Redes de computadores II

Redes de computadores II

Comunicação entre processos

Prof. Diovani Milhorim


Troca de mensagens Sockets (cliente/servidor) RPC (remote procedure call)

Comunicação entre processosTroca de mensagens

Síncrona Assíncrona Unidirecional Bidirecional

Comunicação entre processosTroca de mensagens unidirecional

A comunicação de dados entre processos é chamada de unidirecional quando um dos processos sempre envia mensagens para um outro processo.

Comunicação entre processosTroca de mensagens bidirecional

A comunicação de dados entre processos é chamada de bidirecional quando qualquer um dos processos pode enviar ou receber mensagens entre eles.


Podemos definir duas entidades na troca de mensagens:

Emissor Receptor


Emissor : Entidade que envia as mensagens.

No caso de comunicação bidirecional o processo pode assumir tanto o papel de emissor quanto de receptor. No caso de comunicação unidirecional, um processo sempre será emissor e outro sempre o receptor.

Comunicação entre processosTroca de mensagens síncrona

Na comunicação síncrona, o processo emissor fica suspenso esperando que o receptor receba a mensagem. É comum que continue bloqueado até réplica do receptor

Comunicação entre processosTroca de mensagens síncrona

Não existe necessidade de bufferização Não existe necessidade de mecanismo extra

para sincronizar. Maior risco de deadlock.


Troca de mensagens assíncrona

Os processos nunca ficam bloqueados. Um processo A envia mensagem para o processo B e continua o seu processamento normalmente. O receptor, na hora que desejar ler a mensagem, realiza sua recepção e também continua seu processamento normal.


Troca de mensagens assíncrona

Existência de bufferização Ausência de bloqueios Inexistência de deadlocks. Maior modularidade e escalabilidade de

aplicativos. Ausência de sincronismo.


Estrutura de comunicação entre processos.

Pipes: Funcionam com tubulações, o que se coloca de um lado segue sequencialmente para o outro lado.

Pipes anônimos. Pipes nomeados.



Pipes anônimos.

Mecanismo arcaico de comunicação entre processos. É sempre unidirecional, local, e síncrono.

Ex. Comandos em seqüência do bash.


Estrutura de comunicação entre processos.Pipes anônimos.

Permite apenas comunicação unidirecional. Se um processo está tentando passar os dados, e o leitor ainda não está pronto, o pipe bloqueia o processo até que o mesmo esteja disponível. Sendo assim, o próprio pipe provê a sincronização dos processos. Os pipes só podem se comunicar entre processos “parent – child”, por exemplo, comandos executados em um mesmo terminal.

Ex : cat /etc/passwd | more



Pipes nomeados.

Um pipe nomeado é uma extensão do pipe convencional. A diferença é que um pipe termina juntamente com o fim da execução do programa, e um pipe nomeado deve ser criado e destruido explicitamente.

Para criar um pipe nomeado pode-se usar o comando mknod ou mkfifo. Pode-se usar pipes nomeados em programas para prover meios de

comunicação inter processos. É bidirecional, local ou remoto. Pode ser síncrono ou assíncrono.

Diversas instâncias de um pipe podem ser criadas, uma para cada cliente.

Ex. em bash : #mknod ou mkfifo


Pipes nomeados.

Exemplo:

#mkfifo teste#cat < teste

O pipe fica esperando até obter algum dadoEm outro terminal execute:

#ls > teste

A saída do comando ls será redirecionada para o pipe nomeado “teste”Desta forma, a saída do comando ls será ecoada no primeiro terminal, o qual aguardava recebimento de dados no pipe.


Sockets:

Uma interface local, criada e possuida pelas aplicações, controlada pelo S.O. atráves do qual os processos podem trocar mensagens.


Sockets:

Comunicação entre processos que se utiliza das funcionalidades dos protocolos de rede para realizar a troca de informações entre emissor e receptor.


Sockets:

A programação por portas (sockets) se utiliza dos serviços de redes, sejam eles orientados ou não orientados a conexão.


Sockets:

Interface padrão para comunicação entre processos em redes TCP/IP

Nasceu com o Unix de Berkeley

Os projetistas tentaram usar ao máximo as chamadas de

sistema do Unix

Implementada hoje em vários Sos

Programar com sockets pode ser visto como desenvolver um desenvolver um

protocolo de aplicaçãoprotocolo de aplicação


Sockets:Um socket pode ser entendido como uma porta de um canal de comunicação que permite a um processo executando em um computador enviar/receber mensagens para/de outro processo que pode estar sendo executado no mesmo computador ou num computador remoto.


Sockets:Abaixo temos uma figura com que representa a comunicação de sockets e a pilha TCP/IP


Sockets:


Sockets:

Os sockets permitem então a comunicação processo a processo da seguinte forma :

comunicação local : processos locais usando sockets locais

comunicação remota : processos remotos usando sockets em rede (TCP/IP)


Sockets:

Tipos de serviço de transporte:

Datagrama - transporte não orientado a conexão e sem controle de erros ( protocolo UDP)

DataStream - transporte orientado a conexão com controle de erros ( protocolo TCP )

Raw – baixo nível – pacotes IP


Sockets:

Serviço com conexão Implementa um streamstream de dados (SOCK_STREAM) Protocolo TCP (tipicamente)

Serviço sem conexão Implementa um serviço de datagramas (SOCK_DGRAM) Protocolo UDP (tipicamente) Acessa diretamente a camada de rede (SOCK_RAW)

Serviço de baixo nível Protocolo IP (tipicamente)

Comunicação entre processosSockets: Principais funções da API

socket Cria um novo descritor para comunicação

connect Iniciar conexão com servidor

write Escreve dados em uma conexão

read Lê dados de uma conexão

close Fecha a conexão

bind Atribui um endereço IP e uma porta a um socket

listen Coloca o socket em modo passivo, para “escutar” portas

accept Bloqueia o servidor até chegada de requisição de conexão

recvfrom Recebe um datagrama e guarda o endereço do emissor

sendto Envia um datagrama especificando o endereço

Comunicação entre processosSockets:

Aplicação cliente-servidor usando serviços de transporte orientado a conexão

servidor cliente

criar porta para requisitante

Esperar pela requisição entrante Criar porta – Conectar no servidor

Enviar requisição usando o socket criado

cria socket de comunicação

ler requisição do socket de conexão

Escrever resposta para o socket de conexão

Ler resposta do servidor

Fechar o socket Fechar socket

Comunicação entre processos Sockets: orientado a conexão (tcp)

close ()

listen ()

bind ()

socket ()

accept ()

read ()

write ()

Servidor

socket ()

Cliente

connect ()bloqueado Estabelecimento de conexão

write ()

read ()

close ()

Dados (pedido)

Dados resposta)

Comunicação entre processosSockets: orientado a conexão (tcp) – estrutura típica do servidor

Comunicação entre processosSockets: Programação C/C++

C é a linguagem “básica” para programação com sockets

De maneira diferente de Java, programar com sockets em C/C++ envolve utilizar todas as chamadas da API


#include ...#include <sys/socket.h>

int main(int argc, char **argv){

int s;struct sockaddr_in dest;char msg_write[100], msg_read[100];s = socketsocket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0));

bzero(&dest, sizeof(dest));dest.sin_family = AF_INET;dest.sin_port = htons(9999);inet_aton(“127.0.0.1”, &dest.sin_addr.s_addr);

connectconnect(s, (struct sockaddr*)&dest, sizeof(dest));

do {scanf("%s",msg_write);

writewrite (s, msg_write, strlen(msg_write)+1); readread (s, msg_read, MAXBUF);

} while (strcmp(msg_read,"bye"));

closeclose(s);

}


#include ...#include <sys/socket.h>

int main(int argc, char **argv){ int s, client_s; struct sockaddr_in self, client;

int addrlen = sizeof(client); char msg_write[100], msg_read[100];

s = socketsocket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

bzero(&self, sizeof(self));self.sin_family = AF_INET;self.sin_port = htons(9999);self.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

bindbind(s, (struct sockaddr*)&self, sizeof(self));

listenlisten(s, 5);

while (1) {

client_s = acceptaccept(s, (struct sockaddr*)&client, &addrlen);

do { readread (client_s, msg_read, MAXBUF); writewrite (client_s, msg_read, strlen(msg_read)+1);

} while (strcmp(msg_read,"bye")); closeclose(client_s);}

}

Comunicação entre processosSockets: Programação Java

Java modernizou a API para trabalhar com sockets O programador não precisa chamar todas as funções,

algumas chamadas são automáticas Exemplos

Socket: equivalente a socketsocket e bindbind ServerSocket: equivalente a socketsocket, bindbind e listenlisten

Sockets são implementados no pacote java.net A transmissão e o envio de dados são feitos através de

classes do pacote java.io de maneira semelhante à escrita e leitura em arquivos Classes DataInputStreamDataInputStream, DataOutputStreamDataOutputStream, etc.,


Exemplo:cliente clienteJava (TCP) Java (TCP)

import java.io.*;

import java.net.*;

class TCPClient {

public static void main(String argv[]) throws Exception

{

String sentence;

String modifiedSentence;

BufferedReader inFromUser =

new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

Socket clientSocket = new Socket("hostname", 6789);

DataOutputStream outToServer = new DataOutputStream(clientSocket.getOutputStream());

BufferedReader inFromServer = new BufferedReader(new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream())); sentence = inFromUser.readLine(); outToServer.writeBytes(sentence + '\n'); modifiedSentence = inFromServer.readLine(); System.out.println ("FROM SERVER: " + modifiedSentence ); clientSocket.close(); } }

Comunicação entre processosExemplo:servidor servidor.Java (TCP) Java (TCP)

import java.io.*;

import java.net.*;

class TCPServer {

public static void main(String argv[]) throws Exception

{

String clientSentence;

String capitalizedSentence;

ServerSocket welcomeSocket = new ServerSocket(6789);

while(true) {

Socket connectionSocket = welcomeSocket.accept();

BufferedReader inFromClient = new BufferedReader(new InputStreamReader(connectionSocket.getInputStream())); DataOutputStream outToClient = new DataOutputStream (connectionSocket.getOutputStream()); clientSentence = inFromClient.readLine(); capitalizedSentence = clientSentence.toUpperCase() + '\n'; outToClient.writeBytes(capitalizedSentence); } } }


Aplicação cliente-servidor usando serviços de transporte não orientado a conexão

servidor cliente

criar porta para requisitante Criar porta (datagrama)

Enviar requisição para servidor

Especificando endereço do servidor e

número da porta

ler requisição do socket de conexão

Escrever resposta para o socket de conexão

Especificando endereço do cliente e número da porta

Ler resposta do servidor

Fechar socket

Comunicação entre processos Sockets: não orientado conexão (udp)

sendto ()

bind ()

socket ()

recvfrom ()

Servidor

socket ()

Cliente

bloqueado

sendto ()

recvfrom ()

Dados (pedido)

Dados resposta)

close ()close ()

Comunicação entre processosCliente java UDP

import java.io.*;

import java.net.*;

class UDPClient {

public static void main(String args[]) throws Exception

{

BufferedReader inFromUser =

new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

DatagramSocket clientSocket = new DatagramSocket();

InetAddress IPAddress = InetAddress.getByName("hostname");

byte[] sendData = new byte[1024];

byte[] receiveData = new byte[1024];

String sentence = inFromUser.readLine();

sendData = sentence.getBytes();

DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(sendData,

sendData.length, IPAddress, 9876); clientSocket.send(sendPacket); DatagramPacket receivePacket =

new DatagramPacket(receiveData, receiveData.length);

clientSocket.receive(receivePacket); String modifiedSentence =

new String(receivePacket.getData()); System.out.println("FROM SERVER:" +

modifiedSentence); clientSocket.close();}}

Comunicação entre processosSerrvidor java.udp

import java.io.*;

import java.net.*;

class UDPServer {

public static void main(String args[]) throws Exception

{

DatagramSocket serverSocket = new DatagramSocket(9876);

byte[] receiveData = new byte[1024];

byte[] sendData = new byte[1024];

while(true)

{

DatagramPacket receivePacket =

new DatagramPacket(receiveData, receiveData.length);

serverSocket.receive(receivePacket); String sentence =

new String(receivePacket.getData()); InetAddress IPAddress = receivePacket.getAddress(); int port = receivePacket.getPort(); String capitalizedSentence = sentence.toUpperCase(); sendData = capitalizedSentence.getBytes(); DatagramPacket sendPacket =

new DatagramPacket(sendData, sendData.length, IPAddress,

port); serverSocket.send(sendPacket); } } }

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