Implementation of an API for distributed communication between processes in closed contexts

Abstract

Existem atualmente diversas Application Programming Interfaces (APIs) que ajudam na programação de aplicações distribuídas. Na maior parte dos casos, estas utilizam de forma in exível um único tipo de protocolo aplicacional e interface, cando dependente dos protocolos de transporte já existentes e do sistema operativo. Para o programador, a stack de protocolos e o tipo de interface têm que ser decididos explicitamente antes do estabelecimento da comunicação entre os processos. Algumas APIs facilitam a programação ocultando alguns aspetos espec í cos dos mecanismos e protocolos de comunicação utilizados, disponibilizando uma interface mais homogeneizada. No entanto, a programação continua a não ser totalmente transparente e independente dos protocolos de comunicação utilizados, dos sistemas operativos e da localização relativa dos processos comunicantes. Além disso, estas APIs não tomam decisões sobre o mecanismo de comunicação a utilizar quando existem várias alternativas possíveis, sendo esta decisão da responsabilidade do programador. Num contexto de implementação de simuladores distribuídos e modulares para protocolos de redes de computadores e sistemas de comunicação, seria vantajoso poder-se utilizar uma API para comunicação dos processos de simulação que disponibilizasse apenas um único interface de programação e que decidisse de forma transparente o mecanismo ou protocolo comunicacional mais e ciente, tendo em conta a localização relativa dos processos. Nesta dissertação são abordadas as soluções semelhantes já existentes e é estudada uma API que pretende preencher estas lacunas. A arquitetura desta API será depois apresentada, assim como uma solução com base na investigação realizada. Por m, os resultados dos testes serão analizados e a conclusão apresentada. Esta dissertação foi desenvolvida no contexto do projeto RoutUM, um simulador de redes de computadores atualmente a ser desenvolvido pela Universidade do Minho.

There are several Application Programming Interfaces (APIs) available to simplify the development of distributed applications. In most cases, they invariably use one type of application protocol and interface, being dependent of the existing transport protocols and operating system. To the programmer, the protocol stack and the type of interface must be explicitly chosen before initiating communication between processes. Some APIs simplify programming by hiding some speci c aspects about the communication protocols and mechanisms, revealing a more homogenized interface. However, the programming is still not completely transparent and independent from the communication protocols, the operating system and the relative location of the communicating processes. Also, they are unable to decide which communication mechanism to be used when there are several available possibilities, leaving that responsibility to the programmer. On the context of implementation of distributed and modular simulators for network protocols and communication systems, it would be desirable to be able to use an API that would allow communication between the processes while providing only one programming interface. It would then transparently decide the most e cient mechanism or communication protocol from the relative location of the communicating processes. This dissertation will present and discuss the currently available solutions and the problems associated with the development of an API which attempts to ll the missing features indicated above. The API's architecture will then be shown and developed into a solution based on the results from the investigation. In the end, this solution will be tested and the nal results will be presented. This dissertation was developed in the context of the RoutUM project, a network simulator being currently developed in the University of Minho.