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1 Exécution des applications réparties Programmation des Applications Réparties Olivier Flauzac URCA Master STIC-Informatique première année Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 1 / 49

2 1 Communication par messages 2 Communication par événements 3 Le modèle Client / Serveur 4 Code mobile 5 Mémoire partagée 6 Conclusion Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 2 / 49

3 Modèles d exécutions Communication par messages Communication par événements Modèle client serveur Code mobile Mémoire virtuelle partagée Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 3 / 49

4 Plan Communication par messages 1 Communication par messages 2 Communication par événements 3 Le modèle Client / Serveur 4 Code mobile 5 Mémoire partagée 6 Conclusion Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 4 / 49

5 Communication par messages Communication par messages Un modèle de communication ancien Exemple le courrier électronique Communication asynchrone liste de diffusion les forums (NEWS) filtrage par sujets abonnement avant réception Paradigmes de programmation Années 70 : Message Queuing modèle événements/réaction - publish/subscribe modèle d acteurs programmation par agents Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 5 / 49

6 Modèles Communication par messages Synchronisation communication asynchrone émission non bloquante réception bloquante (attente jusqu à réception d un message) communication synchrone Modes de communication communication directe entre processus communication indirecte via des portes (boîtes aux lettres) mode de transmission messages anonymes messages typés Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 6 / 49

7 Communication par messages API et mise en œuvre Environnements micro-noyau primitives de base : Chorus, Mach/OSF-1 UNIX sockets programmation parallèle PVM et/ou MPI industriel d intégration d applications middleware à messages : MOM Interface de programmation ad hoc : JAVA JMS Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 7 / 49

8 Communication par messages Un middleware à message : MOM principes directeurs couche de logiciel sur le système hôte Modèle de programmation messages files de messages Propriétés transactions (les messages sont vus comme des ressources transactionnelles ) sécurité : encodage des messages, contrôle d accès aux messages. Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 8 / 49

9 Communication par messages Unités de MOM (1) Les messages identificateur unique structure entête : identification d acheminement attributs : (nom,valeur) utilisable par le système pour sélectionner les messages. données : définies par l application. paramètres durée de vie priorité sécurité Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 9 / 49

10 Communication par messages Unités de MOM (2) File de messages identification unique persistance (résistanec aux défaillances) partagées par les applications modes de réception variable Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 10 / 49

11 API Communication par messages Interface MsgQ.attach(name,type) < msgq SendQ.sendMsg(msg) RecvQ.recvMsg(wait) < msg RecvQ.confirmMsg(msg) MsgQ.detach() Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 11 / 49

12 Communication par messages Extension du modèle de base communication de groupe groupe = ensemble de récepteurs identifiés par un nom unique gestion dynamique des groupes politiques de services : 1/N, N/N mise en œuvre : IP multicast application : tolérance au fautes (gestion de la réplication), travail coopératif communication anonyme désignation associative : récipiendaires désignés par leurs propriétés propriété : attibut du message ou identificateur externe indépendance entre émetteur et récepteur Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 12 / 49

13 Exercices Communication par messages 1 écrire les algorithmes d un système de consultation de fichiers. 2 comment gérer la concurrence dans ce cas, comment permettre la gestion de la synchronisation? 3 description des fautes et de leur gestion 4 proposer une implémentation du système de gestion de dépêches Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 13 / 49

14 Plan Communication par événements 1 Communication par messages 2 Communication par événements 3 Le modèle Client / Serveur 4 Code mobile 5 Mémoire partagée 6 Conclusion Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 14 / 49

15 Communication par événements Communication par événements Concepts de base événements réaction : traitement associé à l occurrence d un événement Principe d attachement association dynamique entre un nom d événement et une réaction Communications communication anonyme : indépendance entre l émetteur et les consommateurs d un événement Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 15 / 49

16 Communication par événements Principe du publish/subscribe Mise en œuvre un processus générant un événement (publish : producteur) un processus gestionnaire : réception des événements, gestion des abonnements un processus générant un ev subscribe : association ev, association, association gérée par le processus ou par le gestionnaire Réalisation possibles événement statique : 1 ev = 1 react fixée événement signé : 1 ev d un émetteur = 1 react fixée événement contextuelle : 1 ev = 1 réact en fct de l état d un des acteurs événement dynamique au choix, chaque acteur associe lors de son inscription la liste des reactions possibles et les cas d utilisation? Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 16 / 49

17 Modèles Communication par événements Initiative mode PULL : initiative au client (consommateur) mode PUSH : réaction associée à chaque message, exécution automatique Types d architectures Hub and Spoke : étoile dont le centre est le broker Snowflake : serveur de gestion d ev réparti : protocole ppp Bus de message : service réparti : protocole multicast Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 17 / 49

18 Communication par événements Domaines d application génie logiciel (coopération entre outils de développement) Intégration extension d applications existante diffusion d information sur le Web Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 18 / 49

19 Communication par événements Exemple d implémentation JMS Objectif : API Java d accès uniforme aux systèmes de messagerie Propriétés PPP Publish / Subscribe Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 19 / 49

20 Exercices Communication par événements 1 Est il possible de mettre en place une spécif à la NETBILL 2 besoin et gestion de la concurrence 3 description des fautes et de leur gestion 4 proposer une implémentation du système de gestion de dépêches Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 20 / 49

21 Plan Le modèle Client / Serveur 1 Communication par messages 2 Communication par événements 3 Le modèle Client / Serveur 4 Code mobile 5 Mémoire partagée 6 Conclusion Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 21 / 49

22 Le modèle Client / Serveur Modèle client / serveur : Approches Types de client / serveur traditionnel de données à Objets à composants Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 22 / 49

23 Le modèle Client / Serveur Client/serveur traditionnel Approche Intégration de tous les ervices nécessaires dans une série de boite à outil géante : DCE DCE est composé d une série de bibliothèques : support pour les systèmes de fichiers, gestion du temps, désignation authentification, RPC, thread... La programmation revient à faire un ensemble d appels systèmes mis en place par la plateforme. Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 23 / 49

24 Le modèle Client / Serveur Client/serveur traditionnel (2) Avantages interface normalisée programmation de haut niveau : gros grain portabilité et standardisation Désavantages programmation lourde difficulté pour le grain fin système réel caché Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 24 / 49

25 Le modèle Client / Serveur Client / serveur à objets Motivations propriétés encapsulation modularité réutilisation polymorphisme composition objet : unité de désignation et de distribution Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 25 / 49

26 Le modèle Client / Serveur Client / serveur à objets Problématique appel de méthode sur des objets distant, récupération des résultats des objets : pas de migration d objets! Problèmes : programmation trans-plateforme référencement gestion des erreurs lourdeur du système Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 26 / 49

27 Types d objets Le modèle Client / Serveur Approches objets langage représentation propre au langage : instance d une classe exemple : JAVA RMI objets système représentation arbitraire définie par l environement d exécution exemple : CORBA Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 27 / 49

28 Invocation Le modèle Client / Serveur Eléments référence d objet (pointeur universel) identification d une méthode paramètres d appels et de retour (y compris signal d exception) passage par valeur passage par référence Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 28 / 49

29 Le modèle Client / Serveur Client / serveur de données Mise en place d un médiateur de requêtes fonctions des acteurs le client : code de l application non lié au données dialogue avec l utilisateur le serveur : stockage des données, gestion de disponibilité et de sécurité interprétation / optimisation des requêtes le médiateur : connexion / deconnexion préparation / communication des requêtes gestion des caches (requêtes et résultats) Cas d application : bases de données Driver ODBC Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 29 / 49

30 Exercices Le modèle Client / Serveur 1 proposer une implémentation du système de gestion de dépêches Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 30 / 49

31 Plan Code mobile 1 Communication par messages 2 Communication par événements 3 Le modèle Client / Serveur 4 Code mobile 5 Mémoire partagée 6 Conclusion Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 31 / 49

32 Code mobile Code mobile Principe Exemples programme pouvant se déplacer d un site à un autre requête SQL applet Java code Javascript Motivations rapprocher le traitement des données réduire le volume des données échangées sur le réseau partage de la charge Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 32 / 49

33 Caractéristiques Code mobile Code interprétable support des différentes plate-formes représentation des données Sécurité authentification des opérations restriction des accès Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 33 / 49

34 Code mobile Modèles d exécution pour la mobilité Code à la demande mobilité faible exemple : applet Java Agents mobiles mobilité faible code exécutable + données modifiée : Aglets mobilité forte code exécutable + données modifiée + contexte d exécution : AgentTCL Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 34 / 49

35 Limites Code mobile sécurité et risque sur machine cliente authentification taille du code tolérance aux fautes (perte, corruption...) Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 35 / 49

36 Exercices Code mobile 1 proposer une implémentation du système de gestion de dépêches Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 36 / 49

37 Plan Mémoire partagée 1 Communication par messages 2 Communication par événements 3 Le modèle Client / Serveur 4 Code mobile 5 Mémoire partagée 6 Conclusion Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 37 / 49

38 Mémoire partagée Mémoire partagée Motivations (re)placer le programmeur dans les conditions d un système centralisé Utilisation d une mémoire commune comme espace de communication synchronisation par variables partagées avantages attendus (côté programmeur) simplicité efficacité Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 38 / 49

39 Problématique Mémoire partagée utilisation d outils existants mise en œuvre efficace d une mémoire partagée optimisation de l utilisation des ressources d un réseau Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 39 / 49

40 Mémoire partagée Principe de réalisation Site A Site B Site C Objets partagés Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 40 / 49

41 Modèles Mémoire partagée Espaces de tuples base de données (de tuples) partagés modèle de programmation type Linda (gestion d ensembles) dépôt, retrait et consultation d objets JavaSpaces Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 41 / 49

42 Javaspaces Mémoire partagée Elements un Javaspace = espace de tuples (d entrées) une entrée = un ensemble de champs un champs : référence à une instance Java (un objet) Opérations de base écriture dans un Javaspace (write) lecture dans un javaspace avec conformité (read) retrait dans un javaspace avec conformité (take) notification de l écriture d une entrée conforme (notify) transaction groupant plusieurs opérations Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 42 / 49

43 Modèles Mémoire partagée Objets répartis partagés espace d objets répartis partagés interface de programmation : langage à objet étendu plusieurs modes de réalisation objets répliqués : Javanaise objet à image unique : Guide Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 43 / 49

44 Modèle Mémoire partagée Objets dupliqués Principe objets partagés par couplage partage par copie locale programmation simple Une partie de l objet sur chaque machine Une partie sur la mémoire partagée Problème Synchronisation de la modif d états gestion de la cohérence Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 44 / 49

45 Exercices Mémoire partagée 1 proposer une implémentation du système de gestion de dépêches Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 45 / 49

46 Plan Conclusion 1 Communication par messages 2 Communication par événements 3 Le modèle Client / Serveur 4 Code mobile 5 Mémoire partagée 6 Conclusion Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 46 / 49

47 Conclusion Hiérarchie des modèles Java Spaces Javanaise Guide Composants Java RMI Dcom Corba Appel de procédure/méthode à distance Bus logiciel Agents mobiles Communication par messages (exemple : interface "sockets") TCP/IP Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 47 / 49

48 Conclusion Quel modèle pour quelle application? Développement de nouvelles applications Intégration d applications existantes Extensions d applications existantes Mode de synchronisation exécutions synchrones exécutions asynchrones Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 48 / 49

49 Conclusion Quel modèle pour quelle application? (suite) Gestion d informations partagées image unique / copies locales migration du contrôle des données du code Approche langage système Olivier Flauzac (URCA) PAR : Exécution des applications réparties MSTIC-INFO 1 49 / 49

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