Sumário. Introdução aos Sistemas Distribuídos. Comunicação Via Mensagens. Aplicação Distribuída. Definição. Exemplos. Vantagens Potenciais

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Célia Alves Ximenes
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1 Sumário Introdução aos Sistemas Distribuídos Definição Exemplos September 21, 2008 Vantagens Potenciais Objectivos Aplicação Distribuída O que é? É uma aplicação que consiste em 2 ou mais processos que executam em diferentes processadores que não partilham memória. Um corolário desta definição é: Process Os processos duma aplicação distribuída comunicam entre si através da troca de mensagens. Process Comunicação Via Mensagens Uma mensagem é uma sequência de bits: O formato e o significado duma mensagem são especificados pelo protocolo de comunicação. O transporte duma mensagem dum processo fonte para o processo destino é assegurado por uma rede de comunicação: Channel

Um corolário desta definição é: Process Os processos duma aplicação distribuída comunicam entre si através da troca de mensagens.

2 Sistemas de Computação Distribuída Exemplos? Cluster Computing Master node Compute node Compute node Compute node Management Parallel libs Component of parallel Component of parallel Component of parallel Local OS Local OS Local OS Local OS Remote access network Grid Computing Standard network High-speed network Sistemas de Informação Distribuída Monitores de transacções Transaction Requests TP monitor Request Request Request Integração de aplicações empresariais Sistemas Ubíquos Sistemas de cuidados médicos Tilt sensor ECG sensor Transmitter PDA Motion sensors body-area network body-area network (a) (b) Redes de sensores Operator's site Sensor network GPRS/UMTS External storage Sensor data is sent directly to operator (a) Communication middleware -side -side -side Operator's site Each sensor can process and store data Query Sensor network Sensors send only answers (b)

Remote access network Grid Computing Standard network High-speed network Sistemas de Informação Distribuída Monitores de transacções Transaction Requests TP monitor Request Request Request Integração

3 Outros Sistemas/Aplicações Distribuídas. Arquitecturas de Aplicações Distribuídas Sistema de ficheiros da FEUP. Web e a Internet Sistema de transporte de . Aplicações peer-2-peer. P.ex. Gnutella. Sistemas de controlo de edifícios. (Home automation) Sistemas fly-by-wire, drive-by-wire. Redes de telecomunicações. Redes de caixas bancárias automáticas (ATMs). A maioria baseia-se na arquitectura cliente-servidor: Sistema de ficheiros. Aplicações de bases de dados. A Web. Outras usam uma arquitectura mais distribuída (peer-to-peer) Bittorrent. Aplicações do tipo Computer Supported Collaborative Work (CSCW). O sistema de correio electrónico. Potenciais Vantagens Scalability: Obstáculos Acesso a e partilha de recursos distribuídos geograficamente. Desempenho: possibilidade de mobilizar múltiplos computadores para resolver um problema. Expansibilidade (scalability): utilizadores (pessoas/processos); geográfica; administrativa. Disponibilidade e tolerância a falhas. Centralização: processamento; dados; algoritmos. Sincronismo da comunicação. Comunicação por difusão (broadcast). Segurança e (falta de) confiança.

A maioria baseia-se na arquitectura cliente-servidor: Sistema de ficheiros. Aplicações de bases de dados. A Web. Outras usam uma arquitectura mais distribuída (peer-to-peer) Bittorrent.

4 Scalability: Algumas Técnicas (1/2) Distribuição Scalability: Algumas Técnicas (2/2) processamento: dados: M FIRST NAME MAARTEN A LAST NAME VAN STEEN A R STEEN@CS.VU.NL T E N Check form Process form (a) FIRST NAME MAARTEN MAARTEN LAST NAME VAN STEEN VAN STEEN STEEN@CS.VU.NL STEEN@CS.VU.NL Check form Process form (b) Generic Countries Z1 int com edu gov mil org net jp us nl sun yale Z2 acm ieee ac co oce vu Alogritmos distribuídos: O estado global do sistema é desconhecido. As decisões são tomadas usando a informação disponível localmente. Avarias em alguns componentes não devem comprometer a correcção do algoritmo. Relógios se disponíveis podem não estar sincronizados. Comunicação assíncrona. Replicação e caches: + reduz latência da comunicação; + distribui o processamento; - levanta problemas de consistência. eng cs eng jack jill keio nec cs Z3 ai linda cs csl flits fluit robot pc24 Tolerância a Falhas: Obstáculos e Técnicas Objectivos na Concepção duma Aplicação Distribuída Detecção de falhas não é fácil: Não é possível distinguir um computador lento dum avariado. Pode não ser possível determinar se um servidor de facto executou uma operação antes dum crash. Chegar a acordo na presença de avarias nem sempre é possível (na teoria, e... na prática). De facto, é um corolário do anterior. Algumas técnicas usadas são: Transacções; Replicação. Concretizar as vantagens mencionadas. Transparência (da distribuição): esconder de utilizadores e programadores de aplicações a natureza distribuída da aplicação. Abertura (Openness): 2 significados capacidade do sistema/aplicação ser implementado de maneiras diferentes; expansibilidade do sistema/aplicação no que respeita à sua funcionalidade.

5 Algumas Facetas da Transparência da Distribuição Grau de Transparência da Distribuição acesso acesso através das mesmas operações quer o recurso seja local ou remoto; localização acesso sem conhecimento da localização dos recursos; concorrência acesso como se os recursos não fossem partilhados; avarias acesso aos recursos independentemente da ocorrência de avarias; replicação acesso como se os recursos não fossem replicados. Há pelo menos dois níveis de transparência: em relação aos utilizadores; e em relação aos programadores de aplicações. Too much of a good thing is a bad thing (ou, o que é de mais é erro). Nem sempre há interesse em esconder a localização dos recursos: Por exemplo, uma impressora. Esconder avarias na rede ou em computadores nem sempre é possível (em teoria e na prática): não é possível distinguir um computador lento dum avariado; pode não ser possível determinar se um servidor de facto executou uma operação antes dum crash. Abertura Sistemas Distribuídos baseados em Middleware Assenta em 2 aspectos: em interfaces bem definidos e públicos: garantindo a portabilidade das aplicações; em protocolos normalizados: garantindo a interoperabilidade. No mínimo, um sistema distribuído deverá ser independente da heterogeneidade do seu ambiente de execução, i.e.: plataformas (HW + SO); linguagens de programação. Middleware Network OS Same programming interface Common protocol Middleware Network OS Para que o middleware assegure transparência duma forma aberta, as interfaces têm que ser: completas; neutras.

como se os recursos não fossem replicados. Há pelo menos dois níveis de transparência: em relação aos utilizadores; e em relação aos programadores de aplicações.

6 Obstáculos Distributed Computing Fallacies (Sun People) Acesso à memória: tipicamente, apontadores só têm significado no espaço de endereçamento dum processo. Heterogeneidade. Garantir acordo ao nível semântico é bem mais difícil. Latência: IPC via rede tem uma latência muito maior do que no mesmo computador e normalmente não é majorável. Inexistência dum tempo global. Falhas parciais: Num sistema distribuído, alguns componentes podem falhar enquanto outros continuam a funcionar. Premissas que nem sempre se verificam 1. The network is reliable. 2. Latency is zero. 3. Bandwidth is infinite. 4. The network is secure. 5. The topology does not change. 6. There is one administrator. 7. Transport cost is zero. 8. The network is homogeneous. O termo network não deve ser interpretado como a rede apenas. Leitura Adicional Capítulo 1 de Distributed Systems, 2nd Ed. Arnon Rotem-Gal-Oz, Fallacies of Distributed Computing Explained, http: //

Falhas parciais: Num sistema distribuído, alguns componentes podem falhar enquanto outros continuam a funcionar. Premissas que nem sempre se verificam 1. The network is reliable. 2. Latency is zero.

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