Universidad de Chile - Tupper 2007, Santiago - Fono/Fax: (56 2) 698 8427 - cec.uchile.cl Módulo ECI - 11: Fundamentos de Redes de Computadores.

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1 Universidad de Chile - Tupper 2007, Santiago - Fono/Fax: (56 2) 698 8427 - Email: hthiemer @ cec.uchile.cl Módulo ECI - 11: Fundamentos de Redes de Computadores 1 Qué pasa cuando varios clientes tratan de conectarse al mismo teimpo a un servidor  Una forma es ir atendiéndolos de a uno en un ciclo: como en el programa que atiende pedidos de archivos  Se acepta una conexión  se lee la petición  se lee desde el  archivo y se escribe en el socket hasta encontrar una marca de fin de archivo  A este tipo de servidores se les llama servidores iterativos  El problema es que todo cliente tiene que esperar su turno para ser atendido  Si uno de ellos pide un archivo muy grande los demás tienen que esperar  La mayor parte de la espera es debido a operaciones de IO, hay capacidad de CPU ociosa !

2 Universidad de Chile - Tupper 2007, Santiago - Fono/Fax: (56 2) 698 8427 - Email: hthiemer @ cec.uchile.cl Módulo ECI - 11: Fundamentos de Redes de Computadores 2 Un Servidor Concurrente  Un servidor concurrente atiende a varios clinetes al mismo tiempo.  Más aún, mientras está atendiendo sigue escuchando  El problema es que todo cliente tiene que esperar su turno para ser atendido  Si uno de ellos pide un archivo muy grande los demás tienen que esperar  La mayor parte de la espera es debido a operaciones de IO, hay capacidad de CPU ociosa !  Se trata de crear un nuevo proceso o línea de ejecución cada vez que un cliente “llega” a pedir un servicio.

3 Universidad de Chile - Tupper 2007, Santiago - Fono/Fax: (56 2) 698 8427 - Email: hthiemer @ cec.uchile.cl Módulo ECI - 11: Fundamentos de Redes de Computadores 3 Algoritmo de Servidor Concurrente Programa principal o “master” del servidor 1- Crear un Socket de servidor En un ciclo infinito: 2- aceptar requerimientos de clientes 3- cuando llega una petición de un cliente crear un nuevo proceso “esclavo” que atienda paralelamente la petición (esto no debe bloquear la ejecución del programa master del servidor) 4 - volver a 2. Proceso esclavo 1- Recibir los parámetros de la comunicación (socket o flujos de entrada y/o salida) 2- Atender al cliente (ej: leer el nombre del archivo, transmitir el archivo) 3- Retornar (desaparecer !)

4 Universidad de Chile - Tupper 2007, Santiago - Fono/Fax: (56 2) 698 8427 - Email: hthiemer @ cec.uchile.cl Módulo ECI - 11: Fundamentos de Redes de Computadores 4 Cómo (y por qué) crear procesos paralelos  Si existe sólo una CPU, ¿Por qué crear procesos paralelos?  Porque algunos programas se escriben más fácilmente así. De hecho, la programación de un servidor es a veces más fácil si se hace de esta manera.  Porque sí hay más de un procesador !!!!! (¿dónde?)  El concepto de procesos paralelos implentados a nivel de S.O. aparecen con UNIX y C.  La forma de crearlos es ejecutando una función llamada fork()  int i = fork() provoca que se cree un proceso exactamente igual al que se está ejecutando.  La única diferencia es que en el proceso hijo (el nuevo creado) la variable i vale cero. Esto se usa para saber quién soy yo.  En programación de servidores concurrentes, si soy el hijo ejecuto la parte que corresponde al proceso esclavo.  Si soy el padre (i tiene un valor distinto de cero y es el id del proceso hijo creado) sigo recibiendo peticiones

5 Universidad de Chile - Tupper 2007, Santiago - Fono/Fax: (56 2) 698 8427 - Email: hthiemer @ cec.uchile.cl Módulo ECI - 11: Fundamentos de Redes de Computadores 5 Ejemplo de procesos paralelos en C (muy simplificado) main() { int pid, msock, ssock; sock = passivesock(port, “tcp”, qlen); /* ver capítulo 10.4 del libro Internetworking with tcp/ip de Douglas Commer para ver cómo se implementa */ while(1) { ssock = accept(msock, &fsin, &alen); pid = fork(); if (pid == 0) { atender al cliente; retornar; }

6 Universidad de Chile - Tupper 2007, Santiago - Fono/Fax: (56 2) 698 8427 - Email: hthiemer @ cec.uchile.cl Módulo ECI - 11: Fundamentos de Redes de Computadores 6 Problemas con el fork() en UNIX  La creación del proceso paralelo es costosa en tiempo.  En algunos textos se sugiere que se podrían crear los procesos paralelos al levantar el servidor. Cuando llegue un cliente simplemente se le pasan los datos por medio de un pipe que se crea entre el proceso padre y el proceso hijo  El proceso paralelo duplica exactamente todo el ambiente en el cual estaba corriendo el proceso original, incluso aquellas variables que no necesita !!!  No es fácil manejar procesos paralelos, ya que si no se terminan en forma “normal” pueden quedar consumiendo recursos indefinidamente.  La única información que tiene el padre para controlarlos es su identificación al crearlos.  Muchas veces se prefiere usar el método select, que lo que hace es preguntar de una serie de puntos de lectura de datos (en este caso sockets) cuál está listo para ser leído: este puede ser uno de los sockets de comunicación con cliente (en un arreglo) o el socket por donde se escuchan las peticiones (recordar que el IO es lo más lento en todo esto)

7 Universidad de Chile - Tupper 2007, Santiago - Fono/Fax: (56 2) 698 8427 - Email: hthiemer @ cec.uchile.cl Módulo ECI - 11: Fundamentos de Redes de Computadores 7 En JAVA se prefiere usar Threads  Un thread es una secuencia o flujo de de instrucciones que se ejecutan dentro de un programa. Tiene un comienzo y un fin. Entonces qué diferencia tiene con un proceso ?  El thread sólo puede ser creado dentro de un proceso. Y un proceso (programa) puede crear varios threads dentro de él que se ejecutan en paralelo.  Entonces, qué diferencia tiene con el fork(). El programa principal está “conciente” de los threads que existen, hay variables que los identifican. Pueden ser creados, inicializados, sustendidos, reactivados o parados por el el programa que los creó.  El programa principal puede darles parámetros distintos a cada thread. Los thread se pueden programar con la canatidad de variables necesarias para su ejecución (no lo heredan TODO)

8 Universidad de Chile - Tupper 2007, Santiago - Fono/Fax: (56 2) 698 8427 - Email: hthiemer @ cec.uchile.cl Módulo ECI - 11: Fundamentos de Redes de Computadores 8 Usando threads para atender multiples clientes de un Servidor de Sockets  La forma de implementar servidores que atiendan a varios clientes paralelamente a la vez es combinando threads con sockets  El servidor abre un ServerSocket desde donde oye ciualquier intento por conectarse con él de un cliente.  Una vez establecida la conexión, abre un socket normal e inicia un thread que atiende a este cliente. El socket abierto se pasa como parámetro. De esa manera puede seguir oyendo por el ServerSocket sin estar bloqueado.  El thread tiene un método run que atiende los pedidos del cliente  El cliente se conecta al servidor sin saber que finalmente será un socket el que está atendiéndolo.

9 Universidad de Chile - Tupper 2007, Santiago - Fono/Fax: (56 2) 698 8427 - Email: hthiemer @ cec.uchile.cl Módulo ECI - 11: Fundamentos de Redes de Computadores 9 Implementación de Threads  Una forma de usar Threads en Java es creando una nueva clase que extienda la clase Thread y sobreescribir el método run.  Los threads son una clase existente. Esta clase se debe extender para hacer una clase derivada que haga lo que nosotros queramos.  Lo que un thread en particular hace cuando se echa a correr se programa en un método llamado run de la clase extendida de Thread..  El método run ejecuta cuando a un objeto de esta clase se le aplica el método start()  El encabezado de una clase Thread será:  public class MiThread extends Thread {  Y en alguna parte deberá aparecer  public void run() { //aquí va lo que queremos que se haga en paralelo }

10 Universidad de Chile - Tupper 2007, Santiago - Fono/Fax: (56 2) 698 8427 - Email: hthiemer @ cec.uchile.cl Módulo ECI - 11: Fundamentos de Redes de Computadores 10 Ejemplo de Threads: escritura de la clase public class SimpleThread extends Thread { public SimpleThread(String str) { super(str); } public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println(i + " " + getName()); try { this.sleep((int)(Math.random() * 1000)); } catch (InterruptedException e) {} } System.out.println("DONE! " + getName()); }  El método this.sleep(milisegundos) debe ir en un bloque try and catch

11 Universidad de Chile - Tupper 2007, Santiago - Fono/Fax: (56 2) 698 8427 - Email: hthiemer @ cec.uchile.cl Módulo ECI - 11: Fundamentos de Redes de Computadores 11 Ejemplo de Threads: Uso de la clase nueva public class TwoThreadsTest { public static void main (String[] args) { SimpleThread t1,t2; t1 = SimpleThread("Jamaica"); t2 = SimpleThread("Fiji"); t1.start(); t2.start() }  El método start() inicia la ejecucón de un thread. Esto implica que se empieza a ejecutar el código escrito en el método run del thread. También existen otros métodos que se le pueden aplicar a un thread: suspend(), resume(), stop().

12 Universidad de Chile - Tupper 2007, Santiago - Fono/Fax: (56 2) 698 8427 - Email: hthiemer @ cec.uchile.cl Módulo ECI - 11: Fundamentos de Redes de Computadores 12 Cómo usar threads para hacer servidores concurrentes  Hacer una clase Thread que tenga como variables de un objeto un socket y flujos de entrada y/o salida.  Programar el constructor de modo que reciba como parámetro un socket y haga todo lo necesario para dejar inicializado el ambiente para empezar a atender al cleinte (por ejemplo, abrir flujos de datos de entrada y/o salida del socket recibido)  Programar el método run de modo que implemente el protocolo necesario.  Programar un método main que en un ciclo infimito se ponga a escuchar en un port dado la llegada de clientes.  Con cada cliente nuevo crear un thread nuevo y pasar como parámetro el socket