Grupo:
- Júlia Carneiro Gonçalves de Souza.
- Thiago Souza Rodrigues.
Descrição do problema disponível em: TEC502 - Problema 1 - Venda de Passagens.pdf
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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/shAgora no terminal do container do cliente, execute:
/app/bin-clienteCaso deseje ver os logs do servidor, execute em outro terminal:
docker logs servidor-containerCom 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.
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