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Tema 3. Paso de Tema 3. Paso de mensajesmensajes

I.T. Informática de Sistemas

Curso 2001-2002

2ProgramaciónConcurrente© José Miguel Santos Espino – Alexis Quesada Arencibia

Bibliografían Principles of Concurrent and Distributed

Programmingn M. Ben-Ari. Prentice Hall, 1990n Capítulo 7

n Sistemas Operativosn A. Silberschatz, P. Galvin. Addison Wesley

Longman, 1999n Capítulo 4.6


Sistemas de paso de mensajesn Los semáforos, monitores, regiones

críticas, etc. son todas herramientas que se basan en la existencia de memoria compartida.

n El modelo de memoria compartida es difícil o imposible de trasladar a un sistema distribuido, en el que no existe físicamente compartición de memoria.


Sistemas de paso de mensajes (2)

n Como alternativa al modelo de memoria compartida, se define el modelo de paso de mensajes:n los procesos no comparten memoria

(variables, objetos, etc.)n la comunicación se hace mediante

operaciones explícitas de envío y recepción


Modelo general

Emisor ReceptorCANAL

mensaje

enviar recibir


Ventajas del paso de mensajesn Válido para cualquier arquitectura de

computadoresn sistemas distribuidosn arquitecturas paralelas sin memoria compartidan también en sistemas de memoria compartida

n No existe el problema universal del acceso en exclusión mutua a datos compartidos.


Memoria Compartida OR/XORPaso de Mensajes

n Ambos esquemas de comunicación NO son mutuamente exclusivos

n Podrían utilizarse simultáneamente dentro de un mismo SO, o incluso dentro de un mismo proceso


Cuestiones básicas de la comunicaciónn Sincronización entre emisor y receptor

n Comunicación síncrona/asíncrona

n Identificación en el proceso de comunicaciónn Comunicación directa/indirectan Comunicación simétrica/asimétrica

n Características del canaln Capacidad, uni/bidireccional, etc...


Comunicación síncrona o asíncrona

n Com. síncrona. El intercambio de un mensaje es una operación atómica que exige la participación simultánea del emisor y el receptor (rendezvous).

n Com. asíncrona. El emisor puede enviar un mensaje sin bloquearse; el receptor lo puede recoger más tarde.


Repercusiones de la comunicación asíncrona

n El emisor puede enviar varios mensajes:n necesidad de disponer de búferes

n ¿Cuándo sabe el emisor que su mensaje ha llegado/se ha atendido?n conveniencia de operaciones de “acuse de

recibo” o de respuesta(send à receive à send_reply àreceive_reply)


Llamadas bloqueantes / no bloqueantes

n Las operaciones de envío y recepción pueden estar definidas como bloqueantes o no bloqueantes

n Un envío/recepción con bloqueo es un ejemplo de comunicación síncrona

n Un envió/recepción sin bloqueo es un ejemplo de comunicación asíncrona


Identificación

n Comunicación directan Cada proceso que desea comunicarse debe

nombrar explícitamente el destinatario o el remitente de la comunicaciónn enviar(P, mensaje)

n Enviar un mensaje al proceso P

n recibir(Q, mensaje)n Recibir un mensaje del proceso Q


Identificación

n Comunicación indirectan Con la comunicación indirecta, los

mensajes se envían a, y se reciben de, buzones (también llamados puertos)n enviar(A, mensaje)

n Enviar un mensaje al buzón A

n recibir(A, mensaje)n Recibir un mensaje del buzón A


Comunicación indirecta

n P1, P2, P3 comparten un buzón A. P1 envía un mensaje a A, y P2 y P3 ejecutan cada uno un recibir de A. ¿Qué proceso recibirá el mensaje que envió P1?

n Un buzón puede ser propiedad de un proceso o del sistema


Identificación

n Comunicación simétrican Los procesos tanto receptor como emisor

necesitan nombrar al otro para comunicarse

n Comunicación asimétrican Sólo el emisor nombra al destinatario


Ejemplos

n Comunicación directa simétrican Enviar(P,mensaje)/Recibir(Q,mensaje)

n Comunicación directa asimétrican Enviar(P,mensaje)/Recibir(mensaje)n Enviar(P,mensaje)/Recibir(id,mensaje)


Características del canal (1)

n Punto a punto, multipunto

n Unidireccional, bidireccional

n Capacidad del canaln ceron limitadan infinita (teórico)


Características del canal(2)

n Mensajes:n Tamaño fijo o variablen Canales con tipo o sin tipon Paso por copia o por referencia (¡cuidado!)


Características del canal de comunicación: ejemplos

n Comunicación directan Se establece automáticamenten Un canal se asocia a exactamente dos

procesosn Entre cada par de procesos sólo existe un

canaln El enlace puede ser unidireccional, pero

suele ser bidireccional


Características del canal de comunicación: ejemplosn Comunicación indirecta

n Se establece un canal entre un par de procesos sólo si tienen un buzón compartido

n Un canal puede estar asociado a más de dos procesos

n Entre cada par de procesos en comunicación puede haber varios enlaces distintos, cada un de los cuales corresponderá a un buzón

n Los enlaces pueden ser unidireccionales o bidireccionales


Elección de mensajesn Supongamos un proceso servidor que es

capaz de recibir peticiones de varios canales.

n Queremos que el proceso quede bloqueado hasta que alguna petición llegue.n ¿cómo lo resolvemos?n solución: espera selectiva (select), espera no

determinista (ALT de occam), “select” de UNIX, etc.


Condiciones de errorn 1 máquina => los mensajes se implementan

(generalmente) en memoria compartidan Fallo => falla todo el sistema

n Entornos distribuidos => procesos residen en diferentes máquinasn Los mensajes se transfieren por líneas de comunicaciónn La probabilidad de que ocurra un error durante la

comunicación y el procesamiento es mucho mayor que en un entorno de una sola máquina

n El fallo de un enlace no causa necesariamente el fallo de todo el sistema


Condiciones de errorn Cuando ocurre un fallo en un sistema, sea

centralizado o distribuido, el sistema debe intentar recuperarse del error

n Algunas situaciones de error:n El emisor o el receptor podría terminar antes de

que se procese un mensajen P espera un mensaje de Q (proceso terminado)n P envía un mensaje a Q (proceso terminado)


Condiciones de errorn Mensajes perdidos

n Fallo hardware o de la línea de comunicación

n Tres métodos para enfrentar este suceso en función de quien asume la responsabilidad de detectar el fallo:n SOn Emisorn SO/Emisor


Condiciones de error

n No siempre es necesario detectar los mensajes perdidos => protocolos de red que garantizan la confiabilidad

n ¿Cómo detectar la pérdida de mensajes?n El método de detección más común consiste

en emplear tiempos límite o plazos


Condiciones de error

n Mensajes alteradosn es común el uso de códigos de verificación

de errores (paridad, etc...)


Invocación remota: el modelo de Adan Características

n Esquema de comunicación síncrono (rendezvous), sin búferes

n Esquema de comunicación asimétrico (el emisor necesita conocer la identidad del destino pero no ocurre lo mismo con receptor)

n Durante la cita, el flujo de datos es bidireccional


Llamada a Procedimiento Remoto (RPC)

n Motivación:n Aprovechar el paralelismo potencial

existente en un sistema distribuido

n ¿ Cómo ?n Posibilitando que un proceso llame a un

procedimiento que se ejecutará en otro procesador


Invocación remota vs RPC’sn La invocación remota es una construcción de

los lenguajes concurrentes

n La RPC es una técnica para permitir llamadas a procedimientos en entornos distribuidos

n La palabra “remoto” tiene significados diferentes en ambos casos:n Invocación remota: “otro proceso”n RPC: “otro procesador”


Invocación remota vs RPC’sn El punto de entrada llamado durante una invocación

remota sólo se ejecutará cuando su propietario lo permita

n El procedimiento llamado durante una RPC se puede ejecutar de inmediato

n El punto de entrada llamado durante una invocación remota es ejecutado por el proceso propietario de dicho punto de entrada;

n El procedimiento llamado durante una RPC se ejecuta en nombre del proceso llamador por un proceso subordinado creado por el entorno de ejecución


Invocación remota vs RPC’sn El proceso llamador y el punto de entrada

llamado durante una invocación remota se pueden ejecutar en el mismo procesador. Esto no tiene sentido en el caso de una RPC


Dificultades implementación RPC’sn Paso de parámetros

n Valorn Referencia: ¡más complejo!

n Los formatos internos de los datos pueden ser muy diferentes en redes de máquinas heterogéneas

n Requerirían conversaciones complejas y un considerable trabajo adicional

n Fallos en la transmisión

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