Klasické problémy meziprocesové komunikace – producent-konzument aj.

Aktuální verze z 20. 2. 2014, 06:48

Meziprocesova komunikace: // tady by to chtělo rozvést a doplnit...

• Predavani zprav
• Primitiva send, receive
• Mailbox, port
• RPC
• Ekvivalence semaforu, zprav, ...
• Bariera, problem vecericich filozofu

Problem sdilene pameti

• umisteni objektu ve sdilene pameti
• Bezpecnost - globalni data pristupna kteremukoliv procesu bez ohledu na semafor
• Procesy bezi na ruznych strojich, komunikuji spolu po siti Reseni - predavani zprav

[editovat] Predavani zprav

• send, receive
• Zavedeme 2 primitiva
  • send (adresat, zprava) - odeslani zpravy
  • receive (odesilatel, zprava) - prijem zpravy
  • Send - Zprava (lib. datovy objekt) bude zaslana adresatovi
  • Receive - Prijem zpravy od urceneho odesilatele Prijata zprava se ulozi do promenne "zprava"

Synchronizace - blokující (synchronní) (recieve) / neblokující (asynchronní) (send)

• blokující send
  • čeká na převzetí správy příjemcem
• neblokující send
  • vrací se ihned po odeslání zprávy
  • většina systémů
• blokující receive
  • není-li ve frontě žádná zpráva, zablokuje se
  • většina systémů
• neblokující receive
  • není-li zpráva, vrací chybu

problémy, které nejsou u semaforů ani monitorů, zvláště při komunikaci po síti

• ztráta zprávy (potvrzení o přijetí (acknowledgement))
• ztráta potvrzení (číslování zpráv, duplicitní zprávy se ignorují)
• problém autentizace (zprávy je možné šifrovat)

lokální komunikace

• rendezvous - eliminuje frontu zpráv, send zavolán dříve než receive – odesílatel zablokován, vyvolán send i receive – zprávu zkopírovat z odesílatele přímo do příjemce
• využití mechanismu virtuální paměti paměť obsahující zprávu je přemapována z procesu odesílatele do procesu příjemce

typické aplikace typu klient - server

• WWW klient x WWW server (Apache, IIS)
• účetní aplikace x databázový systém (Oracle, MySQL)

[editovat] Volání vzdálených procedur (RPC - Remote Procedure Call)

1. Klient zavolá spojku klienta, reprezentující vzdálenou proceduru
2. Spojková procedura argumenty zabalí do zprávy, pošle ji serveru
3. Spojka serveru zprávu přijme, vezme argumenty a zavolá proceduru
4. Procedura se vrátí, návrat. hodnotu pošle spojka serveru zpět klientovi
5. Spojka klienta přijme zprávu obsahující návrat. hodnotu a předá ji volajícímu

dnes nejpoužívanější jazyková konstrukce pro implementaci distribuovaných systémů a programů bez explicitního předávání zpráv

[editovat] Ekvivalenty uvedených primitiv

Lze implementovat semafory pomocí zpráv a zprávy pomocí semaforů

Lze ukázat, že je možné implementovat

• Semafory pomocí monitoru
• Monitory pomocí semaforů

[editovat] Bariéry

[editovat] Producent-konzument

• Dva procesy sdílejí společnou paměť (buffer) pevné velikosti N položek
• Jeden proces je producent - generuje nové položky a ukládá je do vyrovnávací paměti
• Paralelně běží proces konzument, který data vyjímá a spotřebovává
• Procesy mohou běžet různými rychlostmi => musí být zabezpečeno, aby nedošlo k přetečení/podtečení:
  • Konzument musí být schopen čekat na producenta, nejsou-li data
  • Producent musí být schopen čekat na konzumenta, je-li buffer plný

Klasicky se zde sdílená paměť řeší pomocí pole, kde se z jedné strany položky přidávají a z druhé odebírají. Index kam zapisovat/odebírat počítáme modulo velikost pole. Kolizím zabráníme pomocí dvou semaforů, kde jeden obsahuje informaci o počtu plných prvků pole (f) a druhý o počtu prázdných prvků (e).

• přidání prvku: P(e), V(f)
• odebrání prvku: P(f), V(e)

[editovat] Problém večeřících filosofů

• 5 filosofů sedí kolem kulatého stolu
• Každý filosof má před sebou talíř se špagetami
• Mezi každými dvěma talíři je vidlička
• Špagety jsou tak klouzavé, že filosof potřebuje 2 vidličky, aby mohl jíst
• Když filosof dostane hlad, pokusí se vzít 2 vidličky; pokud uspěje, nějakou dobu jí, pak položí vidličky a pokračuje v přemýšlení
• Problémy: uvíznutí(deadlock) (všichni filozofové zvednou levou vidličku, žádný z nich už nemůže pokračovat), vyhladovění (pokud by filozofové vzali najednou levou vidličku, budou běžet cyklicky - vidí, že pravá není volná, položí…)
• Řešení - Dijkstra (pomocí semaforů)

[editovat] Problém čtenářů a písařů

• Představme si velkou databázi, množina procesů se pokouší souběžně číst a zapisovat
• Více požadavků čtení - akceptovatelné
• Při zápisu nesmí nikdo jiný přistupovat, ani žádní čtenáři
• První čtenář, který dostane přístup do databáze, provede P(w), další pouze zvětšují čítač
• Po skončení čtenáři zmenšují čítač, poslední provede V(w)
• Semafor w zabrání vstupu písaře, pokud jsou čtenáři
• Semafor w také zabrání vstupu čtenářům, je-li písař
• toto je s předností čtenářů

• nebo to jde udělat tak, že když chce vstoupit písař, tak už tam nepustí další čtenáře (s předností písařů)

[editovat] Problémy

• Uvíznutí (Deadlock) - cyklické čekání dvou či více procesů na událost, kterou může vyvolat pouze některý z nich, nikdy k tomu však nedojde
• Vyhladovění (starvation) - proces se nedostane k požadovaným zdrojům