Componentes em Esquema de Tolerância a Faltas Adaptativa

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1 Grupo de Pesquisa Área de Informática Componentes em Esquema de Tolerância a Faltas Adaptativa Prof. Dr. Fábio Favarim

2 Roteiro da Apresentação Introdução Tolerância a Faltas (TF) Tolerância a Faltas Adaptativa (TFA) Componentes de Software Modelo TFA-CCM Conclusões

3 Introdução Sistemas operam em ambientes dinâmicos - Internet Aplicações distribuídas com requisitos de tolerância a faltas são difíceis de serem construídas e mantidas Tecnologia de componentes sendo utilizada em tecnologias de middleware Objetivos: Desenvolver um modelo de tolerância a faltas adaptativa fundamentado na tecnologia de componentes Explorar tecnologias de componentes em middleware Aplicar técnicas de qualidade de serviço (QoS) Estudar técnicas de tolerância a faltas adaptativa TFA-CCM

4 Tolerância a Faltas A capacidade do sistema oferecer os serviços prestados mesmo na ocorrência de falhas parciais Redundância de hardware e replicação dos serviços Uso de técnicas de replicação Aumentam a disponibilidade dos recursos Na escolha de uma técnica deve ser considerado: A classe de falhas que se deseja tolerar Características do sistema distribuído TF clássica não é adequada alocação de recursos para o pior caso

5 Tolerância a Faltas Adaptativa Uso de políticas dinâmicas faz melhor uso dos recursos disponíveis, aloca somente os recursos necessários Software adaptativo modifica seu comportamento baseado nas mudanças do seu ambiente computacional. TFA= permite um sistema manter e melhorar a confiabilidade do sistema através da adaptação. Exemplo: Mudança da técnica de replicação.

6 Componentes de Software Unidade de composição de software Fronteiras bem definidas (interfaces) Executam uma atividade bem definida no sistema Podem ser disponibilizados de forma independente Sujeito a composição por terceiros Configurados de acordo com a necessidade do usuário Mesma idéia da indústria trazida para a produção de software

7 Por que componentes? Reutilização de componentes Programação através de composição ao invés do desenvolvimento Uso de COTS (Componet Off-The-Shelf ) redução do tempo de desenvolvimento Redução do custo de desenvolvimento Aumento da qualidade dos sistemas Manutenção simplificada CCM (OMG), Enterprise JavaBeans (Sun),.NET (Microsoft)

8 Componente CORBA Facetas Receptáculos REQUERIDAS Event sources Event sinks OFERECIDAS Atributos

9 Interação entre Componentes Facetas com receptáculos Produtores com Consumidores de eventos

10 TFA-CCM TFA-CCM Tolerância a Faltas Adaptativa baseada no Modelo de Componentes CORBA Visa dar suporte de tolerância a faltas para aplicações baseadas em componentes CORBA Apresenta soluções que integram requisitos de QoS que guiam a configuração do serviços replicados Consiste de um conjunto de componentes que juntos oferecem TFA para aplicações distribuídas Esses componentes tem mecanismos capazes de reconhecer a necessidade de reconfiguração e efetivação de mudanças no sistema. Introdução de TF de maneira simples e rápida

11 Visão Geral Sítio1 Sítio4 Cliente Conector Gerenciador de QoS GTFA status QoS Sítio2 (primário) Sítio3 (backup) Agente de DF Agente de DF alive alive Coordenador de Replicação fwd Servidor (primário) state Coordenador de Replicação fwd Servidor (backup) state sync sync

12 Conector Todo acesso a um componente replicado é feito através do conector Manipular as requisições dos clientes e reencaminha para as réplicas do servidor Conector Fornecer uma maneira transparente de reconfigurar a aplicação. É um conector dinâmico

13 Usa a faceta fwd do coordenador de replicação para reencaminhar a requisição Sítio1 Sítio2 (primário) Cliente Conector Coordenador de Replicação Servidor fwd

14 Coordenador de Replicação Implementa os protocolos de coordenação das técnicas de replicação. Trocam informações de modo a manter a consistência das réplicas. Troca do coordenador = troca da técnica de replicação Técnicas Nenhuma Passiva Semi-Ativa Usa invocação dinâmica para fazer as invocações dos métodos no componente replicado.

15 Sítio1 Cliente Coordenador de Replicação A troca da técnica de replicação ou a troca do primário é transparente para o cliente Conector Sem Replicação Sítio2 (primário) Servidor (primário) Coordenador de Replicação fwd sync state

16 Coordenador de Replicação Replicação Passiva Sítio1 Cliente Conector Sítio2 (primário) Sítio3 (backup) Coordenador de Replicação fwd Servidor (primário) state Coordenador de Replicação fwd Servidor (backup) state sync sync

17 Gerenciador de QoS Definir os requisitos de QoS relacionados a TF Os requisitos são especificados em níveis de QoS Devido a mudanças no sistema pode ocorrer a transição entre níveis. Níveis de QoS + transições = máquina de estados 1 falha 1 falha 2 falhas em 10s Baixo * Sem falhas em 10s Médio Sem falhas em 30s Alto 1 falha Sem replicação Timeout 100ms Replicação passiva 3 réplicas Timeout 100ms Checkpoint 250ms Replicação semi-ativa 5 réplicas Timeout 50ms

18 Gerenciador de QoS

19 GTFA GTFA Gerenciador de Tolerância a Faltas Adaptativa Responsável por escolher uma configuração e efetuar as ações necessárias de modo a atender o nível de QoS selecionado Essas ações envolvem a implantação de novos componentes e a interconexão entre eles ferramenta de implantação As ações são ativadas por dados de monitoramento (agentes de DF) comparados com os requisitos do usuário

20 GTFA Mantém uma tabela com a visão global do sistema A falha no GTFA pode comprometer o sistema O seu estado é armazenado em meio persistente. Fornecer informações de status ao gerenciador QoS (usa faceta status do Gerenciador de QoS) Na ausência dessas informações o Gerenciador de QoS suspeita da falha do GTFA e então pode reinstalá-lo em outro sítio

21 Agentes de Detecção de Falhas Detectar falhas nos componentes replicados e nos coordenadores de replicação Tem como premissas faltas de crash A comunicação é assumida como confiável, tomando como base as propriedades do protocolo IIOP. Uso do suporte de exceções do CORBA para detectar se o alvo de uma invocação está respondendo. Mensagens você esta vivo? modelo pull

22 Agentes de Detecção de Falhas Dois níveis de detecção: Nível de host Nível de componente Sítio2 Sítio4 Sítio2 Agente de DF está vivo? GTFA QoS Agente de DF alive está vivo? alive está vivo? Servidor Coordenador de Replicação fwd state sync

23 Resultados Tempo de resposta (média 1000 execuções) Sem usar o TFA-CCM TFA-CCM sem replicação TFA-CCM c/replicação passiva TFA-CCM c/replicação semi-ativa Tempo médio p/implantar uma nova configuração* em outro sítio 320ms Tempo médio p/trocar de coordenador* 250ms Redefinição líder semi-ativa < passiva *média 100 execuções

24 Conclusões Nenhum trabalho semelhante encontrado Exploração de algumas das possibilidades da tecnologia de componentes em tecnologias middleware. TFA-CCM: Adição rápida e eficiente de TF. Flexibilidade: a troca da técnica de replicação resulta em apenas trocar o coordenador. Testes realizados viabilidade mesmo com o aumento do custo de desempenho

25 Obrigado... Perguntas???

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