Programmation ractive et distribution

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Programmation réactive et distribution

• Laurent Hazard
• France Telecom RD
• 07/02/03

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Pourquoi moi ?

• FT RD DTL ASR
• Recherche et développement
• Direction des Techniques Logicielles
• Architecture des Systèmes Répartis
•  Vieille  collaboration avec Inria/CMA
• Programmation synchrone, réactive
• Infrastructures dexécution

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FT RD DTL ASR

• de en AS, R se banalise
• pôle de compétences
• veille technologie
• modèle Objet
• système dinformation
• plate-formes de support
• peu dalgorithmique (dommage !)
• intérêt pour les problèmes de synchronisation
  répartie

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Distribution - Répartition

• Unités dexécution phys. distinctes
• parallèlisme de fait (vs dexpression)
• et possiblement éloignées
• pas dhorloge globale
•  le monde réel est asynchrone 
• pas de communication certaine et instantanée
• besoin de protocoles

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Prog. réactive/synchrone et répartition

• Langages synchrones / réactifs
• à la base, compilés en code séquentiel
• Prendre en compte une parallèlisation de fait
• spécifier une application distribuée
• Tirer profit dune parallèlisation possible
• multi-processeurs

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Restons modestes

• Qqs mots sur les ORBS
• Des instants distribués en prog. réactive
•  machines synchronisées 
• ORB pour objets réactifs
• modèle dobjet réactif
• domaine dexécution synchrone/réactive
• Qqs mots sur le passage à léchelle
• ou autre chose si on a le temps

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Petits rappels

• RPC
• ports, protocoles (bas-niveau, applicatifs),
  sockets
• Programmation par objets
• RM-ODP (iso officiel !)
• Corba (consortium de fait !)
• Java RMI (succès populaire !)
• anecd. DCOM () ?
• (Algorithmique répartie)
• indép. des plateformes
• utilisée dans les protocoles ou les services

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Objets dans contextes répartis

• Objet, Interface, Référence
• Export, Bind (implicite or explicite, 3rd party)

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ORBs - 1

• Transparences
• accès
• localisation
• Contrôle
• interfaces typées
• services nommage, persistence, migration,

O.m (...args...)
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ORBs 2

• Qqs problèmes de base
•  annonces  et  interrogations 
• en Corba, mot-clé  oneway 
• parallèlisme et concurrence ?
• exécution séquentielle
• appel de procédure
• pas de gestion dactivités
• création de threads
• paramétrages de  timeout 

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Exportation / Liaison

• Implicite / Explicite
• Référence
• construire Contexte de nommage
• NamingContext
• référence collections de noms
• lier Usine à liaisons
• BindingFactory
• utilise un des noms de la référence

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Liaison
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RMI (1)

• Remote Method Invocation
• Intégré à Java
• pbs avec Microsoft
• typage des données
• (dé)sérialisation masque marshalling/unmarshalling
  
• Transparence daccès et de localisation
• référence dobjet Java
• méthodes dune interface, étendant  Remote 
• appel de méthode
• RPC on attend le retour

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RMI (2)

• La  transparence  est dans la sérialisation
• un objet  Remote  nest pas sérialisé
• sa référence lest dune façon particulière
• la dé-sérialisation de la référence rend une
  référence de  Stub .
• les invocations du  Stub  masquent la
  communication dune invocation via les protocoles
  (jiop, tcp) jusquau  Skeleton 

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RMI (3)
serveur
client
skel
stub
stub
serv
registry

• rmic, rmiregistry

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Jonathan

• Un ORB pour les télécommunications
• ouvert
• adaptable, configurable
• basé sur le modèle ODP
• objet, interface, référence
• implémenté en Java
• 2  personnalités  David, Jeremie
• www.objectweb.org

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Machines synchronisées
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But
Synchroniseur
connecter déconnecter
Machine réactive

• Partager les mêmes instants dexécution et des
  événements (pas forcément tous)

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Interfaces - 1

• Machine (e.g. de Junior)
• void add (Program p)
• void generate (Identifier id, Object value)
• boolean react ()
• instant  complet 
• Machine synchronisée(/able)
• void generate (Identifier id, Object value)
• pour linstant courant ou prochain
• void closeInstant ()

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Interfaces - 2

• Synchronisateur
• int connect (MachineSync m)
• void disconnect (MachineSync m)
• void broadcast (Identifier id, Object val)
• void suspended (int id)
• void completed (int id)

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Concurrence
Machine
Synchronisateur
(dis)connect, broadcast, suspended, completed
Démarrer instant local Clore instant local
gérer un instant distribué
generate, closeInstant
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Remarques

• Comportement réactif !
• Attente active
• politique  naïve 
• Pas de sécurité/sûreté wrt communication
• ordre des msgs, échec de communication, machine
  qui ne répond plus,
• Algos en multicast/broadcast
• sans synchronisateur
• Paramétrage/politique dexécution

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Rhum

• Un ORB réactif Laurent HazardFT RD
  DTL/ASR
• 07/02/03

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Sommaire

• Motivation
• exemple et discussion
• Présentation de Rhum
• et quelques détails dimplémentation
• Retour sur lexemple
• Conclusion

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Motivation

• Programmation réactive/synchrone
• systèmes réactifs, interactions, //, synchro.
• Contexte de la programmation objet
• Java, ORBs
• interaction procédurale -gt RPC
• séquence dactions
• Carences, difficultés...

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Exemple

• Un serveur public interface ServeurI public
  int add (int a, int b)
• Un client ... ServeurI serveur ltref. sur un
  serveurgt ... res serveur.add (x1, x2)

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Requêtes parallèles

• Comment faire pour programmer ... ServeurI
  serveur1 ltref. sur un serveurgt ServeurI
  serveur2 ltref. sur un serveurgt ... res
  serveur1.add (x1, x2) ou serveur2.add (x1,
  x2) (le premier qui - y - arrive)
• ... Parallèlisme

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Requête gardée

• Comment faire pour programmer ... ServeurI
  serveur ltref. sur un serveurgt ... res
  serveur.add (x1, x2) en moins de 3 secondes
  sinon 0
• ...Concurrence

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Requêtes gardées en //

• Comment faire pour programmer ... ServeurI
  serveur1 ltref. sur un serveurgt ServeurI
  serveur2 ltref. sur un serveurgt ... res
  serveur1.add (x1, x2) si après 3 secondes pas
  de résultat, lancer serveur2.add (x1, x2) si
  après 2 sec. supp. serveur1 na pas rendu de
  résultat prendre celui de serveur2 si présent,
  sinon 0

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A coeur vaillant...

• En Java, pour les activités // et concurrentes,
  gt on a les Threads !
• Essayons

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Discussion...

• Faisable ? mouais...
• pas simple
• pas modulaire
• pas  scalable 
• Faisable ? pas sûr...
• a-t-on vraiment programmé ce quon voulait?
• sémantique dapproximation
• modèle dactivité implicite et... inconnu...

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Discussion (2)

• Programmation ?
• on reste en séquence... seule  garantie  !
  ... requeteServeur1.start ()
  requeteServeur2.start () ... res
  serveur.add (a, b) serveur.add (a, b, moi)
  ... timer.start () requeteServeur.start ()

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Discussion (3)

• Valeur de retour (RPC) ou pas ?
• en partie, un problème (mais il y a aussi
  dautres problèmes)
• et cest quand même pratique.
• Si retour  asynchrone  gt le client doit
  être aussi serveuret alors là
• threads de l ORB, sans contrôle de lappli
• protection des accès concurrents

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Discussion (4)

• Manque un modèle explicite
• dactivité
• dactivationpour les clients et les serveurs
• Manque une définition de contexte
• pour y appliquer un modèle
• commun avec les autres activités du système

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Rhum (1)

• Modèle dObjet Réactif...
• Papier  Reactive Objects 
• ROM/DROM
• appel procédural vs. message (send and forget)
• messages ltgt appels de méthodes de linterface
• objets exécutent des instants
• domaine d exécution
• communication synchrone
• au plus, 1 exécution de chaque méthode par instant

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Rhum (2)

• ... appliqué à des objets Java ...
• interface Java  normale 
• méthodes obligatoirement   void ...  -
• OR.m (args)
• ...dans une machine réactive  classique .
• des événements, des instants, ...
• exécution de comportements (pas de threads).

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Rhum (3)

• Domaine (machine réactive)
• lieu dexécution des comportements
• lieu de diffusion des événements
• une invocation ou un evt. de lenvironnement gt
  un événement - diffusé -
• présence des événements
• intra-domaine synchrone
• inter-domaine (ou environnement) asynchrone
• possib. de groupage/synch. de plusieurs domaines

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Binding
Domaine D1
0R2
0R1
... o ltref sur OR1gt ... o.meth (x, y, this) ...
Domaine D2
... o ltref sur OR1gt ... o.meth (x, y) ...
0R3
01
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Rhum personnalité Jonathan

• Référence dinterface réactive
• sur un objet réactif
• invocation uniforme
• fournie par l infrastructure
• transparence daccès, à la localisation.
• Les domaines sont intégrés dans Jonathan
• export attacher un objet à un domaine
• lier fabriquer la chaine pour générer un
  événement pour lobjet dans son domaine

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En résumé
generate (evt)
meth ()
dans un contexte quelconque
O1
o (ref sur O1) o.meth () ...
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En détail
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Mise en oeuvre (2)

• Spécification dobjet réactif
• langage réactif (à la  script réactif )
• classe Java  passive 
• Codage de la plate-forme
• ORB Jonathan
• StubFactory, ObjectAdaptor, binder JIOP
• comportement en Junior, domaine Jr.Machine
• parsing de la spécif en JavaCC - JJTree

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Spécif. dobjet réactif (1)

• Déclare/utilise une interface
• Utilise une instance  passive 
• Spécifie un comportement
• exécute des instants (séquence, parallèle, etc.)
• connaît des événements (attente, garde, etc.)
• méthodes de l interface
•  channel 
• environnement

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Spécif. dobjet réactif (2)
public class Client extends RBase implements
ClientI ServeurI serveur int res public
void setServ (ServeurI serv) serveur
serv public void request (int a, int b) if
(serveur ! null) serveur.addFor (a, b,
this) public void print (String msg)
System.out.println (msg) public void receive
(int resul) print (" Client recoit "
resul) public class Serveur implements
ServeurI public void addFor (int a, int b,
ClientI r) r.receive (ab)
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Spécif. dobjet réactif (3a)
rclass RClient interface / ClientI /
public void setServ (Serveur serv) public void
request (int a, int b) public void receive
(int resul) uses Client environment
ms // signal de milliseconde
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Spécif. dobjet réactif (3b)
behavior control loop setServ
(setServserv) stop end by setServ loop
await request (( request (requesta,
requestb) do await receive
receive (receiveresul) until 1000 ms
actual print ("1 sec. et pas de réponse ! ")
end ) ( stop // pas de boucle
instantanée )) end
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Lexemple revisité

• Une solution à notre petit problème ...do
  request (serveur1, a, b) await
  Receiveuntil 3000 ms actual request
  (serveur2, a, b) enddo await Receive res
  Receivevaluntil 2000 ms actual res
  ltdfltgt end...

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Remarques

• Le code est simple, clair et précis...
• Les instants doivent être de durée lt 1 ms
• Le serveur doit aussi être un objet réactif
• si  addFor  dure, ce doit être sur plusieurs
  instants ou dans un autre domaine
• Les arguments possibles sont
• dun type de base (String, int, boolean, Object)
• des références dobjets réactifs

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Bilan

• intégration dun modèle dactivités réussi (?)
• 2  langages 
• traitement de données comportement
• repose sur un Orb  classique  pour les comms.
• configuration des protocoles
• dépend du système sous-jacent
• threads, sockets, etc...
• gestion (complexe) de la concurrence
• prototype utilisé au sein de FT RD gt retours

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Perspectives

• Nouveau modèle
• 2 sémantiques dinvocation possibles
• 1 événement ou 1 nouveau comportement
• spécification du  serveur 
• possibilité de valeur de retour
• notion de rvoid
• usage par le  client 
• Meilleure intégration desc. comp. java
• Indépendance wrt ORB