분산 처리 환경 구현 3

08 Jun 2013

distributed c# rpc

지난 글에서 예고한 RpcWork와 Dll 전달 방법에 대해 알아보자.
(원래는 WorkGroup까지 보려고 했는데 자세한 구현은 귀찮으니 나중에 기회가 되면 쓰도록 하겠다)

RPC 구현

RpcWork는 다음의 방법으로 쉽게 구현할 수 있다.

[Serializable]
public abstract class RpcWork<TReturn> : IWork
{
    [Serializable]
    private class ReturnWork : IWork
    {
        private readonly RpcWork<TReturn> _parentWork;
        private readonly TReturn _returnValue;

        public ReturnWork(RpcWork<TReturn> parentWork, TReturn returnValue)
        {
            _parentWork = parentWork;
            _returnValue = returnValue;
        }

        public void Execute(Socket endPoint)
        {
            _parentWork.ExecuteReturn(_returnValue, endPoint);
        }
    }

    public void Execute(Socket endPoint)
    {
        var returnValue = ExecuteWork(endPoint);
        endPoint.SendWork(new ReturnWork(this, returnValue));
    }

    protected abstract TReturn ExecuteWork(Socket endPoint);
    protected abstract void ExecuteReturn(TReturn returnValue, Socket endPoint);
}

원격지에서 수행할 함수를 담는 RpcWork class와 그 수행 결과를 담아 다시 돌려줄 ReturnWork class로 구성되어 있다. RpcWorkExecuteWork() 함수가 원격지에서 수행될 함수이고, ExecuteReturn() 함수가 원격지에서 수행된 결과를 받아서 처리할 함수이다.

  • RpcWorkExecute() 함수는 원격지에서 수행된다. 수행에 필요한 정보는 RpcWork를 상속받는 class의 멤버 변수로 가지고 있을테니 잘 serialize 되어서 전달될 것이다.
  • Execute() 함수는 ExecuteWork() 함수를 수행해서 그 결과를 받은 뒤, endPointSocket에게 그 결과를 ReturnWork class에 담아 전달하게 된다.

이 때 재미있는 것은 ReturnWork 객체의 생성자로 RpcWork를 받는다는 것이다. 그 이유는 ReturnWorkExecute() 함수에서 RpcWork 객체의 ExecuteReturn() 함수를 불러주기 위함이다. 즉 처음 Rpc를 요청한 호출자가 ReturnWork 객체를 받아서 Execute() 함수를 수행하면, ReturnWork 객체는 멤버로 가지고 있는 RpcWork 객체의 ExecuteReturn() 함수를 불러준다는 뜻이다.

결국 호출자가 대상자에게 Rpc를 요청할 때 보냈던 RpcWork 객체와 실제 결과가 도착한 뒤에 ExecuteReturn() 함수가 불리는 RpcWork 객체는 전혀 다른 객체라는 뜻이다. 다만 처음 보냈던 RpcWork 객체의 모든 context (멤버 변수)가 그대로 대상자에게 전달되었다가, 고스란히 호출자에게 다시 전달되다 보니 같은 객체인 것처럼 보이는 것이다.
(**Equals() == true이지만 ReferenceEquals() == false인 것**이다.)

뭐 위처럼 만들면 Master와 Slave가 주고 받을 데이터의 양이 많아지니 네트워크 IO 비용에서는 좋지 않을 수 있다. 그래도 Master/Slave를 만드는 입장에서는 요청에 대한 응답을 기다리기 위한 context 유지 코딩을 안해줘도 되니 편하다.
마치 stateless한 http처럼, a+b+c 좀 계산해줄래 slave야? a+b+c 계산해달라던 master야, 결과는 이거다! 하는 느낌

RPC 예제

간단한 덧셈 Rpc를 구현해보면 다음과 같다.

[Serializable]
public class RemoteSumWork : RpcWork<int>
{
    private readonly int _leftValue;
    private readonly int _rightValue;

    public RemoteSumWork(int left, int right)
    {
        _leftValue = left;
        _rightValue = right;
    }

    protected override int ExecuteWork(Socket endPoint)
    {
        return _leftValue + _rightValue;
    }

    protected override void ExecuteReturn(int returnValue, Socket endPoint)
    {
        Console.WriteLine("Return from: " + returnValue);
    }
}

두 인자를 생성자로 받아 멤버로 저장한다. ExecuteWork() 함수에서는 멤버의 두 값을 더해서 반환하고, ExecuteReturn() 함수에서는 인자로 그 결과를 받아서 화면에 출력한다.

master.DistributeWork(new RemoteSumWork(100, 200));

RemoteSumWorkExecuteReturn() 함수가 수행될 때, _leftValue_rightValue 값은 master에서 slave로 요청할 때 한 번, slave에서 master로 ReturnWork 보낼 때 다시 묻어서 한 번, 총 두 번 network trip을 하게 된다.

결과는 4Bytes(int)인데 context 유지를 위해 무려 12Bytes를 받다니! 그런데 class를 BinaryFormatter로 serialize하는 이상 이미 type 정보 같은 것들 때문에 더 큰 bytes가 소모되고 있다-_-;

코드 분리

이제 Master와 Slave가 코드를 공유하지 않는 형태를 구현해보자. Master에서 Slave에게 수행시키고 싶은 함수가 있는데 Slave에게는 아쉽게도 코드가 없다. 이 문제를 해결하기 위해서는 Slave에게 시키고 싶은 코드를 Dll에 담아서 Slave에게 전달해주면 된다.

첨부된 소스를 보면 이 예제를 쉽게 확인할 수 있도록 프로젝트를 잘게 쪼개놨다.

  • DistWork는 분산 처리 관련 모듈이 들어있는 Library Project이고,
  • DistMasterDistSlave는 각각 Master/Slave 객체 하나씩 만들어서 프로그램 수행하는 Main()을 포함한 Console Project이다.
  • 그리고 DistFunctions가 Master로부터 Slave에게 공유될 소스 코드가 담긴 Library Project이다.

결국 DistFunctions로부터 만들어지는 DistFunctions.dll를 Slave에게 전달해주면, Master가 보내는 코드도 Slave가 잘 실행해줄 수 있다는 것이다.

일단 파일을 보내기 위한 Work부터 만들어보자.

[Serializable]
public class FileSendWork : IWork
{
    private readonly string _fileName;
    private readonly byte[] _fileBytes;

    public FileSendWork(string filePath)
    {
        _fileName = Path.GetFileName(filePath);
        _fileBytes = File.ReadAllBytes(filePath);
    }

    public void Execute(Socket endPoint)
    {
        if (File.Exists(_fileName))
            return;

        using (
            var stream = new FileStream(_fileName, FileMode.CreateNew,
                                        FileAccess.Write, FileShare.Write))
        {
            stream.Write(_fileBytes, 0, _fileBytes.Length);
        }
    }
}

파일 이름은 서버가 지정해준대로 사용한다. 만약 동일한 파일 이름이 이미 Slave에 있다면 파일을 저장하지 않는다**(!)**

자세한 설명은 잠시 뒤에 하고, Master와 Slave가 어떤 코드를 갖는지 보자.

DistMaster/Program.cs

master.DistributeWork(new FileSendWork("DistFunctions.dll"));
master.DistributeWork(new RemoteSumWork(100, 200));

DistSlave/Program.cs

var slave = new Slave("127.0.0.1", 12345);
Task.Factory.StartNew(slave.Start);

Logger.Write("Slave Start!");
Console.ReadKey();

Slave 프로젝트는 DistFunctions 프로젝트를 Reference로 등록해놓지 않았기 때문에 RemoteSumWork 클래스의 존재를 모른다. 따라서 Master가 RemoteSumWork 객체를 보내면 deserialize 과정에서 Type 객체를 찾을 수 없다고 예외가 발생해야 한다.

하지만 그 RemoteSumWork 객체를 보내기 전에 DistFunctions.dll을 보냈다. Slave는 이 파일을 받아서 자신의 exe 파일이 있는 위치에 저장하게 된다. 덕분에 RemoteSumWork 객체를 전달받았을 때에는 exe 주변의 dll을 알아서 검색해서 알아서 deserialize를 해준다. 즉, dll만 보내주면 끝이라는 이야기이다.

물론 DistFunctions.dll 파일의 버전이 올라갈 경우에 대해서는 신경을 좀 써줘야 한다.

  • 예전에 보낸 DistFunctions.dll은 이미 Slave에 load된 상태이기 때문에 삭제를 하거나 덮어쓰는 등의 작업을 할 수 없다. (이미 사용 중인 파일이라고 나온다)
  • 때문에 WinSxS처럼 버전 별로 dll을 쌓아놓는 방법을 쓰면서 Slave가 재시작될 때 적절히 Dll 파일들을 삭제해주는 정책을 쓰면 되겠다.

단, 여러 버전의 Dll 파일을 사용하려면 위처럼 보내기만 하면 자동으로 Assembly에 포함되는 기법을 사용할 수가 없다. 따라서 Slave에게 작업 요청할 때 이 Work 객체가 어떤 Dll 밑의 Assembly에 포함되어 있는지를 명시해주어 serialize할 때마다 적절한 Assembly를 참조할 수 있도록 코딩해줘야 한다. Assembly.LoadFile(Path.GetFullName(...)).GetType(...) 같은 작업을 해줘야 하는데 이 부분을 설명하려면 내용이 굉장히 길어지니 추후 기회가 있으면 언급해보도록 하겠다.

정리

요새 이것 저것 바빠서 글을 못 썼다기 보다는 다른 재밌는 주제가 많아지다 보니 이 주제에 대한 흥미가 많이 떨어져버렸다-_-;
이러다간 영영 못 쓸 것 같아서 고민하고 있다가, 이 글을 완료하지 못하면 다음 주제로 넘어갈 수가 없으니(orz) 대충이라도 끝을 내야겠다싶어 급하게 글을 끝내버렸다.

솔직히 좀 많이 아쉬운 주제인데 나중에 기회가 되면 또 도전해보고 싶다 [...]

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