Programação Concorrente em Programação Concorrente em ErlangErlang

Grupo:Grupo:Alexandre SiebraAlexandre SiebraByron BezerraByron BezerraIgor SampaioIgor Sampaio

Mozart Araújo FilhoMozart Araújo FilhoSérgio QueirozSérgio Queiroz

2Por que Erlang?Por que Erlang?

• Necessidade de uma linguagem simbólica de alto nível visando alcançar uma maior produtividade

• Inexistência de uma linguagem que tivesse todas as características necessárias ao desenvolvimento de sistemas de telecomunicações– Concorrência implícita na linguagem– Tratamento de erros

3CaracterísticasCaracterísticas• Tempo real• Suporte a projetos de

larga escala• Sistemas non-stop• Portabilidade• Concorrência• Incremental code

loading

• Comunicação entre processos– assíncrona– unidirecional

• Distribuição• Garbage collection • Robustez• Timing

4SintaxeSintaxe

-module(math1).-export([area/1]).area({square, Side}) -> Side * Side;area({rectangle, X, Y}) -> X * Y;area({triangle, A, B, C}) -> S = (A + B + C)/2, math:sqrt(S*(S-A)*(S-B)*(S-C)).

5SintaxeSintaxe

• Como chamar?> Thing = {triangle, 6, 7, 8}.{triangle,6,7,8}> math1:area(Thing).20.3332

6ConcorrênciaConcorrência

• Sintaxe das primitivas

– spawn: Cria um novo processo concorrente para avaliar a Função e retorna o seu identificador (Pid).

Pid = spawn (Módulo, Função, ListArg)

– ! (send): Envia uma mensagem para um processo.Pid ! Message

7ConcorrênciaConcorrência– receive: Recebe uma mensagem de um

processo.receive Message1 [when Guard1] -> Actions1; Message2 [when Guard2] -> Actions2; ...end

8Ordem de Recebimento de Ordem de Recebimento de

MensagensMensagens• As mensagens enviadas a um dado processo

são armazenadas em uma “caixa-postal”.

Head

msg_1

msg_2

msg_3

msg_4

(a)

receive msg_3 -> ...end

msg_1

msg_2

msg_4

(b)

receive msg_4 -> ... msg_2 -> ...end

Head

msg_1

msg_4

(c)

msg_4

(d)

receive AnyMessage -> ...end

Head Head

9TimeoutsTimeouts

• Argumento opcional da primitiva receive• Caso nenhuma mensagem tenha sido processada

em t milisegundos, realiza uma açãoget_event() ->

receive {mouse, click} -> receive {mouse, click} -> double_click after double_click_interval() -> single_click end ... end.

10Processos RegistradosProcessos Registrados

• Primitivas Básicas– register(Nome, Pid)

• Associa o Nome ao processo Pid.– unregister(Nome)

• Remove a associação entre Nome e um processo.– whereis(Nome)

• Retorna o identificador de processo associado com Nome. Se nenhum processo estiver associado com Nome, retorna undefined.

– registered()• Retorna uma lista de todos os nomes registrados.

11Modelo Cliente-ServidorModelo Cliente-Servidor

Solicitação

Clientes

Servidor

O próximo exemplo é um servidor que pode ser usado em uma central telefônica para analisar os

números discados pelos usuários.

12ExemploExemplo-module(number_analyser).-export([start/0,server/1]).-export([add_number/2,analyse/1]).Start() -> register(number_analyser,

spawn(number_analyser, server, [nil])).

%%Funções de Interface.add_number(Seq, Dest) -> request({add_number,Seq,Dest}).analyse(Seq) -> request({analyse,Seq}).request(Req) -> number_analyser ! {self(), Req}, receive {number_analyser,Reply} -> Reply end.

13Exemplo (continuação)Exemplo (continuação)%%Servidor.

Server(AnalTable) ->

receive {From, {analyse,Seq}} -> Result = lookup(Seq,AnalTable), From ! {number_analyser, Result}, server(AnalTable); {From, {add_number, Seq, Dest}} -> From ! {number_analyser, ack}, server(insert(Seq, Dest, AnalTable))

end.

- Enviando a mensagem ao servidor:number_analyser ! {self(), {analyse,[1,2,3,4]}}

14Terminação de ProcessosTerminação de Processos

• Terminação Normal– Fim da função pela qual foi chamado– Chamada a exit(normal)

• Terminação Anormal– Chamada a exit(Reason)onde Reason é

qualquer termo válido, com exceção de normal

– Falha em tempo de execução (ex.: divisão por zero)

15Terminação de ProcessosTerminação de Processos

• Processos Ligados (“linked”)– Bidirecional (A B B A)– Quando um processo termina, um sinal EXIT é

enviado para todos os processos ligados a ele{‘EXIT’, Exiting_Pid, Reason}

– Reason•normal Ignore• Caso contrário, termine anormalmente e envie

‘EXIT’ a todos os processos ligados– Primitivas

•link(Pid), unlink(Pid)

16ExemploExemplo

Sinal Exit

Sinal Exit

17Programação DistribuídaProgramação Distribuída

MotivaçãoMotivação– Velocidade: devido à distribuição da aplicação a

diferentes nós* do sistema;– Confiabilidade e tolerância a falhas: falhas isoladas

não afetam o comportamento do sistema como um todo;

– Acesso a recursos de outros nós;– Extensibilidade: pode-se melhorar a performance

adicionando novos nós.* Nó: sistema Erlang completo e independente. Em uma rede distribuída,

um ou mais nós podem ser executados em um único computador.

18Mecanismos DistribuídosMecanismos Distribuídos

• Primitivas Básicas– spawn (Node, Mod, Func, Args)

• Cria um processo em um nó remoto.– spawn_link (Node, Mod, Func, Args)

• Além de criar um processo, gera um link para o mesmo.– {Name, Node} ! Msg

• Envia Msg ao processo nomeado Name dentro do Node.– monitor_node (Node, Flag)

• Caso Flag seja true, faz com que o processo que chamou essa função monitore se Node está “vivo”. Caso contrário, pára de monitorar.

19Mecanismos DistribuídosMecanismos Distribuídos

• Primitivas Básicas– node()

• Retorna próprio nome do nó.– nodes ()

• Retorna uma lista dos nomes de outros nós conhecidos.– node (Item)

• Retorna o nome do nó de origem de Item.– disconnect_node (Nodename)

• Desconecta o nó referido do nó Nodename.

20Exemplo do BancoExemplo do Banco

21Código do ServidorCódigo do Servidor-module(bank_server).-export([start/0, server/1]).start() -> register(bank_server, spawn(bank_server, server, [[]])).server(Data) -> receive {From, {deposit, Who, Amount}} -> From ! {bank_server, ok}, server(deposit(Who, Amount, Data)); {From, {ask, Who}} -> From ! {bank_server, lookup(Who, Data)}, server(Data);

22Código do Servidor (cont.)Código do Servidor (cont.) {From, {withdraw, Who, Amount}} -> case lookup(Who, Data) of undefined -> From ! {bank_server, no}, server(Data); Balance when Balance > Amount -> From ! {bank_server, ok}, server(deposit(Who, -Amount, Data)); _ -> From ! {bank_server, no}, server(Data) end end.

23Código do ClienteCódigo do Clientelookup(Who, [{Who, Value}|_]) -> Value;lookup(Who, [_|T]) -> lookup(Who, T);lookup(_,_) -> undefined.

deposit(Who, X, [{Who, Balance}|T]) -> [{Who, Balance+X}|T];deposit(Who, X, [H|T]) -> [H|deposit(Who, X, T)];deposit(Who, X, []) -> [{Who, X}].

24Código do Cliente (cont.)Código do Cliente (cont.)-module(bank_client).-export([ask/1, deposit/2, withdraw/2]).

head_office() -> ‘bank@super.eua.ericsson.se’.

ask(Who) -> call_bank({ask, Who}).

deposit(Who, Amount) -> call_bank({deposit, Who, Amount}).

withdraw(Who, Amount) -> call_bank({withdraw, Who, Amount}).

25Código do Cliente (cont.)Código do Cliente (cont.)call_bank(Msg) -> Headoffice = head_office(), monitor_node(Headoffice, true), {bank_server, Headoffice} ! {self(), Msg), receive {bank_server, Reply} -> monitor_node(Headoffice, false), Reply; {nodedown, Headoffice} -> no end.

26Links de ReferênciaLinks de Referência

• Erlang Systems Homepage– http://www.erlang.se

• Open Source Erlang– http://www.erlang.org