Java Remote Method Invocation
(RMI)
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Introduzione
Per implementare un sistema distribuito è necessario
disporre di un sistema di comunicazione tra macchine
diverse basato su standard e protocolli prestabiliti
Socket:
consentono di realizzare una connessione remota
non definiscono le modalità di invocazione di
oggetti remoti e i protocolli di comunicazione
Remote Procedure Call – RPC (inizi anni 80)
Consentono l’esecuzione di codice (procedure)
remoto rispetto al chiamante
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RPC
Introducono le nozioni di:
Client: programma che chiama una procedura
remota
Server: programma che implementa la chiamata di
procedura remota invocata
Interface Definition Language IDL: linguaggio di
definizione delle interfacce con cui il server
espone i metodi invocabili remotamente. Fornisce
una rappresentazione astratta della procedura in
termini di parametri di input/output; può essere
considerata come la specifica dei servizi offerti dal
client
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Vantaggi
Miglioramento delle prestazioni complessive
Maggiore semplicità nella gestione delle
risorse distribuite
Maggiore scalabilità del sistema complessivo
e.g. è possibile suddividere un processo pesante dal
punto di vista computazionale in sottoprocessi che girano
su macchine diverse
e.g. l’approccio RPC veniva utilizzato per la gestione dei
sistemi Legacy, incapsulati all’interno di un wrapper la cui
interfaccia consentiva l’invocazione remota di procedure
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Sviluppo Applicazione con
RPC
Obiettivo: sviluppo di un’applicazione
utilizzata in remoto da un singolo client
Metodologia:
Definizione della interfaccia IDL della
procedura, è la specifica dei servizi offerti
dal server
Compilazione dell’interfaccia che produce:
Il Client Stub
Il Server Stub
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Sviluppo Applicazione con
RPC (2)
RUGGERO RUSSO 6

Gli Stub
Client Stub
Quando un client chiama la procedura remota in realtà
fa una chiamata locale ad una procedura dello stub
Lo stub:
Individua il server
Formatta i dati in modo opportuno (operazione di
ordinamento e serializzazione)
Comunica con il server
Ottiene una risposta
Inoltra la risposta come parametro di ritorno della
procedura invocata dal client
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Gli Stub (2)
Server Stub
Come il client stub ma implementa il lato server
dell’invocazione
Lo stub:
Riceve l’invocazione dal client stub
Formatta i dati in modo opportuno (operazione di
unmarshalling e deserializzazione)
Invoca la reale procedura implementata nel server
Inoltra i valori di ritorno dalla procedura al client stub
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Sviluppo Applicazione con
RPC (3)
RUGGERO RUSSO 9

RPC a RMI
RPC è una tecnologia interamente orientata alla
gestione delle procedure
RMI viene introdotta per implementare le stesse
funzionalità in contesto di programmazione
object-oriented
Invocazione remota di metodi NON di procedure
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RMI
RMI è la libreria di Java che consente di interagire con
oggetti che girano sulla Java Virtual Machine di host remoti
sulla rete
java.rmi
java.rmi.server
Con RMI:
è possibile invocare metodi su oggetti che competono a
processi remoti come se fossero oggetti locali
viceversa è possibile esportare un oggetto come remoto
in modo che processi remoti possano avere accesso
diretto ad esso senza dover definire un protocollo e un
formato di trasmissione delle informazioni
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RMI in sistemi eterogenei
RMI si presta molto bene ad essere usato tra
sistemi omogenei (full-Java)
Per la comunicazione remota tra sistemi eterogenei:
Utilizzare RMI facendo wrapping degli oggetti non-
Java (utilizzando la Java Native Interface)
Utilizzare un altro schema per gestire oggetti
distribuiti language-indipendent e.g., CORBA
Utilizzare RMI/IIOP che consente agli oggetti RMI
di comunicare direttamente con oggetti remoti
CORBA su IIOP (Internet inter-ORB protocol)
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Architettura RMI
RMI CLIENT RMI SERVER
STUB SKELETON
Connessione virtuale
Remote Reference Layer Remote Reference Layer
Trasport Layer Trasport Layer
Connessione fisica
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Architettura RMI (2)
E’ organizzata su tre strati:
Stub/skeleton layer: fornisce le interfacce usate
da client e server per le loro interazioni
Remote reference layer:
Fornisce un oggetto RemoteRef che
rappresenta il link all’oggetto remoto che
realizza il servizio
instaura un collegamento virtuale tra i due lati
Codifica le richieste del client e le invia al server
Decodifica le richieste e le inoltra allo skeleton
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Architettura RMI (3)
Transport layer: strato sul quale è realizzato il
collegamento fisico; si perde la concezione di
oggetto remoto/locale. I dati sono sequenze di byte
Collegamento di tipo sequenziale. Per questo si
richiede la serializzazione dei parametri da
passare ai metodi
Gestisce:
Il protocollo di conversione delle invocazioni
remote dei metodi
L’impacchettamento dei riferimenti ai vari oggetti
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Stub/Skeleton
Forniscono una duplice rappresentazione dell’oggetto
remoto:
Lo stub:
rappresenta una simulazione locale sul client
dell’oggetto remoto che vive e viene eseguito sul server
Lo stub è un proxy per il reale oggetto remoto del
server
Lo stub fa apparire il metodo come locale
Non implementa il metodo ma tutti i meccanismi necessari
per consentire al client di interagire con il server, al fine di
eseguire il metodo (in modo trasparente)
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Stub/Skeleton (2)
Lo skeleton:
Speculare dello stub lato server
Implementa il lato server dell’invocazione,
contiene il codice per ricevere e gestire
l’invocazione dallo stub del client e invocare
l’oggetto corretto residente sul server
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Protocollo RMI
Il client riceve un riferimento (reference)
dell’oggetto remoto (lo stub dell’oggetto)
Inizia l’invocazione di un metodo remoto
chiamando un metodo su un oggetto stub
(esegue i metodi messi a disposizione per
l’invocazione remota su un oggetto come se
fosse locale)
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Protocollo RMI (2)
Realizza la serializzazione e marshalling degli
argomenti dei metodi passati al server in modo
da produrre dati gestibili dal TL e utilizzabili dallo
oggetto remoto
Chiede al RRL di instradare la richiesta (metodo
e argomenti) verso l’oggetto remoto invocato
Lato server: il remote reference layer riceve la
richiesta dal TL e la converte in una richiesta per
lo skeleton del server compatibile con l’oggetto
riferito
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Protocollo RMI (3)
Lo skeleton converte la richiesta remota nella
appropriata chiamata ad un metodo sul oggetto
reale residente sul server (la conversione
consiste nell’unmarshalling degli argomenti
della chiamata in un formato adatto alle
caratteristiche dell’oggetto che gira sul server
se l’esecuzione del metodo richiede la
comunicazione indietro con il client, lo skeleton
si occupa di serializzare i dati di ritorno e di
reinviarli
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Servizi RMI
RMI fornisce alcuni servizi base per la
gestione delle applicazioni distribuite
Naming/Registry service
Remote Object Activation service
Distributed Garbage collection
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Naming Registry Service
Quando un processo server-side esporta un servizio
basato su RMI deve registrare uno o più oggetti RMI con
il suo Registry locale (rappresentato da una interfaccia
specifica: la Registry Interface)
Ciascun oggetto è registrato con il suo nome logico che
un client può utilizzare come riferimento
La gestione della coppia oggetto remoto/ nome logico è
gestita tramite un’interfaccia specifica: la Naming
interface
e.g.: un client può ottenere un riferimento stub
all’oggetto remoto invocando l’oggetto per nome
attraverso di essa 22

Naming Registry
Service(2)
Il metodo Naming.lookup() prende il nome dell’oggetto
remoto e lo localizza nella rete
Quando il metodo lookup() individua l’host dell’oggetto
desiderato, consulta il registry RMI dell’host, richiede
l’oggetto per nome.
Se il registry trova l’oggetto, genera un riferimento remoto
all’oggetto e lo fornisce al processo client
Il riferimento viene convertito dal processo client in un
riferimento stub che è restituito al chiamante
Una volta ricevuto il riferimento il client può iniziare la
conversazione con il server
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Remote Object Activation Service
Il servizio di attivazione di un oggetto remoto:
Fornisce un modo per consentire l’attivazione di un
oggetto sul server sulla base delle necessità del client che
lo invoca
Un server object è registrato con un RMI registry service
all’interno di una JVM attiva ed è disponibile per il tempo
in cui la JVM è in vita, se si ferma non si ha più modo di
invocare l’oggetto remoto, i riferimenti diventano
inutilizzabili
Crea il server object dinamicamente all’interno di un
virtual machine esistente o nuova
Ottiene un nuovo riferimento all’oggetto creato che verrà
passato al client che ne ha richiesto l’attivazione 24

Distributed Garbage Collection
Meccanismo di garbage collection specifica per
RMI
Realizza la ripulitura delle aree di memoria non più
utilizzate
Per ogni oggetto remoto RMI, il server reference
layer mantiene la lista di riferimenti remoti
registrati dai client, ottenuti esplicitamente tramite
lookup() o implicitamente a seguito di una
invocazione di metodo remoto
25

Distributed Garbage
Collection(2)
Quando la VM del client si accorge che l’oggetto
remoto non è più referenziato localmente, invia
una notifica al server RMI
Il server aggiorna la lista dei riferimenti
Quando un oggetto non è più referenziato da
alcun client ne’ da oggetti locali, viene eliminato
attraverso un’operazione di garbage collection
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Distributed Garbage
Collection (3)
Inoltre DGC prevede l’uso di un timeout per
l’invocazione di un riferimento remoto
Quando il timeout scade il riferimento viene
eliminato dalla lista e viene data notifica ai client
che avevano quel riferimento
Se il client è ancora attivo richiederà al server di
mantenere attivo nella lista il riferimento remoto
Il meccanismo evita di occupare memoria con
riferimenti inutilizzati da client non più esistenti
27

Uso di RMI
Passo1: definire e creare oggetti remoti:
oggetto remoto:
implementa l’interfaccia Remote e ha metodi
che sono eseguibili da un applicazione client non
residente sulla stessa macchina virtuale
interfaccia remota:
rende disponibili dei metodi utilizzabili per
l’invocazione a distanza
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Uso di RMI (2)
ESEMPIO:
definizione dell’oggetto non remoto MyServer
public class MyServer {
public void String concat(String a, String b)
{
return a+b;
}
}
Trasformazione dell’oggetto nella sua versione remota:
definizione della interfaccia remota corrispondente
public inteface MyServerInterface
extends Remote {
public String concat(String a, String b)
Per creare una throws RemoteException;
interfaccia remota è }
necessario estendere
java.rmi.Remote RUGGERO RUSSO 29

Uso di RMI (3)
Passo 2: Definita l’interfaccia remota si modifica la classe di
partenza in modo che implementi l’interfaccia stessa
public class MyServerImpl Implements MyServerInterface
extends UnicastRemoteObject {
public MyServerImpl() throws RemoteException {
…
}
public String concat(String a, String b)
throws RemoteException {
return a+b;
}
}
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Uso di RMI (3)
Nota: il nome della classe
è stato modificato in
Definita l’interfaccia remota si modifica la classe di partenza in modo che
modo che implementi
l’interfaccia
implementi l’interfaccia stessa
Si deve estendere la classe
UnicastRemoteObject
public class MyServerImpl Implements MyServerInterface
extends UnicastRemoteObject { Classe che deriva da
RemoteObject (superclasse
public MyServerImpl() throws RemoteException { le
comune per tutte
… implementazioni di oggetti
} remoti) e RomoteServer
public String concat(String a, String b)
ridefinisce equals() per
throws RemoteException { consentire il confronto con
return a+b; oggetti remoti
}
}
A questo punto l’oggetto è visibile all’esterno
ma non ancora utilizzabile da RMI: si creano
gli stub e gli skeleton
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Uso di RMI (4)
Passo 3: Per rendere utilizzabile l’oggetto creato con RMI è
necessario compilare opportunamente l’interfaccia per la
creazione di STUB e SKELETON
Nella JDK esiste un compilatore apposito: rmic
Con un’operazione del tipo:
rmic MyserverImpl
Si ottengono i due file:
MyServerImpl_stub.class
MyServerImpl_skel.class
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Uso di RMI (5)
Passo 4: e’ necessario abilitare il collegamento tra
client e server per l’invocazione remota
Funzione realizzata da Server RMI che è
l’applicazione di servizio necessaria per avviare il
meccanismo di attivazione remota che instanzia un
oggetto remoto e lo registra tramite un bind
all’interno del RMI registry
RUGGERO RUSSO 33

Registry and Naming
Services
Passo 5: sul lato server lo skeleton notifica di possedere un
oggetto abilitato all’invocazione remota tramite il metodo
java.rmi.Naming.bind()che associa all’istanza
dell’oggetto remoto un nome logico che identifica l’oggetto in
rete Si crea un’istanza
dell’oggetto remoto
MyServerImpl server = new MyServerImpl
Naming.bind (“pluto”, server)
effettua la
registrazione con un
nome simbolico
34

Registry and Naming
Services
Passo 6: ogni associazione nome logico – oggetto
remoto e’ memorizzato nel RMI registry gestito con
l’istruzione rmiregistry.
start rmiregistry
Il registry creato si mette in ascolto di processi locali
che vogliano registrare nuovi oggetti, o di client che
si connettono per fare il lookup di oggetti RMI
Passo 7: quando viene registrato l’oggetto, il client
è in grado di ottenere un reference all’oggetto con
una ricerca utilizzando il nome logico
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Registry and Naming
Services (2)
Esempio:
MyServerInterface server;
String url =“//” + serverhost + “/MyServer”;
server = (MyServerInterface)Naming.lookup(url);
Lookup identifica il
Il metodo list() restituisce la nome della macchina
lista di tutti gli oggetti che ospita l’oggetto
remoto e il nome con
referenziati con il registry cui l’oggetto è
locale registrato
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Registry and Naming
Services (3)
Le operazioni di ricerca e registrazione accettano come
parametro un URL il cui formato è:
rmi://host:port/name
host: è il nome del server RMI
port: è la porta su cui sta in ascolto il registry
(default 1099)
name: il nome logico
RUGGERO RUSSO 37

Argomenti dei metodi remoti
e valori di ritorno
Gli argomenti vengono passati ai metodi remoti
attraverso un processo di serializzazione e
deserializzazione
In realtà l’oggetto serializzato non viene fisicamente
spostato dal client al server
Vengono inviate nella rete le info per ricreare una copia
dell’oggetto
Client e server devono disporre dello stesso bytecode
riferito all’oggetto per poterne ricreare l’istanza
Si ovvia al problema copiando fisicamente i vari file
.class sia sul client che sul server
Soluzione scomoda: RMI mette a disposizione un
meccanismo di scaricamento dalla rete dei file
necessari al client tramite un server HTTP
38

ESEMPI
39

Esempio HelloWorld
HelloServer Interface
import java.rmi.Remote;
import java.rmi.RemoteException;
public interface HelloServer extends
remote {
String sayHello() throws
remoteException;
}
40

Esempio HelloWorld
HelloServer Implementation
import java.rmi.*;
import java.rmi.server.*;
public class HelloServerImpl extends
UnicastRemoteObject
implements HelloServer
{
public HelloServerImpl() throws RemoteException {
super();
}
public String sayHello() throws RemoteException {
return \"Hello World!\";
}
}
41

Esempio HelloWorld
HelloReg – crea il registry
import java.rmi.*;
import java.rmi.server.*;
public class HelloReg
{
public static void main(String args[]) {
try
{
HelloServerImpl obj = new HelloServerImpl();
Naming.rebind(\"helloRusso\", obj);
System.out.println(\"HelloServer bound in the RMI Registry\");
} catch (Exception e) {
System.out.println(\"HelloImpl err: \" + e.getMessage());
e.printStackTrace();}
}
}
42

Esempio HelloWorld
HelloClient implementazione lato client
import java.rmi.Naming;
import java.rmi.RemoteException;
public class HelloClient
{
public static void main(String[] arg){
try
{
System.out.println(\"Getting the remote object reference......\");
HelloServer obj = (HelloServer) Naming.lookup(\"rmi://\" +arg[0]+
\"/helloRusso\");
System.out.println(\"Invoking remote method\");
String message = obj.sayHello();
System.out.println(\"Result: \"+message);
}
catch (Exception e){
System.out.println(\"HelloClient exception: \" + e.getMessage());
e.printStackTrace();
}
}
} 43

Esempio HelloWorld
Passo 1: mando in esecuzione il registry
C:\\...\\jdk1.5.0_06\\bin> start rmiregistry
Passo2: compilo le classi java
C:\\...\\corsoPSII\\rmi\\E3\\RMIExample\\Server> javac *.java
Passo 3: compiliamo l’implementazione dell’interfaccia
C:\\...\\corsoPSII\\rmi\\E3\\RMIExample\\Server> rmic HelloServerImpl
L’operazione produce lo stub e lo skeleton
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Esempio HelloWorld
Passo 4: Compiliamo le classi java del client
C:\\...\\corsoPSII\\rmi\\E3\\RMIExample\\Client> javac *.java
Passo 5: Registriamo il Remote Server Object
C:\\...\\ corsoPSII\\rmi\\E3\\RMIExample\\Server> java HelloReg
Passo 6: Copio HelloServerImpl_stub.class nella cartella Client
Passo 7: Eseguiamo il Client
C:\\...\\ corsoPSII\\rmi\\E3\\RMIExample\\Client> java HelloClient 10.0.1.57
NOTA: è necessario inserire le directory di lavoro
\\Client e \\Server nel classpath!!!
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