Rozproszona baza danych

Dokumentacja zawierająca opis organizacji sieci, przesyłanych komunikatów i protokołu komunikacji węzeł-węzeł tutaj, lub w wersji pdf. Zostało zaimplementowane i przetestowane wszystko co jest zawarte poleceniu.

Kompilacja i Testowanie

Do uruchamiania testów (./tests/*.sh), warto jest używać tsp (instalacja na ubuntu: sudo apt install task-spooler). Poniżej sposób kompilacji i uruchomienia przykładowego testu, tak aby wygodnie było wyświetlać logi z procesów uruchomionych w tle:

tsp -K  # terminacja serwera tsp aby numeracja tasków była od 0 
tsp -S 50 # maksymalnie 50 zadań równolegle -- należy zwiększyć w przypadku dodania testów uruchamiających więcej zadań w tle

echo ""
echo "============================================================== compile"
echo ""

javac my_server/NodeConnectionHandler.java my_server/DatabaseNode.java
javac my_server/DatabaseClient.java

echo ""
echo "============================================================== running tests: "
echo ""

# tutaj można odkomentować test który chcemy uruchomić
# bash tests/script-1-0.sh
# bash tests/script-1-1_1.sh
# bash tests/script-1-1_2.sh
# bash tests/script-1-1_3.sh
# bash tests/script-1-1_4.sh
# bash tests/script-2-0_1.sh
# bash tests/script-2-1_1.sh
# bash tests/script-2-1_2.sh
# bash tests/script-2-1_2.sh
# bash tests/script-3-0_1.sh
# bash tests/script-3-0_1.sh
# bash tests/script-3-1_1.sh
bash tests/script-7-1.sh
# bash tests/script-7-2.sh
# bash tests/script-7-p.sh

sleep 1
echo ""
echo "=============================================================="
echo ""
tsp  # wyświetlenie listy procesów uruchomionych w tle

echo ""
echo "============================================================== Output 1:"
echo ""
tsp -c 0  # wyświetlenie stdout+stderr dla pierwszego procesu uruchomionego w tle w danym teście
# ...

Szczegółowy opis implementacji

Ogólna struktura projektu

Zaimplementowane są 3 klasy:

• Klasa klienta DatabaseClient -- załączona do treści zadania
• Klasa klienta DatabaseNode -- realizująca treść zadania (węzeł uproszczonej rosproszonej bazy danych).
• Pomocnicza (dla DatabaseNode) klasa NodeConnectionHandler realizuje wysyłanie poleceń innym węzłom -- jej rola sprowadza się przede wszystkim do nawiązania połączenia z innym węzłem, nadaniem komunikatu i odebraniu odpowiedzi.

Główna pętla węzła

W pętli głównej węzła (w metodzie DatabaseNode.start), socket serwerowy nasłuchuje na nowe połączenia od zarówno klientów jak i innych węzłów.

Aby w trakcie obsługi komunikatu mógł dalej przyjmować polecenia (np. ponowny komunikat dotyczący tego samego zapytania tego samego klienta -- z tym samym TASK_ID tylko po to żeby zwrócić "ERROR"), komunikaty srv__get-value , srv__set-value, srv__find-key, srv__get-min, srv__get-max, oraz odpowiadające im komunikaty klienta, są realizowane asynchronicznie (na nowym tymczasowym wątku).

Opis implementacji protokołu

Opis realizowanych komunikatów węzeł-węzeł jest w dokumentacji. W przypadku każdego komunikatu, protokół sprowadza się do jednorazowego wysłania polecenia i odebraniu odpowiedzi/wyniku/informacji o niepowodzeniu.

Implementacja komunikatów srv__get-value, srv__set-value, srv__find-key, srv__get-min, srv__get-max jest bardzo podobna. Wszystkie wymagają iteracji po wszystkich połączeniach z innymi węzłami aż do znalezienia i ewentualnie podmiany wartości, lub zastosowanie min lub max na odebranych wynikach (i własnej przetrzymywanej parze klucz-wartość). Każdy z tych komunikatów dostaje unikalne TASK_ID, nadawane przez węzeł który bespośrednio otrzymał odpowiedni komunikat od klienta (DatabaseClient).

Wysyłanie wszystkich komunikatów węzeł-węzeł (srv__*) jest owiniętę pomocniczą klasą NodeConnectionHandler dla przejżystości implementacji.

Szczegółowy opis implementacji najważniejszych metod

• Konstruktor DatabaseNode -- przyjmuje sparsowane argumenty z polecenia niezbędne do utworzenia węzła. Konstruje połączenia z innymi węzłami, wysyłając srv__connect do każdego z nich.
• DatabaseNode.start -- zawiera pętlę główną używającą ServerSocket.accept. Pętla jest przerywana w wyniku otrzymania komunikatu "terminate" od klienta (po wcześniejszym wysłaniu komunikatu srv__disconnect do połączonych bezpośrednio węzłów).
• DatabaseNode.handleNewSocket -- implementuje obsługę nowego obiektu Socket otrzymaną w metodzie start, odczytuje i parsuje komunikat, odsyła wynik komunikatu.
• DatabaseNode.handleNewRequest -- realizuje poszczególne polecenia -- przyjmuje komunikat i jego argumenty, i zwraca odpowiedź/wynik/informację o niepowodzeniu. Niektóre komunikaty realizuje asynchronicznie na oddzielnym tymczasowym wątku -- dla przejżystości realizacje są owinięte metodą handleAsyncRequest.
• DatabaseNode.getNewTaskId -- tworzy nowy globalnie unikalny napis "TASK_ID:<licznik_węzła>:<adres_węzła>:<tcpport_węzła>, oraz inkrementuje licznik zadań węzła (inicjowany zerem w momencie skonstruowania DatabaseNode).