Notas de Aula - MAC 5755 - Sistemas Operacionais Distribuídos

Aula 23 - 20/11/2003

Plan B: Boxes for network resources

• Sistema operacional distribuído experimental desenvolvido pelo grupo do Prof. Francisco Ballesteros
• Grupo de Sistemas y Comunicaciones del Universidad Rey Juan Carlos
  
• Altamente influenciado pelo Plan9 da Bell Labs
• No Plan 9, tudo é um arquivo; no Plan B, tudo é uma caixa (box)
  

Motivação

• Sistemas distribuídos heterogêneos utilizado por usuários comuns em seu dia a dia
• o artigo Plan B: Boxes for network resources foi escrito em um ambiente computacional composto por
• ethernet, wi-fi, linhas seriais
• laptop, PDA, desktop, servidor de CPU e servidor de arquivos
• alguns computadores tem dispositivos ligados a eles, outros não
• leitor de CD, gravador de CD, alto-falante, impressora, etc.
• gostaríamos de dizer coisas como
• imprima arquivoX em qualquer impressora
• se há várias impressoras disponíveis, o sistema deveria escolher a melhor
  
• quero usar o teclado do desktop para digitar uma mensagem no PDA
• quero iniciar uma apresentação no meu Palm mas redirecionar a saída para o projetor
• etc.
• Em outras palavras, gostaríamos de um sistema distribuído, heterogêneo, onde aplicações pudessem migrar facilmente e onde suas entradas e saídas pudessem ser redirecionadas facilmente.
• Implementação
• está no meio do caminho
• por enquanto só existe uma versão semi-funcional hospedada em sistema do Plan9
• futuramente pretende-se construir uma versão nativa para o PC
  
• O Plan B tenta alcançar este objetivo através da abstração "caixa"
  

The Box

• é a única abstração implementada pelo sistema operacional
• possui uma interface diferente da interface de arquivos o que leva a um modelo diferente de programação de sistemas
• boxes não possuem comandos open, close, read e write.
• a principal operação com boxes é copy
• ao contrário de sistemas de arquivos tradicionais onde cópias passam pelo cliente, isso não acontece com as boxes:
  
  
  
  
  
• Exemplo de execução de programa através do shell:
• mk /b/proc/lb                 # create a process box for lb
  cp /bin/lb /b/proc/lb/prog    # load the lb program on it
• na verdade, digitando apenas lb teria o mesmo efeito
• o mesmo efeito poderia ser obtido programaticamente com:
  make("/b/proc/lb", nil, nil, nil);
  copy("/bin/lb", nil, "/b/proc/lb/prog", nil);
  

• não há a abstração de fluxos (streams) via rede que podem quebrar
• o modelo de programação é: copia entrada, trabalha, copia saída.
• Outra operação útil é link cujo significado depende do contexto:
  
  link("/b/term/cons", nil, "/b/proc/lb/io1", nil);
• redireciona a saída padrão (io1) para o console

• A interface do sistema é muito simples
• Muito da semântica do sistema é derivada de convenções de nomes no espaço de nomes (a convenção é bem definida no manual do Plan B).
• O Plan B possui apenas 14 chamadas ao sistema (O Linux possui 190 !):
• System call    Purpose
  cast           defines a type conversion
  change         changes the current box name
  chinfo         modifies metadata for a box
  copy           copies one box to another
  delete         deletes a box
  dot            retrieves the current box name
  forget         forgets about an imported box
  import         defines a new name for a box
  info           retrieves type, constraints and metadata for a box
  kind           retrieves the type and constraints for a given box
  link           links one box to another
  make           makes a box
  selectors      retrieves names for boxes contained within another
  uncast         forgets about a type conversion
  
  

Tipos e restrições

• Toda box tem um tipo e uma lista de restrições a ela associadas
• o tipo determina quais outras boxes podem ser usadas (copiadas ou ligadas) com ela
• restrições descrevem propriedades das boxes
• tipos e restrições são especificados através de uma cadeia de caracteres do tipo
• tipo!restr1!restr2!restr3 ...
• exemplo: bin!386!wavelan  ou bin!p98!ether
  
• dentro de um mesmo diretório (box na verdade) podem haver vários arquivos (boxes na verdade) com o mesmo nome
• em geral, as restrições são diferentes; o sistema usa as restrições para saber qual box selecionar

Espaço de Nomes

• boxes tem nomes semelhantes a caminhos em sistemas de arquivos tradicioanais
• cada processo pode personalizar seu próprio espaço de nomes através da chamada import:
  import /a/prefix networkaddress /a/box/name constraint spec
• spec determina se a box vai ser incluída antes ou depois de outras boxes que tenham o mesmo nome (/a/prefix)
  
• nós podem anunciar a disponibilidade de recursos usando um protocolo distribuído e nós podem manifestar interesse nestes recursos
  
• exemplo concreto de manifestação de interesse:
  import /b/proc any /proc proc!p98 b
  
• cria uma nova entrada no espaço de nomes chamada /b/proc antes (before) das homônimas; qualquer box anunciada com o nome /proc e com restrição casando com proc!p98 (processador PC Plan9) vai ser associada ao nome local /b/proc
  

Conversão de Boxes

• para que uma cópia funcione, as boxes tem que ser do mesmo tipo
• por exemplo, /bin/lb e /b/proc/lb/prog são ambas do tipo bin
• no entanto, cada espaço de nomes carrega consigo uma lista de conversores de tipo
• a chamada ao sistema cast adiciona um coversor e a uncast remove um conversor
• normalmente o conversor é um programa executável mas pode também ser nulo
• se não há uma conversão direta, o sistema tenta montar uma cadeia de conversores que levará à conversão apropriada

Distribuição: o protocolo Op

• um protocolo bem simples que pode ser implementado em máquinas com poucos recursos
• principais operações:
•     * kind, to ask for box metadata
      * selectors, to ask for inner box names
      * copy to request a box copy
      * getmem/putmem, to implement copy
      * link to request a box link
      * make to create a box
      * delete to destroy a box
      * chinfo to update box metadata
• note a separação entre copy e getmem/putmem que permite fazer a cópia de forma inteligente sem mandar os dados para o cliente.
  

Conclusão

• Plan B apresenta um modelo de sistema bem diferente do que estamos acostumados
• parece que ele apresenta algumas vantagens
• mas não está absolutamente claro se as desvantagens vão ser muito grandes
• na verdade, ainda não está nem claro se será possível implementar um sistema assim de forma eficiente (mas esperamos que sim)

Referências

• Página do projeto
• Esta aula foi retirada deste artigo
• Manual do sistema