PDF de programación - Tema3. Paso de Mensajes

Tema 3. Paso de
Tema 3. Paso de

mensajes
mensajes

Bibliografía
(cid:132) Programación Concurrente

(cid:132) J. Palma, C. Garrido, F. Sánchez, A. Quesada, 2003
(cid:132) Capítulo 7

(cid:132) Principles of Concurrent and Distributed Programming

(cid:132) M. Ben-Ari. Prentice Hall, 1990
(cid:132) Capítulo 7

(cid:132) Sistemas Operativos

(cid:132) A. Silberschatz, P. Galvin. Addison Wesley Longman, 1999
(cid:132) Capítulo 4.6

© José Miguel Santos Espino – Alexis Quesada Arencibia

ProgramaciónConcurrente

2

Sistemas de paso de mensajes
(cid:132) Los semáforos, monitores, regiones
críticas, etc. son todas herramientas
que se basan en la existencia de
memoria compartida.

(cid:132) El modelo de memoria compartida es

difícil o imposible de trasladar a un
sistema distribuido, en el que no existe
físicamente compartición de memoria.

© José Miguel Santos Espino – Alexis Quesada Arencibia

ProgramaciónConcurrente

3

Sistemas de paso de mensajes
(2)
(cid:132) Como alternativa al modelo de memoria

compartida, se define el modelo de
paso de mensajes:
(cid:132) los procesos no comparten memoria

(variables, objetos, etc.)

(cid:132) la comunicación se hace mediante

operaciones explícitas de envío y recepción

© José Miguel Santos Espino – Alexis Quesada Arencibia

ProgramaciónConcurrente

4

Modelo general

Emisor

mensaje

CANAL

Receptor

enviar

recibir

© José Miguel Santos Espino – Alexis Quesada Arencibia

ProgramaciónConcurrente

5

Ventajas del paso de
mensajes
(cid:132) Válido para cualquier arquitectura de

computadores
(cid:132) sistemas distribuidos
(cid:132) arquitecturas paralelas sin memoria compartida
(cid:132) también en sistemas de memoria compartida

(cid:132) No existe el problema universal del acceso en

exclusión mutua a datos compartidos.

© José Miguel Santos Espino – Alexis Quesada Arencibia

ProgramaciónConcurrente

6

Memoria Compartida OR/XOR
Paso de Mensajes
(cid:132) Ambos esquemas de comunicación NO

son mutuamente exclusivos

(cid:132) Podrían utilizarse simultáneamente

dentro de un mismo SO o lenguaje, o
incluso dentro de un mismo proceso

© José Miguel Santos Espino – Alexis Quesada Arencibia

ProgramaciónConcurrente

7

Aspectos de diseño
(cid:132) Sincronización entre emisor y receptor

(cid:132) Comunicación síncrona/asíncrona

(cid:132) Identificación en el proceso de comunicación

(cid:132) Comunicación directa/indirecta
(cid:132) Comunicación simétrica/asimétrica

(cid:132) Características del canal

(cid:132) Capacidad, uni/bidireccional, etc...

© José Miguel Santos Espino – Alexis Quesada Arencibia

ProgramaciónConcurrente

8

Aspectos de diseño
(cid:132) Identificación en el proceso de

comunicación
(cid:132) nombrado, denominación,

direccionamiento

(cid:132) Sincronización
(cid:132) Características del canal

© José Miguel Santos Espino – Alexis Quesada Arencibia

ProgramaciónConcurrente

9

Identificación
(cid:132) Comunicación directa

(cid:132) Cada proceso que desea comunicarse debe
nombrar explícitamente el destinatario o el
remitente de la comunicación
(cid:132) enviar(P, mensaje)

(cid:132) Enviar un mensaje al proceso P

(cid:132) recibir(Q, mensaje)

(cid:132) Recibir un mensaje del proceso Q

© José Miguel Santos Espino – Alexis Quesada Arencibia

ProgramaciónConcurrente

10

Identificación
(cid:132) Comunicación indirecta

(cid:132) Con la comunicación indirecta, los

mensajes se envían a, y se reciben de,
buzones (también llamados puertos)
(cid:132) enviar(A, mensaje)

(cid:132) Enviar un mensaje al buzón A

(cid:132) recibir(A, mensaje)

(cid:132) Recibir un mensaje del buzón A

© José Miguel Santos Espino – Alexis Quesada Arencibia

ProgramaciónConcurrente

11

Identificación
(cid:132) Ventajas/Desventajas
(cid:132) Cambio identificación
(cid:132) Mensajes distinta naturaleza
(cid:132) Aplicaciones cliente/servidor
(cid:132) Identificación en sistemas distribuidos

© José Miguel Santos Espino – Alexis Quesada Arencibia

ProgramaciónConcurrente

12

Identificación
(cid:132) Comunicación simétrica

(cid:132) Los procesos tanto receptor como emisor

necesitan nombrar al otro para
comunicarse

(cid:132) Comunicación asimétrica

(cid:132) Sólo el emisor nombra al destinatario
(cid:132) Resuelve el problema en aplicaciones

cliente/servidor

© José Miguel Santos Espino – Alexis Quesada Arencibia

ProgramaciónConcurrente

13

Sincronización
(cid:132) Com. síncrona. El intercambio de un

mensaje es una operación atómica que exige
la participación simultánea del emisor y el
receptor (rendezvous)
(cid:132) Extended rendezvous, Encuentro extendido o

Invocación remota

(cid:132) Com. asíncrona. El emisor puede enviar un
mensaje sin bloquearse; el receptor lo puede
recoger más tarde.

© José Miguel Santos Espino – Alexis Quesada Arencibia

ProgramaciónConcurrente

14

Repercusiones de la
comunicación asíncrona
(cid:132) El emisor puede enviar varios mensajes:

(cid:132) necesidad de disponer de búferes

(cid:132) ¿Cuándo sabe el emisor que su mensaje

ha llegado/se ha atendido?
(cid:132) conveniencia de operaciones de “acuse de

recibo” o de respuesta
(send (cid:198) receive (cid:198) send_reply (cid:198)
receive_reply)

© José Miguel Santos Espino – Alexis Quesada Arencibia

ProgramaciónConcurrente

15

Llamadas bloqueantes / no
bloqueantes
(cid:132) Las operaciones de envío y recepción

pueden estar definidas como
bloqueantes o no bloqueantes

(cid:132) Un envío/recepción con bloqueo es un

ejemplo de comunicación síncrona

(cid:132) Un envió/recepción sin bloqueo es un

ejemplo de comunicación asíncrona

© José Miguel Santos Espino – Alexis Quesada Arencibia

ProgramaciónConcurrente

16

Ejemplos
(cid:132) Comunicación directa simétrica

(cid:132) Enviar(P,mensaje)/Recibir(Q,mensaje)

(cid:132) Comunicación directa asimétrica

(cid:132) Enviar(P,mensaje)/Recibir(mensaje)
(cid:132) Enviar(P,mensaje)/Recibir(id,mensaje)

© José Miguel Santos Espino – Alexis Quesada Arencibia

ProgramaciónConcurrente

17

Características del canal
(cid:132) Punto a punto, multipunto
(cid:132) Unidireccional, bidireccional
(cid:132) Capacidad del canal

(cid:132) cero
(cid:132) limitada
(cid:132) infinita (teórico)

© José Miguel Santos Espino – Alexis Quesada Arencibia

ProgramaciónConcurrente

18

Características del canal
(cid:132) Flujo de datos

(cid:132) Enlaces unidireccionales (síncrona) o
bidireccionales (síncrona o asincrona)

(cid:132) Capacidad del canal

(cid:132) cero, limitada, infinita (teórico)

(cid:132) Tamaño de los mensajes

(cid:132) Longitud fija o variable

(cid:132) Canales con tipo o sin tipo
(cid:132) Paso por copia o por referencia

© José Miguel Santos Espino – Alexis Quesada Arencibia

ProgramaciónConcurrente

19

Características del canal de
comunicación: ejemplos
(cid:132) Comunicación directa

(cid:132) Se establece automáticamente
(cid:132) Un canal se asocia a exactamente dos

procesos

(cid:132) Entre cada par de procesos sólo existe un

canal

(cid:132) El enlace puede ser unidireccional, pero

suele ser bidireccional

© José Miguel Santos Espino – Alexis Quesada Arencibia

ProgramaciónConcurrente

20

Características del canal de
comunicación: ejemplos
(cid:132) Comunicación indirecta

(cid:132) Se establece un canal entre un par de procesos

sólo si tienen un buzón compartido

(cid:132) Un canal puede estar asociado a más de dos

procesos

(cid:132) Entre cada par de procesos en comunicación

puede haber varios enlaces distintos, cada un de
los cuales corresponderá a un buzón

(cid:132) Los enlaces pueden ser unidireccionales o

bidireccionales

© José Miguel Santos Espino – Alexis Quesada Arencibia

ProgramaciónConcurrente

21

Condiciones de error
(cid:132) 1 máquina => los mensajes se implementan

(generalmente) en memoria compartida
(cid:132) Fallo => falla todo el sistema

(cid:132) Entornos distribuidos => procesos residen en

diferentes máquinas
(cid:132) Los mensajes se transfieren por líneas de comunicación
(cid:132) La probabilidad de que ocurra un error durante la

comunicación y el procesamiento es mucho mayor que en un
entorno de una sola máquina

(cid:132) El fallo de un enlace no causa necesariamente el fallo de todo

el sistema

© José Miguel Santos Espino – Alexis Quesada Arencibia

ProgramaciónConcurrente

22

Condiciones de error
(cid:132) Cuando ocurre un fallo en un sistema, sea
centralizado o distribuido, el sistema debe
intentar recuperarse del error
(cid:132) Algunas situaciones de error:

(cid:132) El emisor o el receptor podría terminar antes de

que se procese un mensaje
(cid:132) P espera un mensaje de Q (proceso terminado)
(cid:132) P envía un mensaje a Q (proceso terminado)

© José Miguel Santos Espino – Alexis Quesada Arencibia

ProgramaciónConcurrente

23

Condiciones de error
(cid:132) Mensajes perdidos

(cid:132) Fallo hardwareo de la línea de comunicación
(cid:132) Tres métodos para enfrentar este suceso

en función de quien asume la
responsabilidad de detectar el fallo:
(cid:132) SO
(cid:132) Emisor
(cid:132) SO/Emisor

© José Miguel Santos Espino – Alexis Quesada Arencibia

ProgramaciónConcurrente

24

Condiciones de error
(cid:132) No siempre es necesario detectar los

mensajes perdidos => protocolos de red
que garantizan la confiabilidad

(cid:132) ¿Cómo detectar la pérdida de mensajes?
(cid:132) El método de detección más común consiste

en emplear tiempos límiteo plazos

© José Miguel Santos Espino – Alexis Quesada Arencibia

ProgramaciónConcurrente

25

Condiciones de error
(cid:132) Mensajes alterados

(cid:132) es común el uso de códigos de verificación

de errores (paridad, etc...)

© José Miguel Santos Espino – Alexis Quesada Arencibia

ProgramaciónConcurrente

26

Ejercicio
(cid:132) Supongamos que partimos de un sistema de

comunicación mediante paso de mensaje
donde la comunicación es directa y sincrona:
(cid:132) enviar(A,mensaje)
(cid:132) recibir(B,mensaje)

(cid:132) Implementar el problema