Modelos Fundamentais. Introdução. Interação. Falhas. Segurança. Prof. Adriano Fiorese

Transcrição

1 Modelos Fundamentais Introdução Interação Falhas Segurança 1

2 Introdução Como entender/classificar o comportamento de um sistema: Quais são as principais entidades do sistema? Como elas interagem? Quais são as característcas que afetam seus comportamentos coletivos e individuais? A proposta do modelo fundamental é: Tornar explicita todas as considerações sobre o sistema a ser modelado. Fazer generalizações a respeito do que é possível ou impossível. Desta forma pode-se estabelecer as garantias do funcionamento do modelo. 2

3 Modelos Fundamentais Introdução Falhas Interação Segurança 3

4 Modelo de Interação Motivação. A computação como conhecemos acontece via modelagem de ações em processos. Processos comunicam-se.. Em Sistemas Distribuídos, processos utilizam-se da troca de mensagens como mecanismo de comunicação. Objetivo Refletir o fato de que a comunicação ocorre com atrasos, muitas vezes de duração considerável e, que a exatidão com que processos independentes podem ser coordenados é limitada por esses delays e pela dificuldade de manter a mesma noção de tempo entre todos os computadores em um sistema distribuído. Assim: O modelo de interação trata do desempenho e da dificuldade de especificar limites de tempo, por exemplo para a entrega das mensagens. 4

5 Modelo de Interação. É o modelo de troca de mensagens, ou algoritmo distribuído.. Existem 2 fatores significantes no modelo de interação -> Performance da Comunicação como característica limitante; -> Impossibilidade de manter uma noção de tempo global 5

6 Performance dos canais de comunicação Latência: Tempo entre o início da transmissão de um processo e o início da recepção por outro. -> Latência do Link -> Latência de acesso ao Link -> Latência dos processos de comunicação (Ex: SO) Largura de Banda: De uma rede é a largura de banda que pode ser transmitida sobre a rede em um determinado tempo. Jitter (Distorção): Variação no tempo para a entrega de uma série de mensagens (ex: multimídia) 6

7 Eventos de Tempo e Relógios de Computador. Relógios Internos podem variar dada a taxa de clock drift.. Impossibilidade de sincronização, a menos que correções sejam feitas. Assim temos em termos de tempo, variantes do modelo de Interação:. Sistemas Distribuídos Síncronos: impõe limites de tempo. Sistemas Distribuídos Assíncronos: ignoram o tempo real 7

8 Sistemas Distribuídos Síncronos. Tempo para execução das tarefas tem limite inferior e superior;. Cada mensagem transmitida sobre um canal é recebida dentro de um tempo limite;. Cada processo tem um relógio local cuja taxa de drift tem um limite conhecido 8

9 Sistemas Distribuídos Assíncronos. É aquele onde não há limitação em: - Velocidade de execução de processos; - Cada passo de execução do processo pode levar um tempo arbitrário - Tempo de transmissão de mensagens; - Uma mensagem pode levar um tempo arbitrário e long para ser recebida. - Taxa de Drift do relógio interno é arbitrária; Assim, qualquer solução que é válida para sistemas assíncronos também é para os síncronos. Coulouris et al., 01, pg 51. 9

10 Modelos Fundamentais Introdução Interação Tempo ordenação de eventos Falhas Segurança 10

11 Ordenação de Eventos Motivação. Um evento (ex: enviar ou receber mensagens), pode ocorrer antes, depois, ou concorrentemente com outro evento e com a ordenação deles pode-se evitar a sincronização de relógios.. A ordem de eventos que ocorrem em processos distintos pode ser crítica em uma aplicação distribuída (ex: make, protocolo de consistência de replicas). 11

12 Ordenação de Eventos em tempo real O problema: Eventualmente o usuário A pode receber m3, antes de m1 e m2. A solução: Ordenação lógica dos eventos. Source: Couloris et al. 12

13 Ordenação de Lógica de Eventos. Modelo de Tempo Lógico (Lamport) Associar um n o a cada evento correspondendo a sua ordenação lógica. O software deve tratar a ordenação através destes números. Também chamado de relógio lógico, baseia-se na relação de causalidade (quem causou o que) happened-before (em tradução livre acontece-antes) 13

14 Tempo lógico e relógios lógicos Relação happened-before ( ) Lamport modelou esta relação generalizando o comportamento dos eventos dentro de um mesmo processo e entre processos. Assim: 1. Sejam x e y eventos num mesmo processo tal que x ocorre antes de y. Então x yéverdadeiro. 2. Seja x o evento de envio de uma mensagem por um processo, e y o evento de recebimento dessa mensagem por outro processo. Então x yéverdadeiro. 3. Sejam x, y e z eventos tal que x yey z. Então x z é verdadeiro. 14

15 Tempo lógico e relógios lógicos Relação happened-before ( ) Formalizando matematicamente a relação temos: HB1: SeƎ um processo p i : e i e, então e e HB2: A mensagem m, send(m) receive(m) - Onde send(m) é o evento de enviar a mensagem, e receive(m) é o evento de receber a mensagem HB3: Se e, e e e são eventos tal que e e e e e, então e e. 15

16 Tempo lógico e relógios lógicos Relação happened-before ( ) : Exemplo Assim temos: HB1: a b, HB2: b c, HB1: c d, HB2: d f Pela combinação, ou seja, HB3: a f Naturalmente e f por HB1, entretanto: a e, and e a, uma vez que ocorrem em processos distintos e não há nenhuma cadeia de envio e recepção de mensagens que os ligue. Assim, para eventos como a and e que não são ordenados pela relação, diz-se que são concorrentes e escrevemos a e. 16

17 Relógios lógicos. A captura numérica da relação de ordenamento happened-before foi operacionalizada por Lamport e recebeu o nome de Relógio Lógico:. Cada processo p mantém seu próprio relógio lógico (um contador, por software), inicializado em 0, C p, usado para fazer timestamp de eventos. C p (x) denota o timestamp do evento x no processo p, e C(x) denota o timestamp do evento x em qualquer processo. Algoritmo LC1: C p é incrementado antes de cada evento em p. LC2: (a) Quando um processo p envia uma mensagem m, ele concatena a informação t = C p à m, enviando (m, t). (b) Quando um processo q recebe a mensagem (m, t), ele computa C q = max(c q, t) e aplica LC1 antes de fazer timestamp do evento de recebimento da mensagem. 17

18 Relógios lógicos Algoritmo LC1: C p é incrementado antes de cada evento em p. LC2: (a) Quando um processo p envia uma mensagem m, ele concatena a informação t = C p à m, enviando (m, t). (b) Quando um processo q recebe a mensagem (m, t), ele computa C q = max(c q, t) e aplica LC1 antes de fazer timestamp do evento de recebimento da mensagem. 18

19 Relógios lógicos Atividade: Verificar o algoritmo para os Vector Clocks, no capítulo 11 do livro do Coulouris et al. 19