Sistemas Distribuídos Capítulo 3 - Aula 3

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1 Sistemas Distribuídos Capítulo 3 - Aula 3 Aula passada Arquitetura de SDs Estilo Arquitetônico Arquitetura de Sistemas Sistemas Autogerenciáveis Aula de hoje Threads Threads em SDs Processos Clientes Processos Servidores

2 Processos Um processo é um programa em execução, ou melhor, um ambiente onde se executa um programa. Contexto de Software Contexto de Hardware Programa Espaço de Endereçamento

3 Revisitando Processos e Threads Informações referentes a um processo owner (UID) nome PID reg istra dores g erais priorida de de execuçã o reg istrador PC data/hora de criação Contexto de Software Contexto de Hardware tempo de processa dor reg istrador SP quota s privilég ios Programa Espaço de Endereçamento reg istra dor de status

4 Revisitando Processos e Threads Quando um processo é interrompido para que outro processo utilize a CPU, é realizada a Troca de Contexto. Processo A Salva BCP de PA Carrega BCP de PB Salva BCP de PB executando Carrega BCP de PA

5 Revisitando Processos e Threads Num sistema multithread, cada thread do processo possui o seu contexto de hardware e software (pois uma thread disputa a CPU com as outras threads e processos). A diferença com os sub processos é que todas as threads de um processo compartilham o mesmo espaço de endereçamento (gerando concorrência entre as threads).

6 Revisitando Processos e Threads Contexto de hardware Contexto de hardware Contexto de hardware Contexto de software Thread 1 Thread 2 Espaço de endereçamento Thread 3

7 Revisitando Processos e Threads Processo Espaço de endereçamento... Variáveis Programa Principal Call Sub_1 Thread_1 PC SP Contexto de Hardware Call Sub_2 Fim Sub_1 Thread_2 PC SP Contexto de Hardware Ret Sub_2 Thread_3 PC SP Contexto de Hardware Ret...

8 Threads em Sistemas não Distribuídos Evitar que, ao se executar uma chamada bloqueadora, o processo seja bloqueado como um todo! E/S CPU E/S CPU tempo tempo

9 Threads em Sistemas não Distribuídos Exemplos????

10 Threads em SDs Em sistemas distribuídos, a utilização de threads é atrativa dado que facilitam muito a comunicação possibilidade de manter múltiplas conexões lógicas ao mesmo tempo Exemplo: Uma aplicação P2P, onde é necessário receber informações dos vizinhos, processar algum algoritmo de decisão de mudança de topologia e atender novas requisições

11 Threads em SDs Ilustração através da Arquitetura Cliente-Servidor

12 Clientes Multithreads Conforme vimos, sistemas distribuídos que operam em redes de grandes distância, devem buscar algum mecanismo de ocultar a latência de obtenção de informações Transparência! Consideremos um cliente Web... Como implementar multithreading?

13 Clientes Multithreads Em um browser Web... Um documento Web consiste em um grande número de objetos A busca de cada objeto de uma página HTML será feita após estabelecimento de uma conexão TCP Estabelecimento e leitura de dados são operações bloqueadoras

14 Clientes Multithreads Em um browser Web... Com uma conexão persistente com paralelismo: Requisições são feitas sem que os objetos precedentes tenham chegados no cliente Cliente é capaz de manipular diversos fluxos em paralelo Threads

15 Clientes Multithreads Caso os dados estejam espalhados por diversas réplicas de servidores... A utilização de threads possibilita os clientes estabelecerem diversas conexões, em paralelo, com o objetivo de disponibilizar um único documento

16 Servidores Multithreads Servidor Multithread no modelo despachante/operário

17 Servidores Multithreads Para suportar e possibilitar um melhor desempenho de clientes WEB multithreading, servidores WEB devem ser implementados para suportar múltiplas conexões de diferentes (ou dos mesmos) usuários.

18 Clientes Proporcionar aos usuários meios de interagir com servidores remotos Cliente possui uma aplicação sendo executada para cada serviço remoto Cliente possui acesso direto a serviços remotos usando apenas uma interface de usuário

19 Clientes

20 Clientes Cliente possui uma aplicação sendo executada para cada serviço remoto Exemplo: Agenda sendo executada no PDA de um usuário e que precisa entrar em sincronia com uma agenda remota, possivelmente compartilhada

21 Clientes Cliente possui acesso direto a serviços remotos usando apenas uma interface de usuário Exemplo: Máquina cliente não possui nenhuma informação para processamento, tornando-a independente da aplicação clientes minimizados facilidade de gerenciamento do sistema

22 Clientes Sistema X Window (1/4) Desenvolvido em 1984 no MIT, é uma das interfaces de usuário em rede mais utilizadas Usado para controlar terminais mapeados em bits Servidor distribui as ações de entrada do usuário (mouse e teclado) e aceita pedidos de saída através de vários programas clientes

23 Clientes Sistema X Window (2/4) Pode ser visto como a parte de um SO que controla o terminal Oferece uma interface de nível relativamente baixo, para controlar a tela e para capturar os eventos do teclado e do mouse biblioteca Xlib Arquitetura Cliente-Servidor: núcleo X recebe requisições vindas de diversas aplicações sendo executadas. Gerenciador de janelas: determina a aparência geral do visor

24 Clientes Sistema X Window (3/4)

25 Clientes Sistema X Window (4/4) Clientes podem rodar de forma transparente em máquinas diferentes protocolo X de comunicação Uma instância de Xlib pode trocar dados e eventos com o núcleo X Xlib pode enviar requisições ao núcleo X para criar ou encerrar uma janela, estabelecer cores O núcleo X reagirá a eventos locais (entrada de teclado e mouse)

26 Servidores Questões gerais de projeto Iterativo ou Concorrente? Para onde os clientes enviam requisições? Como encerrar um serviço? Manter ou não o estado de um cliente?

27 Servidores Iterativo ou Concorrente? Iterativo: O servidor é implementado através de um processo único, retirando a requisição do cliente e tratando-a Concorrente: O processo servidor não manipula a requisição propriamente dita, mas a passa para uma thread separada ou um outro processo.

28 Servidores Para onde os clientes enviam requisições? Requisições são enviadas a um processo servidor através de uma porta Para alguns serviços, são atribuídas portas padrão: HTTP 80, FTP 21, SSH 22 Em alguns casos, pode-se implementar um daemon, que escuta uma porta conhecida e redirecina a requisição para a porta do serviço No caso Unix, inetd

29 Servidores Para onde os clientes enviam requisições?

30 Servidores Como encerrar um serviço? Considere um usuário transmitindo um arquivo via ftp e que decide interromper o servidor para cancelar a transferência Servidor encerra, após um tempo, a conexão Servidor possui uma conexão de controle Servidor trata, em uma mesma conexão, dados urgentes

31 Servidores Manter ou não o estado de um cliente? Servidor sem estado: Não mantém informações sobre os estados de seus clientes e pode mudar o seu estado sem ter que informar a nenhum cliente Exemplos: Servidor Web, Servidor de arquivos

32 Servidores Manter ou não o estado de um cliente? Servidor sem estado: Em alguns casos, servidores Web podem guardar informações dos clientes Podemos ter um servidor sem estado, que guarde informações de clientes, MAS ESTAS INFORMAÇÕES NÃO SÃO ESSENCIAIS PARA O FUNCIONAMENTO!!!

33 Servidores Manter ou não o estado de um cliente? Servidor com estado: Mantém informações persistentes sobre os seus clientes. Exemplo: servidor de arquivos que permite um cliente manter cópia local de um arquivo servidor guarda os clientes que têm permissão de mudanças no arquivo antes de atualizá-lo no localmente