Trabalho final de sistemas distribuidos

Equipe:

• ANTONIO RAFAEL
• Jhon Kauan
• CLAYLTON MUNIZ
• HELEN CHRISTINE
• HUGO JELIEL
• PAULO VICTOR

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Pico Pi Memory — Jogo da Memória Distribuído

Projeto de Sistemas Distribuídos — Comunicação WebSocket/RPC, Relógios de Lamport, Circuit Breaker, Retry e Nó de Nomes.

Jogo da memória multiplayer onde jogadores usam placas BitDogLab (Raspberry Pi Pico W) ou browser para competir. O servidor exibe sequências crescentes de setas (↑↓←→) e os jogadores devem replicá-las. Quem errar é eliminado; o último sobrevivente vence.

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📐 Arquitetura

BitDogLab (Pico W)  ←── WebSocket ──►  Servidor FastAPI  ◄── WebSocket ──►  Browser
   MicroPython                           asyncio + SQLite                    HTML/JS
   OLED + Joystick

✅ Requisitos de SD Implementados

Requisito	Implementação	Arquivo
Comunicação RPC	WebSocket — cliente nunca toca sockets diretamente	ws_client.js, bitdoglab/ws_client.py
N-Camadas	Apresentação / Lógica / Persistência	frontend/, server/, server/db/
Concorrência	FastAPI asyncio — múltiplos clientes simultâneos	server/main.py
Retry	Reconexão com backoff exponencial (1s→2s→4s)	server/middleware/retry.py
Circuit Breaker	Protege a camada SQLite (CLOSED→OPEN→HALF-OPEN)	server/middleware/circuit_breaker.py
Relógio de Lamport	Ordena eventos de jogo entre todos os nós	server/middleware/lamport_clock.py
Nó de Nomes	/api/discover — BitDogLab descobre servidor dinamicamente	server/middleware/name_node.py

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🚀 Como Executar

1. Instalar dependências do servidor

cd server
pip install -r requirements.txt

2. Iniciar o servidor

cd server
uvicorn main:app --host 0.0.0.0 --port 8000 --reload

O servidor estará em: http://localhost:8000

3. Abrir o frontend no browser

Acesse http://localhost:8000 — o próprio servidor serve o frontend.

Página	URL
Lobby	http://localhost:8000/
Partida	http://localhost:8000/game
Placar	http://localhost:8000/scoreboard
Status SD	http://localhost:8000/api/status

4. Configurar o BitDogLab

1. Edite bitdoglab/config.py com:

   • WIFI_SSID e WIFI_PASSWORD
   • DISCOVER_URL com o IP da máquina que roda o servidor (ex: http://192.168.1.100:8000/api/discover)

2. Copie toda a pasta bitdoglab/ para a placa Pico W usando Thonny (File → Save to Device):

   main.py, config.py, ws_client.py, oled_display.py,
   joystick.py, led_matrix.py, buzzer.py
   

3. Reinicie a placa — ela conecta ao WiFi, descobre o servidor e aparece no lobby.

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📁 Estrutura do Projeto

sistemas-distribuidos/
├── server/
│   ├── main.py                    ← Entry point FastAPI
│   ├── requirements.txt
│   ├── game/
│   │   ├── engine.py              ← Lógica do jogo + Lamport
│   │   ├── room_manager.py        ← Salas
│   │   └── models.py              ← Dataclasses
│   ├── middleware/
│   │   ├── circuit_breaker.py     ← Circuit Breaker (DB)
│   │   ├── retry.py               ← Retry + backoff
│   │   ├── lamport_clock.py       ← Relógio de Lamport
│   │   └── name_node.py           ← Nó de Nomes
│   └── db/
│       └── database.py            ← SQLite (aiosqlite)
│
├── frontend/
│   ├── index.html                 ← Lobby
│   ├── game.html                  ← Partida ao vivo
│   ├── scoreboard.html            ← Placar global
│   ├── css/style.css
│   └── js/ws_client.js            ← Abstração WebSocket
│
└── bitdoglab/
    ├── main.py                    ← Firmware principal
    ├── config.py                  ← Configurações (editar)
    ├── ws_client.py               ← Client WS MicroPython
    ├── oled_display.py            ← Driver OLED SSD1306
    ├── joystick.py                ← Driver Joystick ADC
    ├── led_matrix.py              ← WS2812B 5x5
    └── buzzer.py                  ← Feedback sonoro PWM

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🎲 Fluxo de Jogo

1. Lobby: Host cria sala no browser → código de 6 letras gerado
2. Entrada: Demais jogadores entram com o código (browser ou BitDogLab)
3. Host inicia: Partida começa quando há ≥2 jogadores
4. Rodadas (sequência cresce +1 por rodada):
   • Servidor exibe sequência de setas (OLED + browser)
   • Cada jogador responde em turnos com o joystick ou botões do browser
   • Timer de 8s por jogador
   • Quem errar ou demorar → eliminado
5. Fim: Último sobrevivente vence; scoreboard salvo no SQLite

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🔌 Protocolo WebSocket

Direção	Tipo	Descrição
C→S	identify	Nome + tipo de dispositivo
C→S	create_room	Host cria sala
C→S	join_room	Entrar em sala com código
C→S	start_game	Host inicia partida
C→S	player_move	Movimento do joystick {direction, lamport_ts}
S→C	show_arrow	Seta a exibir {arrow, position, total}
S→C	your_turn	Vez do jogador {timeout_ms}
S→C	move_result	Resultado {correct}
S→C	player_eliminated	Jogador eliminado
S→C	game_over	Fim de jogo {winner, scoreboard}

Todas as mensagens carregam lamport_ts para ordenação causal.