Προγραμματισμός Συστήματος – Project 2

ΙΑΣΟΝΑΣ ΚΑΡΑΠΡΟΔΡΟΜΙΔΗΣ SDI2200064

Περίληψη

Σε αυτή την εργασία έπρεπε να υλοποιήσουμε ένα σύστημα συγχρονισμού αρχείων χρησιμοποιώντας sockets για την επικοινωνία μεταξύ διαφορετικών υπολογιστών. Το σύστημα αποτελείται από τρία βασικά προγράμματα:

---

nfs_manager

Ο manager διαχειρίζεται τον αρχικό συγχρονισμό και την επικοινωνία με το console. Χρησιμοποιεί threads για τον παράλληλο συγχρονισμό αρχείων και έναν buffer, όπου τοποθετούνται προς επεξεργασία πληροφορίες όπως:

• η IP και το port των clients,
• το όνομα του αρχείου προς αντιγραφή,
• η διαδρομή προέλευσης και προορισμού.

Αποστέλλει εντολές στους clients για να γίνει η αντιγραφή, και κάθε ενέργεια που πραγματοποιείται από κάποιο thread καταγράφεται στο log file.

---

nfs_client

Ο client δέχεται εντολές από τον manager και εκτελεί ανάλογες ενέργειες:

• LIST: επιστρέφει όλα τα αρχεία ενός directory,
• PULL: στέλνει το περιεχόμενο ενός αρχείου,
• PUSH: δημιουργεί ή ενημερώνει ένα αρχείο με βάση τα δεδομένα που λαμβάνει.

Ο client λειτουργεί ως server που ακούει σε συγκεκριμένο port για νέες εντολές.

---

nfs_console

Το console επιτρέπει στον χρήστη να δίνει εντολές για συγχρονισμό, ακύρωση, ή τερματισμό στο πρόγραμμα manager. Οι εντολές αποστέλλονται μέσω socket και οι απαντήσεις εμφανίζονται στην οθόνη και καταγράφονται στο αντίστοιχο log file.

---

Λεπτομερειες

NFS Manager

Κατά την εκκίνηση, ο manager δημιουργεί τον buffer και εκκινεί όλα τα worker threads από την αρχή, ώστε να μπορούν όλες οι λειτουργίες να εκτελούνται παράλληλα χωρίς καθυστέρηση. Στη συνέχεια:

1. Διαβάζει τις γραμμές του αρχείου config.
2. Για κάθε γραμμή, στέλνει μια εντολή LIST στον client.
3. Τοποθετεί όλα τα αρχεία του αντίστοιχου directory στον buffer για συγχρονισμό.

Αφού ολοκληρωθεί ο αρχικός συγχρονισμός, ο manager:

• Ανοίγει το socket στο οποίο θα ακούει για εντολές από το console.

• Όταν λάβει την εντολή add, στέλνει LIST στον source client και τοποθετεί τα αρχεία στον buffer για συγχρονισμό.

• Όταν λάβει την εντολή cancel, αφαιρεί όλα τα αρχεία του αντίστοιχου directory από τον buffer (μέσω της remove_all_syncing).

• Όταν λάβει την εντολή shutdown, βάζει στον buffer ειδικά "μηνύματα τερματισμού" (με port = -1). Τα worker threads που θα τα διαβάσουν, κάνουν exit. Το main πρόγραμμα περιμένει με join όλα τα threads να τερματίσουν. Μετά:

  • Στέλνει απάντηση στο console για να τερματίσει.
  • Κλείνει όλα τα αρχεία και sockets.
  • Τερματίζει.

Ο buffer λειτουργεί ως ουρά: οι ενέργειες συγχρονισμού ολοκληρώνονται με τη σειρά πριν γίνει shutdown.

---

Worker Threads

Κάθε worker thread:

1. Κάνει pop από τον buffer.
2. Αν λάβει return -1, τερματίζει.
3. Συνδέεται στον client μέσω της IP και του port που έλαβε από τον buffer.
4. Στέλνει PULL για να κατεβάσει το αρχείο.
5. Στέλνει PUSH -1 στον target client για να δημιουργηθεί το αρχείο.
6. Στέλνει τα δεδομένα σε chunks.
7. Στέλνει PUSH 0 για να κλείσει το αρχείο και τη σύνδεση.
8. Κλείνει sockets και κάνει log για τις ενέργειες PULL και PUSH.

Το log για το PULL γίνεται στο τέλος για να διασφαλιστεί ότι δεν υπήρξε σφάλμα.

---

Buffer

Ο buffer είναι μια ουρά υλοποιημένη με συνδεδεμένη λίστα και έχει δύο βασικές λειτουργίες: push και pop. Για τον συγχρονισμό, χρησιμοποιούνται mutex και condition variables:

• Στο push:

  • Αν η ουρά είναι γεμάτη, το thread μπλοκάρεται.
  • Αν ήταν άδεια πριν, γίνεται signal για να ξυπνήσουν τα threads που περιμένουν pop.

• Στο pop:

  • Αν η ουρά είναι άδεια, το thread περιμένει.
  • Όταν αφαιρείται στοιχείο, γίνεται signal.

Ο buffer κρατά:

• Το αρχείο προς συγχρονισμό
• Την IP και το port του source client
• Το directory και το όνομα του αρχείου στον target client
• Την IP και το port του target client

Επιπλέον λειτουργίες:

• remove_all_syncing(directory): Αφαιρεί όλα τα αρχεία προς συγχρονισμό του συγκεκριμένου directory (για την cancel).
• is_syncing(directory): Επιστρέφει αν ένα directory είναι προς συγχρονισμό αυτή τη στιγμή.

---

NFS Console

Το console:

1. Ανοίγει το logfile του.
2. Συνδέεται στο socket του manager (μέσω των arguments).
3. Διαβάζει από το stdin και στέλνει εντολές στον manager.
4. Εκτυπώνει τις απαντήσεις στο stdout.
5. Όταν δοθεί shutdown, περιμένει την απάντηση από τον manager και τερματίζει.

---

NFS Client

Ο client:

1. Εκκινεί με όρισμα το port στο οποίο θα ακούει.
2. Περιμένει για συνδέσεις.
3. Ανάλογα με την εντολή:

• LIST: Ανοίγει το directory (αν υπάρχει), στέλνει τα ονόματα των αρχείων, και στο τέλος μια τελεία . για ολοκλήρωση.
• PULL: Στέλνει πρώτα το μέγεθος του αρχείου και έπειτα το περιεχόμενο σε chunks.
• PUSH:
  • Αν λάβει chunk size -1, δημιουργεί το αρχείο.
  • Αν λάβει chunk size > 0, κάνει append.
  • Αν λάβει chunk size 0, κλείνει το αρχείο και περιμένει νέα σύνδεση.

---

Compilation

Για να γινουν compile ολα τα αρχεια:

make 

Αυτό:

• Δημιουργεί φακέλους ObjectFiles, LogFiles αν δεν υπάρχουν. Για να γινει compile μονο ο manager:

make manager

Για να γινει compile μονο ο client:

make client

Για να γινει compile μονο το console:

make console

Καθαρισμός αρχείων

Για να καθαρίσουμε τα object files και τα εκτελέσιμα, εκτελούμε:

make clean

Αυτό διαγράφει:

• Όλα τα .o αρχεία στον φάκελο ObjectFiles
• Τα εκτελέσιμα αρχεία nfs_manager, nfs_console, nfs_client
• Και τον φάκελο ObjectFiles αν είναι άδειος.

Εκτελεση

Για να τρεξει ο manager:

./nfs_manager -l <logfile> -c <configfile> -n <worker_limit> -p <port> -b <buffer_size>

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Αν δεν δωθει worker limit το default limit ειναι 5.

Για να τρεξει ο client:

./nfs_client -p <port> 

Για να τρεξει το console:

./nfs_console -l <console-logfile> -h <host_ip> -p <host_port> 

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Για να τρεξει το console πρεπει να ειναι ηδη ανοιχτος ο manager.