Ejercicio 3: My Little Middleware
Taller de Programación I
Matias Charrut - 101137
Descripcion
El ejercicio consistió en el armado de un mini Middleware. En este, se tiene un servidor al que se conectan varios clientes, los cuales pueden definir colas de mensajes, y luego operar sobre ellas haciendo push y pop intercambiando así mensajes. El servidor puede atender varios clientes a la vez utilizando threads.
Diagrama de flujo
En el siguiente diagrama de flujo se puede ver a grandes rasgos como es el funcionamiento del server. Se muestra donde comienzan y terminan los hilos y cuales son las condiciones.
Clases
El servidor se ejecuta a través de la clase principal Server, el cual posee un método principal execute(), el cual es ejecutado por el main correspondiente a server. Esta clase bindea y deja en escucha el Socket, para luego lanzar el AccepterThread y queda en espera de que se ingrese la letra 'q' por stdin. Cuando esto ocurra, cerrará el Socket, con lo que morirá el hilo aceptador y luego le hará join, para luego terminar la ejecución.
El hilo aceptador, AcceptorThread es un wrapper de std::thread, el cual se encarga de aceptar conexiones entrantes, y lanzar por cada una un hilo de cliente ClientThread, que atenderá a los distintos clientes. AccepterThread quedará bloqueado en un accept() de Socket, cuando acepte una nueva conexión, revisará la lista de clientes abiertos, y si hay alguno muerto, lo eliminará de su lista y joineará su thread. Cuando el main thread cierre el socket que acepta, este hilo iterará por todos sus clientes y los irá deteniendo (cerrando sus respectivos sockets), y luego los joineará, para terminar su ejecución.
Los hilos de clientes, ClientThread, se ocupan de atender a los clientes, estos quedan bloqueados en receive de su Socket, esperando a que lleguen instrucciones. Si el hilo aceptador llama a su método stop(), éste cerrará el socket, y seteará una variable std::atomic keep_talking en false, de manera tal que el hilo se detendrá.
Por su parte, el cliente trabaja con un solo hilo y se ejecuta a través de la clase principal Client, el cual posee un método principal execute(), el cual se encarga de conectarse al servidor, y a partir de allí esperará que se ingresen instrucciones a través de stdin. El programa enviará los comandos a través de su socket, y quedará en espera de recibir datos si fuera necesario. Para salir del programa se debe recibir por stdin el comando exit.
Comunicación
Para la comunicación se utilizan tres clases: Protocol, Packet y Socket.
La primera se utiliza para enviar y recibir mensajes y comandos. Cuenta con una referencia al Socket que debe utilizar, y tanto los hilos de cliente como cada cliente, poseen una instancia de esta clase, posee métodos como sendDefineQueue(), sendPushMessage(), entre otros utilizados por los clientes. Y otros como receive(), que interpreta el mensaje que se recibe, utilizado por el servidor.
La segunda, Packet, se utiliza para encapsular los paquetes que se envian y reciben, es utilizada por Protocol y Socket, la primera generandolos y la otra enviándolos y recibiendolos. Permite de diversas maneras agregar bytes al mensaje, así como también posee métodos para obtener sus datos para leer y enviar.
La tercera, Socket, es un wrapper de sockets. Encapsula los file descriptors y posee métodos de conexión como BindAndListen(), Connect(), Accept, asi como también métodos para enviar y recibir, send() y receive, los cuales reciben como parámetros objetos tipo Packet e implementan los ciclos de envio y recepción.
Colas y su almacenamiento
Para la cola se utiliza el template BlockingQueue, en este caso con std::string. Esta cola es un monitor bloqueante de la clase std::queue de la STL. Cuando se intenta hacer pop sin que haya nada en la cola, ésta bloqueará hasta que alguien haga un push.
La cola posee un método unlock(), el cual permite forzar a que se destrabe la cola. Este método es llamado al cerrar el server. Y se implementó ya que podría ocurrir el caso en que, el server se cierre mientras que un cliente está esperando un pop. Si esto ocurriese, nunca se podría cerrar el hilo ya que quedaría un deadlock.
Para el almacenamiento de las colas se utiliza el template ProtectedMapBlockingQueue, el cual es un monitor de std::map el cual en este caso usa como key std::string. Este posee métodos para insertar y obtener las colas. Además de un método unlockAll(), para destrabar todas las colas que posee a la vez.
Diagrama de clases
A continuación se puede ver un diagrama de clases donde se observan las relaciones y dependencias de las distintas clases del programa.
