Introdução (hardware) INTRODUÇÃO Hardware. Introdução (hardware) Introdução (hardware) Introdução (hardware) Introdução (hardware)

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1 Hardware Taxonomia de hardware (Flynn 1972) SISD: single instruction single data computadores com um processador SID: single instruction multiple data array de processadores (alguns supercomputadores) ISD: multiple instruction single data pouco usual ID: multiple instruction multiple data sistemas distribuídos estão nesta categoria, ou um conjunto de computadores independentes, cada um com seu contador de programa, conjunto de instruções e dados ID omputadores Paralelos e Distribuídos ultiprocessadores baseado em barramento Fortemente acoplado Fracamente acoplado ultiprocessadores (memória compartilhada) parallel processing systems (pradeep) Barramento Switched ulticomputadores (memória privada) distributed computing systems (pradeep) Barramento Switched PU cache PU cache PU cache emória ultiprocessadores baseado em switch ulticomputadores em barramento PUs emórias crossbar switch omega switching network de trabalho emória Local PU de trabalho emória Local PU de trabalho emória Local PU 1

2 ulticomputadores com switch ID (classificação quanto à memória): grid hypercube ultiprocessadores UA: Uniform emory Access (memória central) NUA: Non Uniform emory Access (distribuída) OA: cache only memory access -NUA: cache coherent NUA N-NUA: non cache coherent ulticomputadores (memória privada) NORA - non-remote memory access [hwang-98] odelos de Distributed omputing Systems - ID/ NORA (Pradeep) odelos de Distributed omputing Systems - ID/NORA (Pradeep) s de inicomputadores s de Estações de Trabalho s de Estações de Trabalho com Estações Servidoras (odelo liente/servidor) Pool de Processadores liente/servidor com um Pool de Processadores odelo de inicomputadores odelo de inicomputadores ini omputador Extensão do modelo time-sharing ini omputador ini omputador ini omputador cada minicomputador tem usuários conectados via terminais interativos rede permite a usuário acessar recursos de outros minicomputadores ex.: ARPANet 2

3 odelo de inicomputadores odelo de Estações Objetivo: ompartilhamento de recursos Software Telnet Ftp Acesso remoto à bases de dados odelo de Estações odelo de Estações Objetivo Interconectar estações de maneira a otimizar o seu uso omo achar estação livre? ada estação possui seu próprio sist. operacional, seu próprio disco omo transferir processo para outra estação? Usuário se conecta a uma estação O sistema distribui a carga de processamento na rede de estações (Distribuição de carga) O que fazer com um processo remoto em uma estação livre, se um usuário se loga na estação? Ex.: Sprite - Xerox PAR odelo liente/servidor odelo liente/servidor Servidora Podem existir estações sem disco Estações servidoras oferecem os serviços servidor de arquivos servidor de impressão servidor de Base de Dados Usuário se conecta a uma estação O sistema implementa o acesso remoto (transparente) aos serviços EX.: NFS da Sun 3

4 odelo Pool de Processadores odelo Pool de Processadores Os processadores são gerenciados globalmente Alocação de um grupo de processadores a um usuário Liberação do grupo de processadores ao término da execução Run Server P1 P2 P3 Pool de Processadores EX.: Sistema Operacional Amoeba Introdução (terminologia) Terminologia Sistema Operacional programa que controla os recursos de um computador e oferece ao usuário uma interface mais conveniente para o uso do que a máquina Em um Sistema omputacional Distribuído pode-se usar: Sistema Operacional de Sistema Operacional Distribuído Introdução (terminologia) Introdução (terminologia) Sistema Operacional de Sistema Operacional Distribuído visão do sistema não é única, usuário conhece as várias máquinas computadores funcionam de maneira autônoma não há cooperação das máquinas para tolerância a falhas DS com um NOS é dito um Networked System ou Sistema em Um SOD parece aos seus usuários como um único sistema operacional, centralizado, mas rodando em diversas PUs independentes. O conceito chave é transparência. O uso de múltiplos processadores deve ser transparente ao usuário. áquinas não são autônomas Tolerância a falhas um DS com um DOS é dito um Distributed System ou True Distributed System 4

5 Introdução (considerações de projeto) onsiderações de Projeto de um SOD Principal fonte de complexidade: inexistência de informação atualizada consistente sobre o sistema recursos separados fisicamente não existe relógio comum mensagens podem ser entregues com atraso ou perdidas maior dificuldade/complexidade para realizar tarefas ex.: como escalonar processadores se não se sabe exatamente quais estão ativos e qual sua carga em determinado momento Objetivo usuários devem ver um sistema distribuído como um sistema centralizado virtual que é flexível, eficiente, confiável, seguro e fácil de usar (Pradeep) Introdução (considerações de projeto) Introdução (considerações de projeto) Transparência (Sinha) de acesso usuário não distingue entre acesso a recurso local ou remoto interface do usuário - conjunto de chamadas de sistema tem que ser projetadas para fazer sentido em sistemas centralizados ou distribuídos - acessar recursos locais ou distantes facilidade de esquema de nomeação global de localização movimentação de recursos e usuários a vontade recursos mantêm mesmo nome, independentemente de localização usuários acessam mesmos recursos a partir de qualquer nodo Transparência (Sinha) de replicação replicação: aumento de desempenho e confiabilidade gerência de réplicas: nomeação de réplicas, mapeamento de nome dado pelo usuário para réplica apropriada do recurso, etc. de falhas mascara dos usuários as falhas parciais do sistema continuidade do funcionamento, talvez de maneira degradada, em presença de falhas de migração razões: manter desempenho, confiabilidade e segurança escolha de objeto (processo) a migrar comunicação deve continuar de maneira transparente Introdução (considerações de projeto) Introdução (considerações) Transparência (Sinha) de concorrência competição por recursos - necessidade de: ordenação de eventos exclusão mútua no-starvation no dead-lock de desempenho reconfiguração da carga do sistema para aumentar desempenho facilidades de alocação de recursos e definição do momento da migração de processos para homogeneizar a carga dos nodos de crescimento/expansão permitir sistema ser estendido sem interromper atividades dos usuários Flexibilidade Kernel monolítico gerência de processos, memória, dispositivos, arquivos, nomes, e comunicação entre processos provida pelo kernel kernel grande modificação e adição de serviços dificultadas área de usuário kernel monolítico inclui gerenciamento de arquivos, diretório, processos,... 5

6 Introdução (considerações) Introdução (considerações) Flexibilidade icrokernel kernel pequeno, facilidades mínimas para implementar demais serviços do sistema Funções Básicas em cada nodo: omunicação entre processos Gerência de memória (básica) Gerência de processos (básica) Operações de E/S de baixo nível área de usuário sistema de arquivos Funções omuns: Servidores gerência de arquivos, nomes, gerência adicional de processos, etc. odo usuário. servidor de diretórios servidor de processos rede onfiabilidade (reliability) e.g. 4 servidores 95% probabilidade de os 4 estarem fora do ar = 0, Outras considerações: perda de informações, segurança, tolerância a falhas, Desempenho Aplicação distribuída não deve ser mais lenta que aplicação centralizada comunicação: agrupar dados e outras informações para mandar através da rede minimizar tráfego (algoritmos distribuídos - quanto se comunicam?) cache quando possível minimizar cópias de dados tirar vantagem de multiprocessamento Introdução (considerações) Escalabilidade (scalability) funciona para funciona para ?? Princípios a serem evitados: componentes centralizados tabelas centralizadas algoritmos centralizados Algoritmos distribuídos nenhum computador deve conter todas informações sobre o estado do sistema falha em um computador não deve prejudicar outro não assumir que exista relógio global 6