Describe el modelo de comunicación basado Paso de mensajes

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2. Sistemas Distribuidos
Paso de mensajes
René Guamán-Quinche
Facultad de la Energía, las Industrias y los Recursos Naturales No Renovables
Carrera de Ingeniería en Sistemas/Computación
Mayo, 2021
Loja, Ecuador

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1. Modalidades de Envío / Recepción
2. Finalización de operación
3. Selección de mensajes
4. Problema: Serialización
5. Comunicación colectiva
Contenido

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Modelo de Comunicación

Mecanismos para que los procesos se comuniquen y sincronicen sus
acciones

Sistemas de mensajes

Los procesos se comunican entre sin recurrir a variables compartidas

Se proporcionan dos operaciones

Send: enviar mensajes

Receive: recibir mensajes

El tamaño del mensaje es fijo o variable

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Modelo de Comunicación

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Modelo de Comunicación

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Modalidades de envío / recepción
Dos formas: envío con buffer / envío síncrono
envío síncrono

El síncrono es el envío normal

Hasta que el receptor no haga el recieve el send se queda bloqueado

Es decir hay una sincronización y por tanto hay una espera

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Modalidades de envío / recepción
Envío con buffer

Va a tener un buffer del usuario va tener un buffer auxiliar, donde va a tener una copia del msj

El send no envía directamente, sino se hace una copia del mensaje a este buffer intermedio y el
envío se lo hace desde este buffer temporal

El send con buffer finaliza cuando el mensaje se ha copiado de memoria del programa a un
buffer del sistema

El send síncrono no finaliza hasta que se inicia el recv correspondiente a otro proceso

Ventaja: la operación send puede completarse antes de que el otro proceso haga el recieve, por
lo tanto la sincronización no hace falta
Buffer: región de memoria que va a contener el mensaje que se tiene que enviar
Cuando hacemos un send, el usuario tiene que proporcionar un buffer, que normalmente da un
puntero al inicio de la región de memoria más la longitud que ocupa el mensaje

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Modalidades de envío / recepción
Operaciones bloqueantes / no bloqueantes – si las primitivas se bloquean o no
Lo normal es que se bloqueen → send bloqueante se espera a que el otro proceso haga el receive
o bien en el caso del envío con buffer se espera que haga la copia del msj ...
Al finalizar la llamada send bloqueante es seguro modificar el buffer de envío
Al finalizar la llamada a recv bloqueante se garantiza que cuando se a terminado la operación, el
buffer de recepción ya contiene el mensaje
Las operaciones no bloqueantes hacer retornar enseguida y por tanto no se está seguro si en
receive a llegado o no,
El programador es el encargado de asegurarse si se a completado la operación o no

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Modalidades de envío / recepción
Síncrona (bloqueante)

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Finalización de operación
Operaciones no bloqueantes hay que poder determinar la finalización

En el recv para poder leer el mensaje

En el send para poder sobreescribir la variable que enviado
El send y recv no bloqueantes nos dan un numero de operación req
Primitivas:

wait (req) se bloquea hasta que ha terminado la operación req

Test (req) indica si finalizó o no

waitany y waitall cuando hay varias operaciones pendientes
Se puede usar para solapar comunicación y cálculo

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Selección de mensajes
Cuándo hay muchos mensajes que se intercambian entre procesos, qué pasa cuando un proceso
revice mensajes de varios proceso
La operación recv requiere un identificador de proceso id

No concluye hasta que llega un mensaje de id

Se ignora los mensajes procedentes de otros procesos
MPI: es más flexible, permite recibir de cualquier proceso
Además, se usa la etiqueta (tag) para distinguir entre mensajes

También permite comodín para indicar cualquier etiqueta
Ejemplo: recv(z, any_src, any_tag, status) aceptará el primer mensaje que entre

La primitiva recv tiene un argumento status donde aparece el emisor y la etiqueta

Los mensajes no seleccionados no se pierden, quedan en una “cola de mensajes”

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Problema: interbloqueo
El mal uso de send y recv puede producir un interbloqueo
Caso de comunicación síncrona
Ambos quedan bloqueados en el envío
Caso de comunicación con buffer

En el caso anterior no causaría interbloqueo

Puede haber otras situaciones con interbloqueo
Posible solución: intercambiar el orden de uno de ellos
/*proceso 0 */
Send (x, 1);
Recv (y, 1)
/*proceso 1 */
Send (y, 0);
Recv (x, 0)
/*proceso 0 */
Send (x, 1);
Recv (y, 1)
/*proceso 1 */
Send (y, 0);
Recv (x, 0)

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Problema: Serialización
Cada proceso tiene que enviar un dato a su vecino de la deracha

Posibles soluciones

Protocolos pares-impares: los procesos pares hacen una variante, los impares la otra no

Send o recv no bloqueante

Operaciones especiales combinadas: sendrecv
Posible solución: intercambiar el orden de uno de ellos

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Comunicación colectiva
Las operaciones colectivas involucran todos los procesos de un comunicador (en muchos casos,
uno de ellos tiene un papel destacado – proceso raíz)

Sincronización (barrier): cada proceso espera a que todos lleguen

Movimiento de datos: uno o varios envían a uno o varios

Reducciones: Además de comunicar se realiza un cálculo sobre los datos
Estas operaciones pueden realizarse con comunicación punto a punto, pero es recomendable usar
las primitivas correspondientes

Existen varios algoritmos para cada caso (linea, árbol)

La solución óptima suele depender de la arquitectura (topología de red)

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Comunicación colectiva - tipos
Difusión uno a todos

Todos reciben lo que tiene el proceso raíz
Reducción de todos a uno

Operación dual a la difusión

Los datos se combinan mediante un operador asociativo
Reparto (scatter)

La raíz envía un mensaje individualizado a cada uno
Recogida o concatenación (gather)

Operación dual al reparto

Similar a la reducción pero sin operar
Difusión todos a todos

P difisiones simultáneas, con proceso raíz distinto

Al final, todos almacenan todos los datos
Reducción todos a todos

Operación dual a la difución todos a todos

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Cŕeditos
• Transparencias basadas por:
• Coulouris Dollimore, Distributed Systems: Concepts and Design
https://ce.guilan.ac.ir/images/other/soft/distribdystems.pdf
• García-Carballeira F., Tema 3 Comunicación y sincronización entre
procesos
http://ocw.uc3m.es/ingenieria-informatica/sistemas-distribuidos-2013/
Tema3_ComunicacionYsincronizacion.pdf/view
• Sanabria, John, Sistemas Distribuidos – Hilos – Prácticas,
https://www.youtube.com/playlist?list=PLNqsgMwXL3mFmd8X8Fg
vZ_6ljjzucIDbN

18. Networking académico:
Correo electrónico: rguaman@unl.edu.ec
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Gracias