procedimento chamador
recebe uma cópia de uma variável conhecida
do procedimento chamador e o valor desta
cópia é reescrito na variável

16. Modelos de Comunicação em SD
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Chamadas e mensagens em RPC
Máquina do Cliente Máquina do Servidor
Kernel Kernel
cliente servidor
empacota
parâmetros
desempacota
resultados
desempacota
parâmetros
empacota
resultados
transporte de mensagens
via rede
1
2
3
4
0 5
6
7
8
9
10
11

17. Modelos de Comunicação em SD
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Funções dos Stubs
 Client stub
 intercepta a chamada
 empacota os parâmetros (marshalling)
 envia mensagem de request ao servidor (através do núcleo)
 Server stub
 recebe a mensagem de request (através do núcleo)
 desempacota os parâmetros (unmarshalling)
 chama o procedimento, passando os parâmetros
 empacota o resultado
 envia mensagem de reply ao cliente (através do núcleo)
 Client stub
 recebe a mensagem de reply (através do núcleo)
 desempacota o resultado
 passa o resultado para o cliente

18. Modelos de Comunicação em SD
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Falhas em RPC
 O cliente não é capaz de localizar o servidor
 A mensagem de request do cliente para o
servidor é perdida
 A mensagem de reply do servidor para o
cliente é perdida
 O servidor pára após ter recebido a
mensagem de request
 O cliente pára após ter enviado a mensagem
de request

19. Modelos de Comunicação em SD
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Falha do servidor
 Passos normais:
 recebe mensagem de request
 executa procedimento
 envia mensagem de reply
 Falha pode ocorrer:
 após a execução
 antes da execução
 Semânticas de chamada:
 pelo menos um
 no máximo um
 exatamente um

20. Modelos de Comunicação em SD
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Falha do cliente
 O servidor torna-se um “órfão”
 Soluções:
 exterminação do servidor pela máquina do cliente
 reencarnação do cliente: toda computação remota
é destruída
 "reencarnação" suave do cliente: somentes as
computações remotas referentes a aquele cliente
são destruídas
 expiração: servidor estabele um timeout para
confirmação

21. Modelos de Comunicação em SD
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Comunicação em grupo
E
R R
R
R
R R
R R
E
R
Processo que envia mensagem
Processo que recebe mensagem
 Tolerância a falhas
baseada na replicação
de serviços
 Localização de objetos
em serviços distribuídos
 Melhor desempenho via
replicação de dados
 Múltipla atualização

22. Modelos de Comunicação em SD
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Tipos de grupos
 Visibilidade:
 Aberto: um processo fora do grupo
consegue enviar mensagens para o grupo
todo
 Fechado: somente processos do grupo
enviam mensagens para o grupo todo
 Organização:
 Peer: todos os processos tomam decisão
 Hierárquico: decisão é centralizada

23. Modelos de Comunicação em SD
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Endereçamento de grupo
 Multicast: um processo envia uma
mensagem simultânea e somente para os
membros do grupo.
 Broadcast: um processo envia uma
mensagem para todas as máquinas e
somente as que contêm um membro do
grupo a assimila.
 Unicast: um processo envia uma mensagem
para todos os membros do grupo em série.

24. Modelos de Comunicação em SD
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Modificações no grupo
 Controle centralizado: servidor de grupo
 Controle descentralizado: acordo entre
os membros
 Operações:
 Entrada de um membro: atualizar estado
 Saída de um membro: se involuntária (ex:
parada), todos os membros restantes
devem notar sua saída.

25. Modelos de Comunicação em SD
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Primitivas de comunicação
 GroupSend: envia mensagem para
todos os membros do grupo
 GroupReceive: aguarda mensagem
enviada a todo o grupo
 GetReply: aguarda resposta de todos
os membros do grupo após um
GroupSend

26. Modelos de Comunicação em SD
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Atomicidade
 Uma mensagem enviada ao grupo deve
ser recebida por todos os seus
membros ou por nenhum deles.
 Situação: o enviador pode parar
enquanto está enviando a mensagem
para o grupo.
 Garantia de consistência do grupo
 Facilidade de programação

27. Modelos de Comunicação em SD
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Ordenação de mensagens
 Todas as mensagens enviadas a um
grupo devem chegar a todos os
processos na mesma ordem.
 Abordagens:
 Ordenação por tempo global
 Ordenação por tempo consistente:
somente uma mensagem por vez é
difundida