Skip to content

Primeiro problema do MI CONCORRÊNCIA E CONECTIVIDADE que visa a introdução a protocolo de conexão TCP/IP e construção de um sistema funcional cliente-servidor.

Notifications You must be signed in to change notification settings

julia-carneiro/MI-REDES-1

Folders and files

NameName
Last commit message
Last commit date

Latest commit

 

History

49 Commits
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Repository files navigation

Sistema de Compra de Passagens Aéreas

Grupo:

  • Júlia Carneiro Gonçalves de Souza.
  • Thiago Souza Rodrigues.

Descrição do problema disponível em: TEC502 - Problema 1 - Venda de Passagens.pdf

Introdução

Este projeto foi desenvolvido para implementar a comunicação entre cliente e servidor no contexto de compra e venda de passagens aéreas no setor de aviação de baixo custo (low-cost carriers - LCC). O sistema torna possível o processo de compra de passagens, utilizando o protocolo TCP/IP e uma API desenvolvida em Go, com suporte para múltiplas conexões simultâneas. A aplicação está contida em containers Docker, que isolam e orquestram a execução dos serviços. Em resumo, o servidor gerencia as rotas disponíveis, a compra de passagens e o cadastro de usuários. Ele é responsável por validar as transações de compra, checando a disponibilidade de vagas em cada rota solicitada, e tratando o armazenamento dessas informações. O cliente, por outro lado, permite ao usuário solicitar rotas, realizar compras e consultar suas compras anteriores.

Metodologia

A metodologia abordada foi a partir da construção de fluxogramas e diagramas de sequência da comunicação e fluxo do programa, juntamente com sessões de discussão e desenvolvimento em grupo sobre o problema. Serão abordados nesta sessão tópicos de alta importância para o desenvolvimento do projeto.

Arquitetura do Projeto

A arquitetura está dividida em dois principais componentes: o servidor e o cliente. Foram criados dois containers Docker para armazenar cada um separadamente, mas são executados de maneira sumultânea por conta do docker compose e se comunicam através de uma rede interna.

Servidor

O servidor é responsável por gerenciar as seguintes funcionalidades:

  • Cadastro de usuários.
  • Validação e registro de compra de passagens.
  • Consulta de rotas disponíveis.
  • Persistência de dados em arquivo JSON.
  • O servidor escuta as requisições na porta TCP configurada, que é exposta através do Docker.

Cliente

O cliente permite que os usuários:

  • Ver cidades disponíveis.
  • Consultem rotas.
  • Realize compra de passagens.
  • Consulte suas compras anteriores.

O cliente se conecta ao servidor utilizando o endereço IP do container do servidor (configurado via Docker Compose) e envia solicitações que seguem um protocolo de comunicação específico. Além disso, foram criadas funções de busca em profundidade para retornar os caminhos possíveis das rotas solicitadas pelo usuário.

Paradigma de Comunicação

O sistema utiliza o paradigma de comunicação síncrono com o protocolo de comunicação TCP. O cliente envia uma requisição para o servidor, que a processa e retorna uma resposta. A comunicação é orientada a conexão, garantindo que pacotes de dados sejam entregues de forma confiável, sem perdas ou duplicações, o que é fundamental em um sistema que envolve transações como a compra de passagens. É possível definir a aplicação como Stateless, já que os dados da conexão não são armazenados - cada requisição é como se fosse uma nova sessão para o servidor.

Protocolo de Comunicação

A comunicação entre cliente e servidor segue um protocolo baseado em mensagens JSON, que encapsulam as requisições e respostas trocadas entre os dois. O formato JSON foi escolhido por ser leve, legível e amplamente utilizado em sistemas de comunicação de rede. As principais operações suportadas são:

As principais operações suportadas são:

  • ROTAS: O cliente solicita a lista de rotas disponíveis, e o servidor responde com as informações das rotas e suas respectivas vagas.
  • COMPRA: O cliente solicita a compra de um trecho de rota, e o servidor valida a solicitação, ajusta o número de vagas disponíveis e persiste a compra no arquivo de dados.
  • CADASTRO: O cliente cadastra um novo usuário no sistema.
  • LERCOMPRAS: O cliente solicita a leitura das compras feitas pelo usuário.

Formatação e Tratamento de Dados

O JSON foi escolhido como formato de dados por sua simplicidade, flexibilidade, leiturabilidade e ampla adoção. Essas características tornam-o ideal para a troca de dados entre diferentes sistemas e linguagens de programação, garantindo a interoperabilidade e a facilidade de desenvolvimento. Sendo assim, as mensagens estão sendo enviadas neste formato e seguem o seguinte padrão:

Ademais, para garantir a persistência dos dados, as informações sobre usuários, rotas e compras também foram armazenadas em arquivos JSON, devido a simplicidade na leitura e escrita.

Tratamento de Conexões Simultâneas

O servidor foi projetado para suportar múltiplas conexões simultâneas, utilizando goroutines, que são leves e eficientes para concorrência no Go. Para cada nova conexão, uma goroutine é criada para processar as mensagens do cliente, permitindo que o servidor continue aceitando outras conexões em paralelo.

O uso de goroutines garante que o servidor atenda a múltiplos clientes simultaneamente, sem impactar a experiência dos demais usuários.

Tratamento de Concorrência

Para gerenciar o acesso concorrente à função que valida as compras e gerencia as vagas, foi implementado o uso de um mutex (mutual exclusion). O mutex permite que apenas uma goroutine acesse a função ao mesmo tempo, bloqueando outras goroutines até que a primeira complete sua execução. Esse controle é crucial, especialmente em cenários onde múltiplos usuários podem tentar comprar o mesmo trecho de uma rota que possui vagas limitadas.

A utilização do mutex foi realizada da seguinte maneira:

Bloqueio do Mutex: Antes de executar a lógica de validação, a goroutine chama mu.Lock(), que impede que outras goroutines entrem na função enquanto uma instância dela estiver em execução.

Operação Crítica: A lógica de validação e atualização das vagas disponíveis ocorre dentro da seção crítica, garantindo que os dados não sejam corrompidos por acessos simultâneos.

Desbloqueio do Mutex: Após a conclusão da operação, mu.Unlock() é chamado para liberar o mutex, permitindo que outras goroutines possam acessar a função.

Com essa abordagem, é possível garantir que a validação de compras ocorra de maneira segura e eficiente, evitando problemas como a venda excessiva de vagas e mantendo a integridade do sistema como um todo.

Resultados e Testes

Os principais testes foram voltados para a conectividade e concorrência, sendo feitos na maioria das vezes de forma manual com a criação de diversos terminais distintos e a realização de operações de forma simultânea.

Além disso, foram necessários testes para concluir que o funcionamento da busca em profundidade estava satisfatório, sendo assim, várias simulações de compras foram executadas - sendo elas rotas compostas ou diretas.

Questões como compras duplicadas e verificação de vagas disponíveis também foram levadas em consideração e testadas. Com todos os testes realizados, garantiu-se o funcionamento desejado da aplicação, permitindo que o usuário a utilize com êxito.

Conclusão

A partir da realização desse projeto, é possível compreender os princípios básicos de concorrência e conectividade, contemplando o funcionamento do protocolo TCP/IP, a containerização de sistemas utilizando o Docker.

Além disso, foi possível desenvolver habilidades práticas na implementação de um sistema cliente-servidor, aprimorando o entendimento sobre como gerenciar conexões simultâneas e a importância do tratamento adequado de dados e erros. A experiência em trabalhar com algoritmos para busca de caminhos em grafos também contribuiu para uma visão mais ampla sobre a otimização de rotas e a tomada de decisões em tempo real em aplicações de transporte.

Dessa maneira, conclui-se que a aplicação teve resultados positivos, cumprindo todos os requisitos solicitados no problema inicial.

Executando o programa

Para conseguir interagir com o programa é necessário ter o Docker instalado na máquina, com isso, basta executar os seguintes comandos em um terminal:

docker-compose up --build -d.

Depois que os containers são iniciados e estão rodando, abra um terminal para interagir com o cliente:

docker exec -it cliente-container /bin/sh

Agora no terminal do container do cliente, execute:

/app/bin-cliente

Caso deseje ver os logs do servidor, execute em outro terminal:

docker logs servidor-container

Com esses passos feitos e funcionando normalmente, o usuário deve ser capaz de interagir facilmente com a aplicação.

Se algum erro acontecer no momento da execução desses comandos, é recomendado que limpe os caches e que os containers sejam deletados e criados novamente.

Referências:

Stateless x Stateful Disponível em: https://medium.com/exactaworks/stateless-vs-stateful-f596a6b6471d. Acesso em: 16 setembro 2024

Protocolo TCP/IP. Disponível em: https://www.ibm.com/docs/pt-br/aix/7.3?topic=protocol-tcpip-protocols. Acesso em: 5 setembro 2024

About

Primeiro problema do MI CONCORRÊNCIA E CONECTIVIDADE que visa a introdução a protocolo de conexão TCP/IP e construção de um sistema funcional cliente-servidor.

Resources

Stars

Watchers

Forks

Releases

No releases published

Packages

No packages published

Languages