Il modello Client/Server La comunicazione Sun RPC • Possibilità di invocare una procedura non locale operazione che interessa un nodo remoto e ne richiede un servizio • RPC – Remote Procedure Call Ho s t P r ogr amma Ho s t B P r ogr amma clien t P r ocedu r a locale 2003-2004 Ho s t A Con n ession e di r et e Reti di Calcolatori P r ocedu r a ser ver 1 IlSun modello Client/Server RPC Proprietà e Requisiti • Eterogeneità: dati diversi su macchine diverse • semantica diversa del modello locale esteso in modo remoto • Efficienza: implementazioni efficienti del modello • reti locali ad elevata velocità di trasferimento dati • Autenticazione: controllo di accesso da parte di utenti autorizzati • Possibilità di invocare una procedura non locale operazione che interessa un nodo remoto e ne richiede un servizio • Il supporto scambia messaggi per consentire • identificazione dei messaggi di chiamata e risposta • identificazione unica della procedura remota • autenticazione del chiamante e del servitore • amministrazione della rete e gestione di alcuni tipi di errori dovuti alla distribuzione •implementazione errata •errori dell'utente •roll-over (ritorno indietro) 2003-2004 Reti di Calcolatori 2 IlSun modello Client/Server RPC Proprietà e Requisiti • Il meccanismo RPC deve gestire i seguenti eventi anomali: • incongruenze di protocollo RPC • incongruenze fra versioni di programmi • errori di protocollo (ad esempio parametri errati) • autenticazione fallita sulla procedura remota e identificazione del motivo del rifiuto dell'accesso • altre ragioni per cui la procedura remota non viene chiamata o eseguita 2003-2004 Reti di Calcolatori 3 IlSun modello Client/Server RPC Semantica di Interazione • A fronte di possibilità di guasto, il cliente può controllare o meno il servizio • • • • maybe at least once at most once exactly once (SUN RPC) • Per il parallelismo e la sincronizzazione possibile • operazioni per il servitore • sequenziali (SUN RPC) • paralleli • operazioni per il cliente • sincrone (SUN RPC) • asincrone 2003-2004 Reti di Calcolatori 4 IlSun modello Client/Server RPC Implementazione • RPC meccanismo classificabile in due categorie secondo il grado di trasparenza • Open Network Computing (Sun Microsystems) • Network Computing Architecture (Apollo) Open Network Computing (ONC) • chiamata RPC Sun (diversa dalla locale) • primitiva callrpc() • parametri necessari •nome del nodo remoto •identificatore della procedura da eseguire •specifiche di trasformazione degli argomenti •(eXternal Data Representation XDR) 2003-2004 Reti di Calcolatori 5 IlSun modello Client/Server RPC Implementazione ONC Clie n t Se rv e r P r ogr amma clien t P r ocesso ser ver esecu zion e r ich iesta ch iamata callrpc() ser vizio r itor n o r isposta r ich iesta completata • Il meccanismo usa una tecnica nota come wrapping: uso una chiamata callrpc() il programmatore sa che sta facendo una rpc non c’è trasparenza 2003-2004 Reti di Calcolatori 6 RPC IlSun modello Client/Server Network Computing Architecture (NCA) • Ai due lati della comunicazione, client e server • routines stub per ottenere la trasparenza Chiamate locali allo stub: gli stub sono forniti dall'implementazione generati automaticamente Le parti di programma sono "del tutto" inalterate ci si dirige verso lo stub che nasconde le operazioni Cli e n t In t er fa ccia St u b del clien t Comunicazione di rete P r ogr a m m a clien t S e rv e r RP C r u n -t im e 2003-2004 P r ocedu r a ser ver In t er fa ccia St u b del ser ver RP C r u n -t im e Reti di Calcolatori 7 RPC IlSun modello Client/Server In Unix • Le RPC sfruttano i servizi delle socket • sia TCP per stream servizi con connessione • sia UDP per datagrammi (default SUN) servizi senza connessione • attesa del risultato e previste ritrasmissioni Ap p li c a zi o n e d i s tri bu i ta ba s a ta s u RP C Defin izion e ed u t ilizzo di ser vizi RP C Gest ion e a va n za t a del pr ot ocollo RP C Interfaccia RPC Ut ilizzo di ser vizi RP C st a n da r d In t er fa ccia socket (BSD) P r ot ocolli di t r a spor t o (UDP e TCP ) 2003-2004 Reti di Calcolatori 8 Il modello Client/Server Sun RPC • Un programma contiene più procedure remote che possono essere invocate • Sono previste versioni multiple delle procedure • Un unico argomento in ingresso ed in uscita per ogni invocazione • Semantica e controllo concorrenza mutua esclusione garantita nell'ambito di un programma: • una sola invocazione per volta • Semantica e affidabilità • Uso di protocollo UDP • Semantica at-least-once • Vengono fatte un numero a default di ritrasmissioni dopo un intervallo di time-out (in genere 4 secondi) • Non si prevede alcuna concorrenza a default nell'ambito dello stesso programma server • Possibilità di deadlock ==> se un server in RPC richiede, a sua volta, un servizio al programma chiamante 2003-2004 Reti di Calcolatori 9 IlSun modello Client/Server RPC Naming Messaggio RPC deve contenere per la identificazione globale • numero di programma • numero di versione • numero di procedura • Numeri di programma (32 bit) • 0 - 1FFFFFFFh predefinito Sun • Applicazioned'interesse comune • 20000000h - 3FFFFFFFh definibile dall'utente • Applicazioni debug dei nuovi servizi • 40000000h - 5FFFFFFFh riservato alle applicazioni • Per generare dinamicamente numeri di programma • Altri gruppi riservati per estensioni • notare: 32 bit per il numero di programma ma ci sono solo 16 bit di porte Aggancio DINAMICO gestito direttamente da RPC • Autenticazione • sicurezza ==> identificazione del client presso il server e viceversa • sia in chiamata sia in risposta 2003-2004 Reti di Calcolatori 10 IlSun modello Client/Server RPC Controllo degli Accessi • Null authentication • UNIX authentication: modalità UNIX struct auth_unix { unsigned int stamp; char machine[255]; unsigned int uid; unsigned int gid; unsigned int gids[16]; }; La struttura del controllore è Null authentication Problemi - identificazione troppo legata a UNIX - non universalità dell'identificazione legata a UID e GID - mancanza di un controllore passato al partner • Data Encryption Standard authentication - client come stringa di caratteri netname - identificazione unica del cliente - controllore tempo del sistema client cifrato 2003-2004 Reti di Calcolatori 11 IlSun modello Client/Server RPC Servizi Standard Routine di libreria RPC Descrizione rnusers() Fornisce il numero di utenti di un nodo rusers() Fornisce informazioni sugli utenti di un nodo havedisk() Determina se un nodo ha un'unità disco rstat() Ottiene dati sulle prestazioni verso un nodo rwall() Invia al nodo un messaggio getmaster() Ottiene il nome del nodo master per NIS getrpcport() Ottiene informazioni riguardo agli indirizzi TCP legati ai servizi RPC yppasswd() Aggiorna la parola d'accesso in NIS Esempi di Numeri di programma noti portmap 100000 (port mapper) rstat 100002 (demone rstad) rusers 100002 (demone rusersd) nfs 100003 (demone nfsd) 2003-2004 Reti di Calcolatori 12 IlSun modello Client/Server RPC Il Port mapper • Per gestire il mapping delle applicazioni sulle porte è necessario usufruire di un servizio standard che si occupa di questa allocazione dinamica • Lavora sulla porta 111 e si occupa del dispatching delle porte Nodo chiamante Gestore trasporto Nodo re moto prog,vers, prot porta Port mapper prog, ve rs, prot Nume ro di porta Porta 111 Programma 1 Porta A Programma 2 Porta B 2003-2004 Reti di Calcolatori 13 IlSun modello Client/Server RPC Il Port mapper • Il port mapper abilita due gestori di trasporto propri uno per UDP ed uno per TCP con due socket legate allo stesso numero di porta (111) • Il port mapper gestisce la tabella identifica il numero di porta associato ad un qualsiasi programma allocazione dinamica dei servizi sui nodi • Il port mapper registra i servizi sul nodo e offre procedure per ottenere informazioni; gestisce le seguenti operazioni: • Inserimento di un servizio • Eliminazione di un servizio • Corrispondenza associazione astratta e porta • Intera lista di corrispondenza • Supporto all'esecuzione remota • port mapper utilizza a default solo il trasporto UDP (perché i servizi sono molto brevi) • Questi servizi possono essere invocati sia da locale sia da nodi (e clienti) remoti 2003-2004 Reti di Calcolatori 14 IlSun modello Client/Server RPC Gestione del servizio: Il gestore del trasporto Nodo CLIENT Nodo SERVER porta prog, ve rs, prot Nume ro di porta Porta A Cliente2 Cliente1 Port mapper porta 111 Gestore trasporto Gestore trasporto Programma 1 Porta A Porta A Dispatching Servizi Gestore trasporto Gestore trasporto Porta B Porta B Programma 2 2003-2004 Reti di Calcolatori 15 IlSun modello Client/Server RPC Un esempio di Broadcast: getTime() Server Client servizio GETTIME Broadcast per il servizio GETTIME del programma TIME nella sua versione 1 Server servizio SETTIME Server servizio SETTIME GETTIME Server servizio GETTIME 2003-2004 Reti di Calcolatori 16 IlSun modello Client/Server RPC Un esempio di Broadcast: getTime() Port mapper del server Client servizio RPC5S .......... clnt_broadcast(RPC5,RPC5V,RPC5S,....,eres); ........ Port mapper del server servizio RPC5S bool_t eres(res,remote_addr) ......... Port mapper del Server server Port mapper del server servizio RPC6S GETTIME servizio RPC5S 2003-2004 Reti di Calcolatori 17 IlSun modello Client/Server RPC La gestione dei parametri • I paramteri delle funzioni devono essere gestiti in automatico dalle stub è necessario definire degli strumenti descrittivi affinché le stub vengano generate in modo corretto • Linguaggio dichiarativo di specifica dei dati e della interazione per RPC due sottoinsiemi di definizioni 1. definizioni di tipi di dati • definizioni XDR per generare le definizioni in C e le relative funzioni per la conversione in XDR 2. definizioni delle specifiche di protocollo RPC • definizioni di programmi RPC per il protocollo RPC (identificazione del servizio e parametri di chiamata) Esempio: /* definizioni XDR */ const MAXNAMELEN=256; const MAXSTRLEN=255; struct r_arg { string filename<MAXNAMELEN>; int start; int length;}; struct w_arg { string filename <MAXNAMELEN>; opaque block<>; int start;}; struct r_res { int errno; int reads; opaque block<>;}; struct w_res { int errno; int writes;}; /* definizione di programma RPC */ program ESEMPIO { version ESEMPIOV { int PING(int)=1; r_res READ(r_arg)=2; w_res WRITE(w_arg)=3;}=1; }=0x20000020; 2003-2004 Reti di Calcolatori 18 IlSun modello Client/Server RPC Definizione XDR • XDR descrive solo tipi da tradurre in C nessuna ridondanza della codifica • Dichiarazioni di tipi atomici del linguaggio C con aggiunte • bool • due valori: TRUE e FALSE tradotto nel tipo bool_t • string con due utilizzi • con specifica del numero massimo di caratteri <fra angle-brackets> • lunghezza arbitraria con <angle-brackets vuoti> string nome<30>; string cognome<>; tradotto in tradotto in char *nome; char *cognome; • Diverse funzioni XDR generate dal compilatore per gestire la conversione (xdr_string()) • opaque una sequenza di bytes senza un tipo di appartenenza (con o senza la massima lunghezza) opaque buffer<512>; tradotto da RPCGEN in struct {u_int buffer_len; char *buffer_val; } buffer; opaque file<>; tradotto da RPCGEN in struct {u_int file_len; char *file_val; } file; 2003-2004 Reti di Calcolatori 19 IlSun modello Client/Server RPC Definizione XDR • Dichiarazioni di tipi semplici Analoga alla dichiarazione in linguaggio C • simple-declaration: type-ident variable-ident colortype color; tradotto da RPCGEN in colortype color; • Dichiarazione di vettori a lunghezza fissa • fixed-array-declaration: type-ident variable-ident "[" value "]" colortype palette[8]; tradotto da RPCGEN in colortype palette[8]; • Dichiarazione vettori a lunghezza variabile • variable-array-declaration: type-ident variable-ident "<" value "> • è possibile specificare la lunghezza massima del vettore oppure lasciare la lunghezza arbitraria int heights <12>; tradotto da RPCGEN in struct{u_int heights_len; int *heights_val;}widths; • Ci sono inoltre: • Dichiarazione di tipi puntatori come supporto offerto al trasferimento di strutture recursive • Definizione di tipi struttura • Definizione di tipi unione • Definizione di tipi enumerazione • Definizione di tipi costante • Definizione di tipi non standard 2003-2004 Reti di Calcolatori 20 IlSun modello Client/Server RPC Definizione Programmi RPC • specifiche di protocollo RPC • identificatore unico del servizio offerto • modalità d'accesso alla procedura mediante i parametri di chiamata e di risposta program-definition: "program" program-ident "{“ version-list "}" "=" value version-list: version ";“ version ";" version-list version: "version" version-ident "{“ procedure-list "}" "=" value procedure-list: procedure ";" procedure ";" procedure-list procedure: type-ident procedure-ident "(" type-ident ")" "=" value • il compilatore, genera le due procedure stub Definizione di programma RPC Definizione di protocollo RPC in C program TIMEPROG { version TIMEVERS { usigned int TIMEGET(void) = 1; void TIMESET(unsigned int) = 2; } = 1; #define TIMEPROG ((u_long) 44) #define TIMEVERS ((u_long) 1) #define TIMEGET ((u_long) 1) #define TIMESET ((u_long) 2) } = 44; 2003-2004 Reti di Calcolatori 21 Il modello Client/Server Sun RPC vs Java RMI • La infrastruttura Java consente di ottenere riferimenti ad oggetti remoti e richiedere operazioni ad oggetti che non sono residenti localmente • Il fatto di avere Java e le classi rende necessario integrare il concetto di classi e di riferimenti remoti • Un oggetto Java può riferire oggetti remoti solo se questi hanno predefinito una interfaccia Remota • Dalla parte cliente, un proxy capace di portare le richieste dall'altra parte • Dalla parte server, uno stub che passa la richiesta al remoteObject • Se si passa un oggetto che possiede una InterfacciaRemota, si passa un riferimento e si creano skeleton e stub • La generazione degli skeleton e stub può avvenire automaticamente • Uso normale: richiesta ad un gestore di nomi • Sistema di Binding: • un Registry per ogni nodo che registra le possibilità di servizio locale e che risponde alle richieste remote • Trasporto: • uso di unica connessione TCP tra nodi per trasportare richieste e operazioni • efficienza, sicurezza???; 2003-2004 Reti di Calcolatori 22