Musterlösung Klausur SS 2004

Transkript

1 Musterlösung Klausur SS 2004 Fachrichtung: Informatik Lehrveranstaltung: Verteilte Systeme Dozent: Prof. G. Bengel Tag: Bearbeitungszeit: 90 Minuten Name:... Matr.Nr.:... Punkte:... Note:... Hilfsmittel: Vorlesungsskripte und Lehrbücher Verteilte Systeme. Hinweise: Die Aufgaben sind auf den vorgelegten Aufgabenblättern zu lösen. Die Aufgabenblätter sind vollständig abzugeben. Bitte nicht mit Bleistift schreiben! Ich habe zusätzlich zu den Aufgabenblättern... Blätter abgegeben. Unterschrift:... Aufgabe Punkte: VTS BaVTSss04.doc Aufgabe 01: Client-Server, Verteiltes System, paralleler Server 14 = Punkte

2 Name :... 2 a) Warum verhalten sich Client-Server-Programme indeterministisch, d.h. sie können bei jedem Lauf ein anderes Ergebnis liefern? Bitte erläutern! Der Server bearbeitet die Request in der Reihenfolge Ihres Eintreffens. Ist die Reihenfolge der Requests der Clients bekannt und festgelegt, so können die Requests durch unterschiedliche Übertragungszeiten unvorhersehbar beim Server eintreffen. Dadurch ist die Reihenfolge der Bearbeitung der Requests beim Server unvorhersehbar und damit ist die Bearbeitungsreihenfolge der Requests indeterministisch. b) Warum sehen bei einem verteilten System die Prozesse keine gemeinsame physikalische Zeit? Was können sie wenigstens sehen? Die Übertragung der gemeinsamen Zeit von einem Empfänger zu einem Sender dauert eine gewisse Zeit auch bei einer Übertragung mit maximaler Geschwindigkeit, die maximal die Lichtgeschwindigkeit annehmen kann. Damit entspricht die übertragene, beim Empfänger ankommende, gemeinsame Zeit nicht mehr der gegenwärtigen Zeit des Senders. Die Prozesse können alle jedoch eine logische Zeit sehen, die die auf der logischen Ordnung von Ereignissen, in den verschiedenen Prozessen basiert. c) Erläutern Sie die Vor- und Nachteile von einem zustandslosen gegenüber einem zustandsspeichernden Server:

3 Name:... 3 Zustandslose Server haben Vorteile beim Absturz des Servers, da mit dem Absturz des Servers keine gespeicherten Zustände des Servers verloren gehen, sondern die Zustände beim Client gespeichert sind. Zustandsspeichernde Server haben Vorteile beim Umfang der Daten die vom Client an den Server übermittelt werden müssen. Zustandslosen Servern muss der Zustand mit übermittelt werden da, sie ja nicht wie bei zustandsspeichernden Server den alten Zustand abgespeichert haben. d) Warum ist ein Zeit-Server zustandsinvariant? Geben Sie bitte noch ein weiteres Beispiel für einen zustandsinvarianten Server. Die Änderungen des Zeit-Servers sind unabhängig von den Request der Clients und die Requests führen den Server nicht in einen neuen Zustand über. Aus diesem Grund ist ein Zeit-Server zustandsinvariant. Weitere Beispiele für zustandsinvariante Server sind Namens-Server. e) Was ist besser, einen parallelen Server mit Threads oder mit Tasks (Prozessen) zu implementieren? Bitte begründen Sie Ihre Antwort.

4 Name :... 4 Bei Threads geschehen das Anlegen der Threads und das Umschalten zwischen Threads schneller als bei Prozessen. Es müssen weniger Daten zur Verwaltung der Threads angelegt werden und dadurch müssen bei einem Threadwechsel auch weniger Daten ausgetauscht werden als bei Prozessen. f) Sie haben einen parallelen Server mit Threads realisiert. Alle Threads greifen auf gemeinsame Daten zu, die der threaderzeugende Prozess den Threads zur Verfügung stellt. Was sollte beim Zugriff auf die gemeinsamen Daten berücksichtigt werden? Wie realisieren Sie das? Beim Zugriff auf gemeinsame Daten muss der wechselseitige Ausschluss garantiert sein zur Konstinenzerhaltung der Daten. Dies erreicht man durch den Einsatz von Semaphoren oder Mutexes. Aufgabe 02: tier-models, Interaktionssemantik 6 = Punkte a) Was enthalten die Schichten beim

5 Name:... 5 a1) two-tier-model? 1. Clients und 2. Server a2) three-tier-model? 1. Clients 2. Applikationsserver 3. Daten(bank)server a3) four-tier-model? 1. Clients 2. Web-Server 3. Applikationsserver 4. Dazten(bank)server b) Welche Interaktionsemantik benötigen Sie für die folgenden Interaktionen mit einem Bestellserver?

6 Name :... 6 b1) Wie viele Anzüge Boston, grau meliert, in Größe 54 sind auf Lager? at least once b2) Bestelle und entnehme aus Lager drei Anzüge Boston, grau meliert, in Größe 54. at most once besser ist: exactly once b3) Der Lieferant hat fünf Anzüge Boston, grau meliert, in den Größen 48, 50, 52 und 54 geliefert und in das Warenlager verbracht an Ort X,Y. at most once besser ist: exactly once

7 Name:... 7 Aufgabe 03: TCP/IP-Socketprogrammierung 12 Punkte Geben sie ein Kommunikationsgerüst mit Sockets an, für ein C + S K S + - System, wobei S K ein Koordinator ist. Der Koordinator stellt sicher, dass nur bestimmte ausgewählte Server angesprochen werden können und wickelt den Serververkehr ab. Zur effizienteren Gestaltung des Koordinators soll dieser parallel arbeiten. Der parallele Koordinator soll mit dem Unix-fork implementiert werden. Zur Kommunikation verwenden Sie bitte Stream-Sockets. Tragen Sie bitte in untenstehendes Diagramm ein, woraus ersichtlich ist, dass es sich um Stream-Socket handelt. Tragen Sie weiterhin bitte die Socketaufrufe mit Angabe des sd, nsd die Aufgaben des Clients, des Koordinators und eines speziellen Servers, den der Koordinator in einer Service- Composition benötigt, in untenstehendes Diagramm ein. Zeichen Sie bitte auch die Endlosschleifen ein.

8 Name :... 8

9 Name:... 9 Aufgabe 04: RPCs, CORBA, RMI, TCP/IP-Sockets 8 = Punkte a) Handelt es sich bei Sun-RPCs um einen handledriven Broker oder um einen forwarding Broker? Bitte mit Begründung! Es handelt sich um einen handledriven Broker, da der rpcbind, oder Binder genannt, dem Client einen Handle zurückgibt mit dem er dann die entfernte Prozedur aufrufen kann. b) Handelt es sich bei CORBA um einen handledriven Broker oder um einen forwarding Broker? Bitte mit Begründung! CORBA besitzt einen ORB, der den Objektaufruf weiterleitet an das Serviceobjekt und die Rückantwort dann an den Client wieder zurückgibt. c) Was liegt bei Remote Method Invocation (RMI) vor, ein handle driven Broker oder ein forwarding Broker oder Keiner von beiden? Bitte mit Begründung! RMI benutzt Stubs zum Zugriff auf entfernte Dienste. Die Registry (Broker) gibt dem Client einen Stub zum Aufruf auf das entfernte Objekt.

10 Name : d1) Mit welcher Funktion wird die IP-Adresse von dem anzusprechenden Rechner ermittelt auf dem der Service läuft bei TCP/IP-Sockets? gethostbyname() d2) Wie heißt der Name-Server, den die unter d1) anzugebende Funktion benutzt? Domain Name System (DNS)

11 Name: Aufgabe 05: Auswahlalgorithmen 10 = (1 + 1) + ( ) + (1 + 1) + ( ) Punkte a) Nehmen Sie an, sie haben 10 Prozesse P 1,..., P 10. Prozess 10 ist der Master, der ausgefallen ist und daraufhin wird der Bully-Algorithmus von Prozess P 8 (P 8 hat den Ausfall bemerkt) gestartet. a1) Während der Versendung der Wahlnachricht von P 8 fällt der Prozess P 9 aus. Welcher Prozess wird neuer Master? P 8 a2) Geben Sie bitte die Anzahl der versandten Nachrichten an (inklusive der Koordinatornachrichten)? 2 Wahlnachrichten und 9 Koordinatornachrichten b) Bei obigem System unter a) von 10 Prozessen merken Prozess P 1, Prozess P 5 und Prozess P 8 gleichzeitig den Ausfall des Masters und somit von Prozess 10, der bisher Master war. b1) Wer oder welche Prozesse starten den Bullyalgorithmus? P 1, P 5 und P 8 b2) Gibt es mehrere neue Master und warum oder warum nicht? Es gibt immer nur einen neuen Master und zwar kommt jeder der gestarteten Bullyalgorithmen auf den bulligsten (der mit dem größten Index) in unserem Falle den Prozess 9 b3) Welche Prozesse werden neuer Master? Nur der Prozess 9

12 Name : c) Nehmen Sie an, sie haben 10 Prozesse P 1,..., P 10. Prozess 10 ist der Master, der ausgefallen ist und daraufhin wird der Ringbasierte-Auswahl- Algorithmus von Prozess P 8 (P 8 hat den Ausfall bemerkt) gestartet. c1) Beim Versenden der Aktivenliste von P 8 fällt P 9 aus. An wen muss P 8 die Aktivenliste schicken? Prozess 1 c2) Geben Sie bitte die Anzahl der versandten Nachrichten an (inklusive der Koordinatornachrichten)? 1. Zirkulation: 8 Nachrichten 2. Zirkulation Koordinatornachricht: 8 Nachrichten d) Bei obigem System unter c) von 10 Prozessen merken Prozess P 1, Prozess P 5 und Prozess P 8 gleichzeitig den Ausfall des Masters und somit von Prozess 10, der bisher Master war. d1) Wer oder welche Prozesse starten den ringbasierten Auswahlalgorithmus? P 1, P 5 und P 8 d2) Gibt es mehrere neue Master, und warum oder warum nicht? Es gibt immer nur einen neuen Master und zwar kommt jeder der gestarteten Ringalgorithmen auf den Prozess mit dem größten Index. d3) Welche Prozesse werden neuer Master? Nur der Prozess 9.