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RemoteProcedure CallCorso di Sistemi di Elaborazione delle Informazioni

a.a 2007/2008

Autori: Alberto Colombo

Fulvio Frati

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Sommario

Descrizione RPC

File IDL e ACF

Applicazione Client

Applicazione Server

Java RMI

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Remote Procedure Call (1)

Tecnologia (’80) che permette ad un programma di chiamare una funzione che si trova su un altro computer

Trasparenza: la chiamata di procedura remota è eseguita in modo il più possibile analogo a una chiamata di procedura "locale“

Dettagli della comunicazione su rete sono "nascosti" all’utente

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Remote Procedure Call (2)

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Descrizione RPC

shop.idl

IDL-CompilerC-Compiler

#include

LinkerLinker

shop_s.o

shop_c.c shop_s.c

shop_c.o shop.h

shop_client.cpp shop_server.cpp

shop_client.o shop_server.o

Client.exe Server.exe

C-Compiler

C-Compiler

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File shop.IDL

InterfaceHeader

InterfaceBody

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File shop.IDL: Interface Header

• Contiene informazioni generali relative all’interfaccia

• Gli attributi definiti sono globali rispetto a tutta l’interfaccia

• UUID: assegna all’interfaccia un Universally Unique IDentifier che la identifica univocamente

• version: definisce la versione dell’interfaccia: è possibile avere più interfacce relative allo stesso servizio ognuna identificata da un numero di versione

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File shop.IDL: UUID

UUID: Universally Unique Identifier, identificativo standard utilizzato in informatica

Esadecimale a 16 byte (o 128 bit) calcolato come la concatenazione fra numero casuale + MAC address della macchina + nanosecondi dall’adozione del calendario gregoriano

Ci sono teoricamente 25616 or about 3.4 × 1038. Quindi è necessario generare 1012 UUID ogni nanosecondo di 109 anni per esaurire le possibili combinazioni

Generabile attraverso librerie nei più comuni linguaggi o attraverso siti appositi (es. www.itu.int/ITU-T/asn1/uuid.html)

Unicità di UUID fondamentale se l’interfaccia utilizzata a livello internet, non necessaria se per servizio locale

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File shop.IDL: Interface Body (1)

Nome Interfaccia

Definizione struttura Book

Definizione struttura Receipt

• Definizione dei tipi di dato che saranno condivisi dalle due applicazioni

• Il servizio remoto può utilizzare tutti i tipi elementari + le strutture definite nel file IDL

• [string] indica di trattare il campo (unsigned char*) come un campo string

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File shop.IDL: Interface Body (2)

• Definizione funzioni remote chiamate dal client ed esposte dal server

• L’attributo [in] indica che il parametro è passato dalla procedura chiamante alla procedura chiamata

• L’attributo [out] indica che il puntatore al parametro deve essere restituito dal server al client. Deve essere sempre seguito da una variabile puntatore

• E’ permesso indicarli contemporaneamente: [in,out]

• Se i dati scambiati sono tipi complessi (non definiti dal linguaggio) devono essere dichiarati all’interno del file IDL

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File shop.ACF

• ACF: Application Configuration File

• Contiene configurazioni specifiche dell’implementazione locale e non l’interfaccia di rete

• Configurazione nell’esempio specifica di Visual Studio, per dettagli vedere MSDN

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IDL Compiler Output

• I file ACF e IDL sono necessari al compilatore MIDL (Microsoft) per generare i proxy

• MIDL genera i file:

shop.h (o shop_h.h): header file da includere nei sorgenti del client e del server; contiene le signature (definizione) dei metodi remoti

shop_c.c: client proxy, implementa i metodi remoti indicati nell’IDL e richiamati dal client; gestisce la comunicazione con il server

shop_s.c: server proxy, gestisce la comunicazione con i client e l’esposizione dei metodi remoti

shop.h deve essere incluso nel codice del client e del server

shop_c.c e shop_s.c devono essere linkati, rispettivamente, con il client e il server in fase di compilazione

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Descrizione RPC

IDL-CompilerC-Compiler

#include

LinkerLinker

shop_s.o

shop.idl

shop_c.c shop_s.c

shop_c.o shop.h

shop_client.cpp shop_server.cpp

shop_client.o shop_server.o

Client.exe Server.exe

C-Compiler

C-Compiler

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Applicazione Client (1)

• Contiene la signature (definizione) dei metodi remoti

• Il file shop.h creato da MIDL deve essere importato con il percorso corretto

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Applicazione Client (2)

• status: stato attuale della connessione

• pszUuid: UUID (Universal Unique Identifier) dell’interfaccia connessa (NULL perchè unica, servizio locale)

• pszProtocolSequence: protocollo di rete utilizzato

• pszNetworkAddress: indirizzo di rete della macchina server (NULL per indirizzo locale)

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Applicazione Client (2): Protocol Sequence Costants Identificano il protocollo di rete da utilizzare

Sono specifici del sistema client e server attraverso cui avviene la comunicazione

ncacn_np definisce un protocollo di comunicazione fra sistemi Windows attraverso named pipes

named pipes: canali di comunicazioni utilizzati da Windows per le comunicazioni inter-processi

Lista dei protocolli su sistemi Windows reperibile su MSDN

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Applicazione Client (3)

• pszEndpoint: indica che canale utilizzare; la sintassi dipende dal protocollo specificato. Nel nostro caso utilizziamo la pipe con nome bookshop

• pszOptions: opzioni generali di rete

• pszStringBinding: stringa che rappresenta la connessione da stabilire (protocollo, indirizzo e endpoint) e valorizzata in seguito

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Applicazione Client (4)

• RpcStringBindingCompose crea una stringa di connessione per la gestione della comunicazione

• Restituisce: RPC_S_INVALID_STRING_UUID se ci sono errori, RPC_S_OK (0) se tutto ok

• Valorizza la variabile pszStringBinding che contiene la stringa di connessione da utilizzare per stabilire la connessione e di cui è passato il puntatore

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Applicazione Client (5)

• Stabilisce la connessione tra client e server a partire da pszStringBinding creata precedentemente

• Restituisce lo stato della connessione ed eventuali errori

• Valorizza server_Handle che contiene il descrittore (handle) della connessione stabilita e utilizzabile successivamente per riferirla

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Applicazione Client (6)

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Applicazione Client (7)

• Le macro RpcTryExcept e RpcExcept forniscono un meccanismo per la gestione delle eccezioni in sistemi RPC

• Se nel blocco RpcTryExcept si riscontra un’eccezione causata da una procedura remota, il controllo passa al blocco RpcExcept per la gestione della stessa

• RpcExceptionCode() restituisce il codice dell’eccezione, utilizzabile per eventuali messaggi d’errore

• RpcEndExcept chiude il blocco RpcTryExcept

• Utilizzabile solo sotto sistemi Microsoft, NON è standard ANSI C

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Applicazione Client (8)

• Al termine della connessione, RpcBindingFree libera la memoria utilizzata da server_Handle

• Funzioni da implementare obbligatoriamente per permettere al sistema l’allocazione e la disallocazione della memoria

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Descrizione RPC

IDL-CompilerC-Compiler

#include

LinkerLinker

shop_s.o

shop.idl

shop_c.c shop_s.c

shop_c.o shop.h

shop_client.cpp shop_server.cpp

shop_client.o shop_server.o

Client.exe Server.exe

C-Compiler

C-Compiler

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Applicazione Server (1)

• pszSecurity: parametro opzionale per la gestione della sicurezza, ignorato da quasi tutti i protocolli di rete; da impostare a NULL

• Protocol Sequence e Endpoint devono corrispondere tra client e server per poter stabilire un canale di comunicazione

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Applicazione Server (2)

• cMinCalls: numero minimo di richieste di connessione da attendere prima di aprire i canali; RPC_C_LISTEN_MAX_CALLS_DEFAULT indica il valore imposto di default dal sistema

• cMaxCalls: numero massimo di connessioni gestite contemporaneamente; RPC_C_PROTSEQ_MAX_REQS_DEFAULT indica il valore imposto di default dal sistema

• fDontWait: = 0 (FALSE) il server attende la conclusione di una connessione per continuare (bloccante), <> 0 (TRUE) il server continua l’elaborazione anche durante una connessione (non bloccante)

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Applicazione Server (3)

• RpcServerUseProtseqEp indica al sistema di utilizzare il protocollo specificato, combinato con l’entry point, per gestire l’invocazione di procedure remote, riferite a quel protocollo

• Restituisce lo stato della connessione ed eventuali errori

• Un’applicazione server può utilizzaree più protocolli per gestire diversi canali di comunicazione

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Applicazione Server (4)

• RpcServerRegisterIf registra l’interfaccia nel sistema RPC; ogni richiesta verso quell’interfaccia sul protocollo di rete specificato sarà reindirizzata verso l’applicazione server

• Accetta come parametri l’interfaccia, l’UUID dell’interfaccia e un puntatore ad un vettore di entry point

• bookshop_v1_0_s_ifspec: oggetto creato dal compilatore MIDL che identifica l’interfaccia bookshop;

• MIDL utilizza la seguente sintassi per identificare le interfacce:

<nome>_v<major number>_<minor number>_<s|c>_ifspec

• Restituisce lo stato della connessione

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Applicazione Server (4): Port Mapper

Le applicazioni sono associate alle relative porte attraverso il Port Mapper In sistemi Unix/Linux il Port Mapper è implementato dal demone portmap rpcinfo fornisce informazioni su porte e programmi associati

$ rpcinfo -p program vers proto port 100000 2 tcp 111 portmapper 100000 2 udp 111 portmapper 100003 2 udp 2049 nfs 100003 3 udp 2049 nfs 100003 4 udp 2049 nfs 100024 1 udp 32770 status 100021 1 udp 32770 nlockmgr 100021 3 udp 32770 nlockmgr 100021 4 udp 32770 nlockmgr 100024 1 tcp 32769 status 100021 1 tcp 32769 nlockmgr 100021 3 tcp 32769 nlockmgr 100021 4 tcp 32769 nlockmgr 100005 1 udp 644 mountd 100005 1 tcp 645 mountd 100005 2 udp 644 mountd

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Applicazione Server (5)

• RpcServerListen indica al sistema RPC di rimanere in attesa di chiamate a procedure remote

• Accetta come parametri il valore minimo e massimo di connessioni e se la comunicazione deve essere bloccante o non bloccante:

bloccante, il server attende la conclusione dell’elaborazione prima di accettare la successiva richiesta

non bloccante, più richieste in esecuzione in parallelo

• Restituisce lo stato della comunicazione dopo la chiamata a RpcServerListen

• RpcServerListen rimane in esecuzione fino a che il server non viene terminato

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Applicazione Server (6)

• I metodi remoti vanno gestiti come funzioni normali, seguendo però la signature definita nel file IDL

• Le strutture definite nel file IDL sono visibili in tutta l’applicazione

• La gestione della comunicazione verso i client è a carico della classe shop_s.c generata dal compilatore MIDL, da linkare in fase di compilazione

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Applicazione Server (7)

• Le funzioni per l’allocazione e la disallocazione della memoria devono essere codificate anche nel server

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RPC e Java: RMI (cenni)

RMI (Remote Method Invocation) applicazione di RPC in Java più comune

Rappresentano un’evoluzione di RPC per la gestione di oggetti

Permette il passaggio di tipi complessi

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RMI: Protocollo di Comunicazione

Comunicazione client/server in cui:

Il server: crea un certo numero di oggetti li rende accessibili da remoto attende le invocazioni dei client sugli oggetti

Il client: preleva la reference da uno o più oggetti distribuiti Invoca direttamente i loro metodi

Nota:Nei sistemi peer to peer il ruolo di client e server può essere assunto da tutti i nodi; questi sono chiamati servant

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RMI: Protocollo di Comunicazione

Processo Client

Processo Server

Oggetto Server

Oggetto Client

SKELETON

STUB

RMI transport layer

RMI REGISTER

Lookup

Register

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RMI: Stub e Skeleton

Il client invoca il metodo sullo stub non sull’oggetto. Lo stub “impacchetta” la richiesta in modo opportuno e la invia allo skeleton. Lo stub mantiene un reference dell’oggetto remoto

Lo skeleton si comporta da proxy nei confronti delle richieste del client. Intercetta tali richieste e le elabora in modo che sia possibile chiamare il metodo dell’oggetto reale. Inoltre si occupa di “impacchettare” la risposta e di inviarla allo stub.

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RMI: Comunicazione Il client ottiene un’istanza dello stub

Viene chiamato il metodo sullo stub (non sull’oggetto remoto)

Lo stub crea una connessione con lo skeleton sul server:

esegue il marshall delle informazioni riguardanti il metodo (nome e parametri)

invia le informazioni allo skeleton

Lo skeleton esegue il demarshall dei dati ricevuti dal client

esegue il metodo esegue il marshall del valore di

ritorno del metodo invia le informazioni allo stub

Lo stub esegue il demarshall dei dati ricevuti dal server e li ritorna al client

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RMI: implementazione (cenni)

1. Definire un’interfaccia remota

2. Implementare l’interfaccia remota, definendo l’oggetto remoto

3. Sviluppare il server

4. Sviluppare il client

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RMI: Definire un’interfaccia remota

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RMI: implementazione (cenni)

1. Definire un’interfaccia remota

2. Implementare l’interfaccia remota, definendo l’oggetto remoto

3. Sviluppare il server

4. Sviluppare il client

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RMI: Implementare l’interfaccia remota

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RMI: implementazione (cenni)

1. Definire un’interfaccia remota

2. Implementare l’interfaccia remota, definendo l’oggetto remoto

3. Sviluppare il server

4. Sviluppare il client

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Server

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RMI: implementazione (cenni)

1. Definire un’interfaccia remota

2. Implementare l’interfaccia remota, definendo l’oggetto remoto

3. Sviluppare il server

4. Sviluppare il client

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Client

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Annotazioni finali

Le slide saranno pubblicate su http://ra.crema.unimi.it

References:

MSDN – Remote Procedure Call (RPC)

Java - RMI