Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul. Curso de Ciência da Computação. Disciplina de Algoritmos Paralelos e Distribuídos

Transcrição

1 Universidade Estadual de Mat Grss d Sul Curs de Ciência da Cmputaçã Disciplina de Algritms Paralels e Distribuíds Intrduçã as Sistemas Distribuíds

2 Intrduçã Definiçã: Um sistema distribuíd é um cnjunt de cmputadres independentes, interligads pr uma rede de cnexã executand um sftware distribuíd. Exempls: Aplicações cmerciais(reserva de bilhetes, bancs); Aplicações Internet; Aplicações de Acess a infrmações multimídia; Grupware (trabalh clabrativ).

3 Exempl de Sistemas Distribuíds Sistema bancári:

4 Aspects Imprtantes em um SD Bancári Acesss Múltipls (cncrrentes) à mesma cnta. Váris usuáris acessam a mesma cnta u um sistema d banc (emissã de relatóris) acessa a mesm temp em que usuáris realizam trasações. Transações bancárias pdem envlver cntas armazenadas em diferentes bancs de dads u lcalidades. O serviç deve ser transparente a usuári nã interessa se s dads de sua cnta estã armazenads n banc 1 u n banc 2, a aplicaçã nã deve em nenhum mment deixar transparecer aspects interns d sistema.

5 Aspects Imprtantes em um SD Bancári O serviç deve ser cnfiável (nã deixa bjets em estads incnsistentes) e segur. Bases de dads replicadas devem ser cnsistentes. Bases de dads replicadas aumentam a tlerância a falhas, mas pdem trnar sistema nã cnfiável. Tlerância a falhas.

6 Cncrrência Características Em uma rede de cmputadres, a execuçã cncrrente de prgramas é a nrma; Pde-se cmpartilhar recurss cm pr exempl, páginas na web u arquivs a se trabalhar em cmputadres em separad; A capacidade d sistema de manipular recurss cmpartilhads pde ser ampliada pela adiçã de mais recurss (mais cmputadres) na rede. Inexistência de Relógi Glbal Quand s prgramas precisam cperar eles crdenam suas ações trcand mensagens. A crdenaçã depende de uma nçã cmpartilhada d temp em que as ações ds prgramas crrem. Nã há limite para a precisã cm a qual s cmputadres pdem sincrnizar seus relógis em uma rede. Cnsequência direta d fat de que a única cmunicaçã se dá pr mei d envi de mensagens na rede.

7 Características Falhas Independentes Tds s sistemas cmputadrizads pdem falhar e é de respnsabilidade ds prjetistas de sistema pensar nas cnsequências das prváveis falhas. Em sistemas distribuíds, cmputadres individuais pdem ficar islads pr falhas na rede, causand islament desta máquina na rede, mas a máquina em si cntinua funcinand. Cada cmpnente d sistema pde falhar de frma independente, deixand as utras máquinas ainda em funcinament.

8 Em Resum

9 Em Resum II

10 Middleware Permite a visã de um sistema únic suprtand redes e cmputadres hetergênes. É situada lgicamente entre uma camada de nível mais alt, cmpsta de usuáris e aplicações, e uma camada subjacente que cnsistem em sistemas peracinais e facilidades básicas de cmunicaçã.

11 Middleware A camada de middleware pde se estender pr várias máquinas, ferecend a mesma interface a cada aplicaçã.

12 Finalidades de um Sistema Distribuíd Acess a recurss Transparência Abertura Escalabilidade

13 Acess a Recurss Facilitar as usuáris e aplicações acess a recurss remts e cmpartilhament de maneira cntrlada e eficiente. Finalidade: Ecnmia Exempls: Impressras Cmputadres Dads Páginas web Cnectividade Grupware Cmérci Eletrônic

14 Acess a Recurss Prblema principal: Segurança Senhas e autenticaçã de usuáris Rastreament de cmunicações para mntar um perfil de preferências. Vilaçã de privacidade Spam

15 Transparência A intençã de um sistema transparente é cultar fat de que seus prcesss e recurss estã fisicamente distribuíds pr váris cmputadres. Tips de transparência:

16 Transparência Acess Ocultar diferenças entre arquiteturas de máquinas. Identificar cm s dads devem ser representads. Exempl: Cm nmear arquivs em SOs diferentes.

17 Transparência Lcalizçã Impssibilidade de se identificar a lcalizaçã física d recurs. Nã permite identificar fisicamente nde está lcalizad servidr que hspeda esse bjet

18 Transparência Migraçã Recurss pdem migrar de uma lcalidade para utra, pr questões de desempenh, segurança entre utrs. Deve ser feita de frma autmática pel sistema. Deve manter nme d bjet. Deve garantir a cntinuidade da cmunicaçã.

19 Transparência Relcaçã Oculta que um recurs pssa ser mvid para utra lcalizaçã durante us. Exempls: Celular se mvimentand dentr de uma mesma área de cbertura. Um autmóvel passand pr várias redes de acess sem fi, cm cnexã ininterrupta.

20 Transparência Replicaçã Permite que várias instâncias de recurss sejam usadas para aumentar a cnfiabilidade e desempenh. Deve mascarar cnheciment das réplicas pr parte ds usuáris. Implica na transparência de lcalizaçã. Prblemas de cnsistência.

21 Transparência Cncrrência Cmpartilhament cmpetitiv de recurss Deve garantir cnsistência Travas de acess Tratament mais refinad: transações.

22 Transparência Falhas Usuári nã pde perceber que um recurs deixu de funcinar bem. Mascarar falhas é uma das questões mais difíceis. Recurs mrt u muit lent?

23 Transparência Cmprmiss entre um alt grau de transparência e desempenh d sistema. Exempl: Aplicações de Internet tentam cntatar um servidr repetidas vezes antes de desistir. Dúvida: Desistir mais ced u permitir que usuári cancele as tentativas. Sistemas embutids: ntebk e impressra lcal.

24 Abertura Característica que determina se um sistema pde ser estendid de diferentes maneiras: Hardware: Inclusã de dispsitivs de fabricantes diferentes. Sftware: Móduls de SO Prtcls de Cmunicaçã Recurss cmpartilhads

25 Interperabilidade Abertura Até que pnt cmpnentes de diferentes fabricantes devem cexistir e trabalhar em cnjunt, baseads na cnfiança mútua de cada um. Capacidade de uma sistema (infrmatizad u nã) de se cmunicar de frma transparente cm utr sistema. Prtabilidade Até que pnt uma aplicaçã desenvlvida para um sistema distribuíd A pde ser executada, sem mdificaçã, em um sistema distribuíd B, que utilize as mesmas interfaces de A. Habilidade de reusar um códig existente a invés de refazê-l quand este é mvid de um ambiente para utr. PADRONIZAR

26 Escalabilidade Pde ser de três dimensões Tamanh Terms gegráfics Terms administrativs

27 Escalabilidade - Tamanh Aument d númer de usuáris e/u prcesss. Algumas limitações:

28 Escalabilidade - Tamanh Serviçs centralizads: Serviçs que sã implementads pr mei de apenas um únic servidr que executa em uma máquina específica n sistema distribuíd. Pssível gargal n sistema. Dads centralizads: Númer telefônics em um únic band de dads. Saturaçã de tdas as linhas de cmunicaçã que acessam. Algritms centralizads: Bradcast de infrmações

29 Escalabilidade Gegráfica Usuáris u recurss pdem estar lnge um ds utrs. Prblemas: Dificuldade de ampliar sistemas distribuíds existentes que fram riginalmente prjetads para redes lcais. Cmunicaçã síncrna. A cmunicaçã em redes de lnga distância é inerentemente nã cnfiável.

30 Escalabilidade Administrativa O sistema pde ser fácil de se gerenciar, mesm que sua abrangência atinja muitas rganizações diferentes. Prblemas: Plíticas cnflitantes em relaçã à utilizaçã de recurss entre utrs. Os usuáris de um únic dmíni pdem cnfiar em cmpnentes de um sistema distribuíd que residam dentr desse mesm dmíni. Cnfiança nã deve ultrapassar as frnteiras d dmíni. Aplicações devem ser testadas para que nã sfram nenhuma açã indevida.

31 Técnicas de Escalabilidade Sã 3 as técnicas de escalabilidade: Ocultar latências de cmunicaçã; Distribuiçã; Replicaçã.

32 Técnicas de Escalabilidade Ocultar latências Escalabilidade gegráfica; Evitar esperar pr respstas a requisições remtas; Cmunicaçã assíncrna; Aplicações interativas devem esperar pr uma respsta; Pssível ajuste: Reduzir cmunicaçã glbal, passand parte da cmputaçã d servidr para cliente que está requerend serviç.

33 Técnicas de Escalabilidade Ocultar latências Exempl de acess a banc de dads pr mei de frmuláris.

34 Técnicas de Escalabilidade Distribuiçã Escalabilidade de tamanh. Dividir um cmpnente em partes menres e espalhar as subpartes pel sistema. Exempl: DNS hierarquia em árvres de dmíni.

35 Técnicas de Escalabilidade - Replicaçã Aumenta a dispnibilidade ds recurss. Equilibra a carga entre s cmpnentes. Sistema cm ampla dispersã gegráfica Ocultar s prblemas de latência Cache Frma especial de replicaçã Cache é uma decisã d cliente d sistema.

36 Errs Cmuns Premissas falsas adtadas a se desenvlver pela primeira vez um sistema distribuíd: A rede é cnfiável; A rede é segura; A rede é hmgênea; A tplgia é cnstante; Latência zer; A largura de banda é infinita; O cust de transprte é zer; Existe smente um administradr.

37 Tips de Sistemas Distribuíds 1. Sistemas de Cmputaçã 2. Sistemas de Infrmaçã 3. Sistemas Pervasivs

38 Sistemas de Cmputaçã Cmputaçã em Cluster. Cmputaçã em Grade.

39 Sistemas de Infrmaçã Sistemas empresariais desenvlvids para integrar diversas aplicações individuais, nde a interperabilidade se mstru dlrsa. Sistemas de Prcessament de Transações. Integraçã de Aplicações Empresariais.

40 Sistemas de Infrmaçã Prcessament de Transações Requer primitivas especiais que devem ser frnecidas pel sistema distribuíd u pel sistema de linguagem. Exempl de primitivas para transações.

41 Sistemas de Infrmaçã Prcessament de Transações Características: Atômicas: é indivisível para mund exterir. Cnsistentes: nã vila invariantes d sistema. Isladas: transações cncrrentes nã interferem umas cm as utras. Duráveis: uma vez cmprmetida uma transaçã, as alterações sã permanentes.

42 Sistemas de Infrmaçã Prcessament de Transações Transaçã aninhada: A transaçã é cnstruída cm base em uma quantidade de subtransações.

43 Sistemas de Infrmaçã Prcessament de Transações Mnitr de Prcessament de Transaçã: permite que uma aplicaçã acesse váris servidres/banc de dads.

44 Sistema de Infrmaçã Integraçã de Aplicações Empresariais Aplicações que requerem muit mais em terms de cmunicaçã, e nã smente mdel de requisiçã/respsta. Middleware de cmunicaçã: Chamada de Prcediment Remt. Invcações de Métd Remt. Middleware Orientad a mensagem.

45 Sistema de Infrmaçã Integraçã de Aplicações Empresariais Middleware cm facilitadr de cmunicaçã em integraçã de aplicações empresariais.

46 Sistema de Infrmaçã Middleware de Cmunicaçã Chamada de Prcediment Remt (RPC) Um cmpnente de aplicaçã pde enviar a um utr cmpnente de aplicaçã Requisiçã e respsta sã empactadas em mensagens Invcaçã de Métd Remt (RMI) O RMI é semelhante a RPC, a diferença é que ele (RMI) funcina cm bjets a invés de usar aplicações.

47 Sistemas de Infrmaçã Middleware de Cmunicaçã Desvantagens d RPC e drmi Os cmpnentes da cmunicaçã devem estar ligads e em funcinament. Precisam saber exatamente cm se referir um a utr. Middleware Orientad a Mensagem (MOM) Aplicações enviam mensagens a pnts lógics de cntat. O middleware se encarrega de entregar tdas as mensagens destinadas a uma aplicaçã.

48 Sistemas Pervasivs O cmprtament mais esperads desses sistemas é instável. Sistemas pervasivs sã dispsitivs de cmputaçã móvel e embarcads. Sã pequens Alimentads pr bateria Mbilidade Cnexã sem fi Requisits para aplicações Pervasivas: Adtar mudanças cntextuais Incentivar cmpsiçã ad-hc O cmpartilhament é padrã

49 Tips de Sistemas Pervasivs Sistemas dméstics Sistemas eletrônics para tratament de saúde Redes de sensres

50 Exercícis e Bibligrafia Este material tem sua fnte n livr: Sistemas Distribuíds: Princípis e Paradigmas. Andrew Tanenbaum e Marteen Steen Exercícis: 1. Fazer a leitura d capítul 1(intrduçã) d livr acima citad. 2. Fazer tds s exercícis d capítul citad n item 1, cm exceçã ds exercícis referentes a tarefas de labratóri.