Überblick. Netzprogrammierung 2. Remote Procedure Calls. Remote Procedure Call RPC

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1 Überblick 1. Remote rocedure Call 2. Komponenten beim RC 3. Fehler programmierung 2. Remote rocedure Calls rof. Dr.-Ing. Robert Tolksdorf Freie Universität Berlin Institut für Informatik basierte Informationssysteme mailto: [1] Robert Tolksdorf, Berlin [2] Robert Tolksdorf, Berlin Remote rocedure Calls Remote rocedure Call RC Entfernter rozeduraufruf, Remote rocedure Call, als grundlegender Mechanismus für verteilte Systeme direkt implementiert (Sun RC, H RC etc.) weiterentwickelt (Java RMI etc.) Konzeptionell enthalten (HTT etc.) [3] Robert Tolksdorf, Berlin [Birrell/Nelson84]: RC ist ein synchroner Mechanismus, der Kontrollfluss und Daten als rozeduraufruf zwischen zwei dressräumen über ein schmalbandiges transferiert [4] Robert Tolksdorf, Berlin

2 RC Kontroll- und Datenfluss RC Eigenschaften rozeduraufruf steuert Kontrollfluss und arameter vom ufrufer in eine rozedur rozedurbeendigung steuert Kontrollfluss und Ergebnisdaten zurück Entfernter rozeduraufruf (Remote rocedure Call, RC) transferiert Kontrollfluss und Daten über ein werk zwischen Rechnern Rechner Rechner [5] Robert Tolksdorf, Berlin Synchron: ufrufer blockiert bis ufgerufener Ergebnis abliefert rozeduraufruf: Signatur der rozedur definiert zu übertragende Daten Unterschiedlicher dressraum: Speicheradressen (Zeiger) sind nicht semantikerhaltend übertragbar Schmalbandig: Bandbreite des es ist um Dimensionen geringer als die der Kommunikationspfade innerhalb eines Rechners [6] Robert Tolksdorf, Berlin Unterschiede Vorteile der basierung Lokaler ufruf ufrufer und rozedur im selben rozess ausgeführt ufrufer und rozedur im selben dressraum ufrufer und rozedur in selben Hardund Software-umgebung ufrufer und rozedur haben gleiche Lebensdauer ufruf ist immer fehlerfrei Nur nwendungsfehler berücksichtigt Entfernter ufruf ufrufer und rozedur in unterschiedlichen nebenläufigen rozessen ufrufer und rozedur in unterschiedlichen dressräumen ufrufer und rozedur in unterschiedlicher Hard- und Softwareumgebung ufrufer und rozedur haben unterschiedliche Lebensdauer ufruf ist fehlerbehaftet (, ufgerufener) Zusätzlich ufruffehler behandeln [7] Robert Tolksdorf, Berlin Bessere ufgabenverteilung Bessere Lastverteilung Bessere Ressourcennutzung Bessere Modularität Bessere Wiederverwendbarkeit Größere Offenheit Besser Integrationsfähigkeit nwendung nwendung nwendung B C C nwendung C C C nwendung C [8] Robert Tolksdorf, Berlin

3 Vorteile der rozedurabstraktion blauf RC Klare und verständliche Semantik von RC rozeduraufrufe wohlverstanden nhalten des Kontrollfluss auf rozeduraufrufe geeignetes Mittel zur Kommunikation in nwendungen Einfachheit des Mechanismus: Effiziente Implementierung möglich Verpacken von arametern Übersenden der arameter uspacken des Ergebnisses Rechner uspacken der arameter ufruf der rozedur in Kontrollfluss auf B Verpacken des Ergebnisses Übersenden des Ergebnisses [9] Robert Tolksdorf, Berlin Fortführen des Kontrollfluss auf [10] Robert Tolksdorf, Berlin synchroner RC synchroner RC RC ist eigentlich synchron, Klient ist blockiert synchroner RC Klient nicht blockiert Holt Ergebnis später ab Future: Q latzhalter für Ergebnis Lesen des Futures bewirkt Blockierung bis Ergebnis da Rechner C Rechner [11] Robert Tolksdorf, Berlin Ermöglicht größeren Grad der Nebenläufigkeit: Mehrere RCs können offen sein Mehrere rozesse in Servern arbeiten an Ergebnissen [12] Robert Tolksdorf, Berlin

4 Herausforderungen Semantik im Fehlerfall Semantik von Zeigern Einbettung in rogrammiersprachen uffinden und Binden an die entfernten rozeduren rotokoll des Datenaustauschs Eigenschaften der Kommunikation Komponenten beim RC [13] Robert Tolksdorf, Berlin [14] Robert Tolksdorf, Berlin Komponenten beim RC Interaktionspunkt: Schnittstellen (lokal) nwendungsprozeduren: Eigentliche rbeit Stubs: Ver- und Entpacken von Daten zum Transport Kommunikation: Transport von Daten blauf schematisch: nw. lokaler ufruf blockiert lokale Rückkehr Rechner Stub Methode kodieren arameter kodieren Entpacken Ergebnis Komm Versenden Empfangen Komm Empfangen Versenden Stub Entpacken arameter Methode auswählen Verpacken Ergebnis nw. lokaler ufruf ausführen lokale Rückkehr [15] Robert Tolksdorf, Berlin Ein Modul bietet rozeduren zum ufruf an: Das Modul exportiert eine Schnittstelle (Interface) Im Beispiel: Schnittstelle enthält rozeduren, Q und R Definiert durch Signaturen Ein anderes Modul ruft diese rozeduren an: Das Modul importiert eine Schnittstelle Modulschnittstelle Q R Modulimplementierung [16] Robert Tolksdorf, Berlin

5 Interaktionspunkt: Schnittstellen (entfernt) RC utomatisierung nwender-stub stellt Schnittstelle lokal bereit Stubs und Kommunikationskomponente leiten ufrufe an Schnittstelle des entfernten Moduls weiter Stubs und Kommunikationskomponente leiten Ergebnisse des entfernten Moduls zurück us der Definition einer Schnittstelle kann man automatisch Stub auf ufruferseite Stub auf Modulseite generieren nw. lokaler ufruf lokale Rückkehr Rechner nw. lokaler ufruf lokale Rückkehr [17] Robert Tolksdorf, Berlin Die Kommunikationskomponente ist generisch und muss lediglich senden empfangen können [18] Robert Tolksdorf, Berlin Stubgenerierung Bindung Sei die die Schnittstelle mit drei Methoden {(int a, int b), Q(int a, float f), int R(string s)} Wo schickt das Kommunikationssystem eigentlich den verpackten rozeduraufruf hin? Stub für ufrufer: def (int a, int b) { sende(1); sende(a); sende(b)} def Q(int a, float f) { sende(2); sende(a); sende(f)} def R(string s) { sende(3); sende(s); empfange i} Bindung zwischen ufrufer und ufgerufenem Statische Bindung Zur Übersetzungszeit werden Klienten an feste Serveradressen gebunden Stub für Modul: empfange(p_id); switch (p_id) { case 1: empfange(a); empfange (b); (a,b); case 2: empfange(a); empfange (f); Q(a,f); case 3: empfange(s); r=r(a,b); sende(r); } [19] Robert Tolksdorf, Berlin Halbstatische Bindung Zur Startzeit des Klienten werden Serveradressen konfiguriert Ermittelt aus Datenbank/Tabelle Dynamisch Zur ufrufzeit werden Serveradressen ermittelt Serveradresse kann zwischen zwei RCs wechseln [20] Robert Tolksdorf, Berlin

6 Vermittler Designentscheidungen Trader/Broker/Mediator: Komponente, die Server kennt und Referenzen auf sie vermitteln kann Registrierung/bmeldung von Servern (1) ngabe der exportierten Schnittstelle Referenz auf sich ufsuchen eines passenden Servers ngabe einer Schnittstellenbeschreibung (2) Ergebnis: Referenz (3) für RC (4) Klient 2 3 Broker 4 1 Server [21] Robert Tolksdorf, Berlin Designentscheidungen Welche Informationen speichert der Broker Nur Schnittstellen, weitere Informationen? Nur statische Informationen, auch dynamische? Welche Informationen gibt der Broker heraus? Ist der Broker nur beim uffinden von Referenzen beteiligt oder vermittelt er jeden RC ufruf? Bei allen Technologien finden wir eine rt Broker Java RMI: Registry OMG OM: CORB/ORB Web Services: UDDI Internet: DNS [22] Robert Tolksdorf, Berlin Fehlerquellen / usfälle Fehler [23] Robert Tolksdorf, Berlin Server nicht erreichbar für RC Maschine ausgefallen werk ausgefallen Transportschicht maskiert Fehler durch Neuversuche etc. Broker maskiert Fehler durch andere Serverwahl Klient muss Fehler verarbeiten Server fällt während RC usführung aus usfall vor RC -> Nicht erreichbar usfall während RC -> Klient wartet, Seiteneffekte realisiert usfall nach RC -> Klient wartet, Seiteneffekte eingetreten [24] Robert Tolksdorf, Berlin

7 Fehlerquellen / usfälle Fehlerquellen Klient fällt während RC usführung aus Server kann Ergebnis nicht abliefern Neugestarteter Klient kann alte RCs absagen Neugestarteter Klient kann alten RC übernehmen Server kann Klient überwachen, bei Timeout und Feststellung von Klient-usfall RC abbrechen Server kann bei Ergebnisablieferung Timeout setzen und Ergebnis bei blauf verwerfen Server hat Schnittstelle geändert und bietet Dienst nicht mehr an RC Mitteilungen gehen verloren nforderung, Teile davon Ergebnis [25] Robert Tolksdorf, Berlin [26] Robert Tolksdorf, Berlin Semantische Eigenschaften Mix aus Fehlerquellen und Reaktion darauf ergibt unterschiedliche semantische Eigenschaften: may-be: RC wird nicht mehr als 1 Mal ausgeführt (oder 0 Mal oder teilweise) assend, wenn Klient kein Ergebnis braucht at-least-once: Mindestens 1 Mal ausführt at-most-once: Höchstens 1 Mal ausgeführt, nicht teilweise usfall vor Verarbeitung: Nicht ausgeführt usfall während Verarbeitung: Neustart, Konsistenz durch Transaktion usfall nach Verarbeitung: Ergebniskopie nach Neustart versandt exactly-once: Genau 1 Mal Meistens: at-least-once oder at-most-once [27] Robert Tolksdorf, Berlin Zusammenfassung [28] Robert Tolksdorf, Berlin

8 Zusammenfassung Literatur 1. Remote rocedure Call 1. Vorteile Verteilung 2. Unterschiede zum lokalen rozeduraufruf 2. Komponenten beim RC 1. Schnittstellen 2. Stubs 3. Bindungen/Broker 3. Fehler 1. usfälle 2. Reaktionen auf Fehler [29] Robert Tolksdorf, Berlin ndrew D. Birrell, Bruce Jay Nelson. Implementing remote procedure calls. CM Transactions on Computer Systems. Volume 2, Issue 1 (February 1984) pp [30] Robert Tolksdorf, Berlin

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