1 Esercitazione Sistemi distribuiti: sistemi che risisedono su più calcolatori interconnessi da una rete di comunicazione Algoritmi distribuiti: programmi costituiti da più processi in esecuzione ciascuno su una macchina diversa. I processi non condividono memoria primaria nè secondaria Gli algoritmi distribuiti utilizzano un processo coordinatore per svolgere funzioni quali la mutua esclusione o la ricerca di deadlock

2 Esercitazione Quando il processo coordinatore termina in modo anomalo l’algoritmo distribuito può continuare a funzionare correttamente solo se uno dei processi rimasti diviene il nuovo processo coordinatore La scelta del nuovo processo coordinatore viene fatta tramite un algoritmo distribuito di elezione messo in atto dai processi che partecipano all’algoritmo distribuito.

3 Esercitazione: Scopo dell’esercitazione è l’implementazione di una simulazione di un algoritmo distribuito di elezione noto come ring algorithm Il nome deriva dal fatto che i processi che implementano l’algoritmo sono organizzati in uno schema ad anello, in cui ogni processo comunica solo con il processo adiacente (a destra o a sinistra)

4 Osservazioni generali: Ad ogni processo nel sistema distribuito è assegnata una priorità unica e nota solo a quel processo Il processo coordinatore è sempre quello con valore di priorità più grande Ogni processo conosce solo la propria priorità e non quella degli altri processi attivi, eccetto che durante l’esecuzione della procedura di elezione

5 Considerazioni generali: Per il corretto funzionamento dell’algoritmo distribuito, tutti i processi devono conoscere l’identità del processo coordinatore I processi sono organizzati in un anello circolare unidirezionale: ogni processo può inviare messaggi solo al suo vicino di destra o di sinistra (ma non ad entrambi)

6 Esempio di configurazione: P1, 5 P2, 7P3, 2

7 Considerazioni generali: La struttura dati principale usata dall’algoritmo di elezione è l’active list che è formata da un elenco di coppie, una coppia per ogni processo coinvolto nell’algoritmo Ogni processo possiede una copia della active list, identica per tutti i processi.

8 Considerazioni generali: Non può esistere una copia della active list in memoria condivisa o in un file (si ricordi che si sta simulando una situazione con processi che girano su macchine diverse, che quindi non condividono nessun tipo di memoria) Al termine dell’algoritmo di elezione la active list contiene informazioni aggiornate su tutti i processi attivi e ogni processo può individuare il nuovo coordinatore

9 L’algoritmo da implementare: Passo 1. –Quando un processo Pi con priorità p scopre che il processo coordinatore non è più attivo, fa partire l’algoritmo di elezione, creando un propria active list inizialmente vuota. –Poi invia un messaggio elect(Pi,p) al suo vicino, in modo da proporsi come nuovo processo coordinatore, e aggiunge la propria priorità e identificatore alla active list

10 L’algoritmo da implementare: Passo 2. –Se un processo Pi riceve un messaggio elect(Pj,q) dal suo vicino, capisce che è in corso una procedura di elezione, e deve rispondere in uno dei seguenti tre modi: a)Se questo è il primo messaggio elect che ha visto o mandato, Pi crea una propria active list con i valori (Pi,p) e (Pj,q). Poi manda il messaggio elect(Pi,p) seguito dal messaggio elect(Pj,q). (attenzione, l’ordine è importante. Perchè?)

11 L’algoritmo da implementare: ( Passo 2 cont.: caso in cui questo non è il primo messaggio elect che Pi riceve/invia) b)Se Pi != Pj allora Pi aggiunge (Pj,q) alla lista e inoltra il messaggio al suo vicino (manda elect(Pj,q)) c)Se Pi=Pj, allora la active list di Pi contiene tutte le informazioni sui processi attivi nel sistema. Passo 3: –Il processo Pi può determinare il coordinatore cercando il processo con priorità massima nella active list.

12 I processi Pi Il generico processo Pi esegue un ciclo infinito in cui dorme per un breve periodo di tempo e quando si sveglia controlla se l’algoritmo di elezione è stato iniziato (cioè se è arrivato un messaggio elect) –Se sì vi partecipa, –se no torna a dormire. Esempio di codice: while (1) { sleep(5); if (check_election()) partecipate(); }

13 Avvio dell’algoritmo di elezione Il fallimento del processo coordinatore è segnalato ad un processo qualunque tra quelli attivi tramite l'invio del segnale SIGUSR1 da parte dell'utente. Il processo che riceve il segnale inizia l’algoritmo di elezione. La procedura di gestione del segnale SIGUSR1 può quindi ospitare il codice dell’algoritmo di elezione.

14 Terminazione dell’algoritmo di elezione Al termine dell’algoritmo, i processi scrivono su un file di log comune l’identificatore del nuovo processo coordinatore Il corretto funzionamento dell’algoritmo di elezione è segnalato dal fatto che tutti i processi hanno eletto lo stesso coordinatore

15 Cose da fare Per l’implementazione dell’algoritmo di elezione si deve progettare un meccanismo per lo scambio di messaggi tra i processi (si consiglia l’uso di una o più code di messaggi, o in alternativa, di file di tipo pipe). Si deve prevedere uno script shell per l'attivazione dei processi che compongono il sistema distribuito che permetta di avere: –un numero di processi parametrico –l’assegnamento di una priorità diversa a ciascuno dei processi creati

16 Cose da fare Si deve prevedere la possibilità che nuovi processi si aggiungano a quelli attivi Si deve prevedere la possibilità che se anche un processo termina anzi tempo il meccanismo di elezione continua a funzionare.

17 Costruzione dell’anello di processi: Mediante un processo supervisor che stabilisce chi comunica con chi, e gestisce anche l’ingresso di nuovi processi e il caso in cui uno dei processi esistenti scompaia. Il supervisor inizializza le code di messaggi e le mette a disposizione dei processi che devono comunicare fra loro.

18 Sviluppo di Applicativi in Unix Come si compila un programma C –gcc nomefile.c : compila, link e genera file eseguibile a.out –gcc -o exefile nomefile.c : come prima, ma genera file eseguibile exefile –gcc -c nomefile.c : compila soltanto e genera file oggetto nomefile.o –gcc -o exefile nomefile.c -lm : compila, link con libreria matematica (-lm) e genera eseguibile exefile –gcc -o exefile nomefile.o -lm : link con libreria matematica (-lm) e genera eseguibile exefile

19 Il comando make Permette di ricompilare solo i moduli che hanno subito delle modifiche. Si basa sul concetto di regole di dipendenza tra file Le regole specificano delle dipendenze e i comandi da eseguire per aggiornarle Le regole che esso utilizza devono essere inserite in un file denominato "Makefile". –make : esegue le regole descritte nel file Makefile (default) –make -f nomefile : esegue le regole nel file nomefile

20 Un esempio di Makefile # Makefile #commands COMP = gcc -c LINK = gcc -o #directories DIREXE =../bin # pippo dipende da stringa.h, pippo.c e routines.o ${DIREXE}/pippo : stringa.h pippo.c routines.o rm -f ${DIREXE}/pippo ${LINK} ${DIREXE}/pippo pippo.c routines.o # routines.o dipende da stringa.h e routines.c routines.o : stringa.h routines.c ${COMP} routines.c