Interprozess-kommunikation

(IPC)

Marcel Waldvogel

Marcel Waldvogel, IBM Zurich Research Laboratory, Universität Konstanz, 15.10.2001, 2

Ziele

Prozesse Enstehung

Lebensweg, -weise

Eigenschaften

Kommunikation Gründe

Dienste

Anwendungen

Marcel Waldvogel, IBM Zurich Research Laboratory, Universität Konstanz, 15.10.2001, 3

Was ist IPC?

Inter

Prozess Was ist ein Prozess?

Eigenschaften

Kommunikation Kommunikationsarten

Kommunikationswege

Kommunikationsdienste

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Prozesse

Prozess = Programm + Zustand, Ablauf Zeitliche Komponente

Objekte mit Ressourcen (OS)

Verarbeitung Parallel

Sequentiell

Überlappend (Zeitscheiben, kooperativ)

Entstehung Biologie!

Programmausführung im Prozess

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Weight Watchers

Zustände Running, runnable, sleeping

Übergänge?

Zustandsübergänge teuer Schwer- vs. leichtgewichtige Prozesse

(LWP, Thread) mit viel, wenig Zustandsinfo

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Prozesskoordination

EVA: Daten und Berechnung Datenerhalt über Prozesslaufzeit hinaus

OS: Hauptsächlich Synchronisation

Abhängigkeiten zwischen nebenläufigen, kooperierenden Prozessen

Ressourcen teilen (I/O, Datenstrukturen, Speicher, ...)

Koordination bedingt Kommunikation

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Kommunikation

Arten Synchron, asynchron (S, A) Lokal, entfernt/remote (L, R)

Wege Nachrichten versenden Entfernter Funktionsaufruf Gemeinsame Datenstrukturen Abgelegte Informationen Direkter Einfluss

Dienste

Gegenseitiges Einverständnis! Zugangskontrolle

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Kommunikationsdienste

Nachrichten, Datenströme Message Queues (A; L, R)

Sockets (A; R) und Pipes (A; L)

Entfernter Funktionsaufruf Remote Procedure Call (S; R)

Gemeinsame Datenstrukturen Shared Memory (S; L, R)

Informationen Dateisysteme, Datenbanken (A; L, R)

Direkte Manipulationen Debugging (S; L)

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Nachrichten in Warteschlangen

Beliebteste Kommunikation Internet

Basisdienst für viele Mehrwertdienste

Beispiele Lokal?

Entfernt?

Abarbeitung in Folge evt. priorisiert

mit/ohne Erhalt von Meldungsgrenzen

Warteschlange pro Kanal oder global

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Remote Procedure Call

Dienst Entfernte Funktionsausführung

Semantik Lokalem Funktionsaufruf möglichst ähnlich

Implementation Nachrichtenpaar

Unterschiede? "Stubs" Marshalling Prozesskontext

Anwendungen X11, Mikrokernel, NFS, AFS, Datenbanken; SunRPC,

Java RMI, CORBA

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Gemeinsame Datenstrukturen

Derselbe Speicherbereich sichtbar von mehreren Prozessen

Shared Memory

Implementation Lokal

Entfernt: Nachrichtendienst und viele Tricks

Probleme Basisadresse, Pointer

Synchronisation

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Synchronisation

Interrupts sperren

Verdrängungssperre(Context Switch Block)

Sperrvariablen

Atomare Operationen

Algorithmische Lösung

Semaphore

Deadlock (Verklemmung)

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Filosofen beim Abendessen

"Dining Philosophers" Einige Filosofen am runden Tisch

Zwischen jedem eine Gabel

Jeder braucht zwei Gabeln zum Essen

Grundproblem für Deadlocks(Verklemmungen)

Zirkuläre Abhängigkeiten vermeiden oder aufbrechen

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Beispiel: Datenmanipulation

Klassische Serialisierung Nachrichten an einzelnen "verantwortlichen" Prozess Sperrvariablen

Einfügen in verkettete Liste Z.B. Nachrichtenwarteschlange Sperrvariable Atomarer Zugriff

Probleme Löschen Granularität der Sperrvariable Cache beim Mehrprozessorsystemen

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Direkte Manipulation

Fehlersuche, Debugging Inspektion und Modifikation von Variablen

Steuerung der Programmausführung

Passive Beobachtung ("execution trace")

Fehlerumgehung Zugriffsumgehung

Lehre: Keine künstlichen, nicht erzwingbaren Rechte!

Emulation

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Bugs damals und heute

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Debugger

Quellprogramm

Übersetzer

Maschinen-programm

Referenz-information

Quellzustand

Debugger

Maschinen-zustand

Programmebene

Maschinenebene

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Persistenz der Information

Dilemma Kurzlebige Prozesse

Daten oft lange wertvoll

Abhilfe Datenbanken

Dateisysteme (File system)