Tipos de Sistemas Distribuídos

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1 (Cluster, Grid, Informação e Pervasivos) Sistemas Distribuídos Mauro Lopes Carvalho Silva Professor EBTT DAI Departamento de Informática Campus Monte Castelo Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Maranhão

2 Objetivos Nesta aula iremos apresentar os tipos de Sistemas Distribuídos. Serão abordadas as três categorias: Sistemas de Computação Distribuída, Sistemas de Informação Distribuída e Sistemas Distribuídos Pervasivos (Embutidos). Ao final desta apresentação o aluno poderá entender e discutir sobre os variados tipos de sistemas distribuídos encontrados no dia a dia.

3 Introdução A bibliografia geralmente segmenta os tipos de Sistemas Distribuídos em três categorias: Sistemas de Computação Distribuída o Sistemas distribuídos configurados para Computação de Alta Performance/Alto Desempenho; Sistemas de Informação Distribuída o A grande quantidade de sistemas distribuídos atuais são formas de sistemas de informação tradicionais, que agora integram sistemas legados/web/desktop/mobile; Sistemas Distribuídos Pervarsivos (Embutidos) o Emergentes da próxima geração de sistemas distribuídos nos quais nós são pequenos, móvel, e muitas vezes incorporados em um sistema maior;

4 Introdução Sistemas de Computação Distribuída: Cluster (agrupamento) Computing o Essencialmente um grupo de computadores pessoais conectados através de uma LAN de alta velocidade: Homogêneo: o mesmo sistema operacional, hardware quase idêntico Único nó gestão; Grid Computing o a heterogeneidade é mais aparente já que nenhuma premissa é adotada em relação a: hardware, sistemas operacionais, redes, domínios, administrativos, políticas de segurança,etc.

5 Sistema de Computação: Cluster Um cluster é um conjunto de computadores independentes conectados por rede que formam um sistema único através do uso de software. Um cluster, ou aglomerado de computadores, é formado por um conjunto de computadores, que utiliza um tipo especial de software que provê um ambiente distribuído; Muitas vezes é construído a partir de computadores convencionais (personal computers), os quais são ligados em rede e comunicam-se através do sistema, trabalhando como se fossem uma única máquina de grande porte; Há diversos tipos de cluster. Um tipo famoso é o cluster da classe Beowulf, constituído por diversos nós escravos gerenciados por um só computador.

6 Sistema de Computação: Cluster Por que um Cluster é interessante? Supercomputadores, qual o valor de um? (Link) Renderização: é o processo pelo qual pode-se obter o produto final de um processamento digital qualquer (modelagem 2D e 3D), vídeo e áudio; O processo de tratamento digital de imagens e sons consome muitos recursos dos processadores, e pode tornar-se pesado de forma que sua realização em tempo real fica inviável.

7 Sistema de Computação: Cluster Um pouco da História dos Cluster

8 Sistema de Computação: Cluster O Cluster Beowulf Cluster Beowulf são clusters de desempenho escaláveis, baseados numa infraestrutura de hardware comum, rede privada e software 'open source' (Linux); O 'hardware comum' pode ser qualquer tipo de computador, significando que não é necessário usar equipamentos próprios para cluster, bastando utilizar equipamentos comuns a redes tradicionais e PCs; Para Clusters Beowulf, existe um servidor responsável por controlar todo o cluster, principalmente quanto à distribuição de tarefas e processamento; Como utiliza computadores comuns, o desempenho pode melhorar de acordo com as máquinas (nós) que o desenvolvedor acrescentar;

9 Sistema de Computação: Cluster O Cluster Beowulf O processamento é feito paralelamente; Ou seja, a tarefa a ser processada é separada em partes independentes, distribuídas nos vários nós que estão na estrutura do cluster, nos quais as informações são processadas pela máquina que é designada como servidor do sistema. Resumindo: O cluster Beowolf é um cluster baseado em Linux, em que cada cluster consiste em um conjunto de nós de computação controlados e acessados por meio de um único nó mestre. As tarefas típicas do mestre são manipular a alocação de nós a um determinado programa paralelo, manter uma fila de jobs apresentados e proporcionar uma interface para os usuários do sistema.

10 Sistema de Computação: Cluster O Cluster Beowulf Um cluster Beowulf é um cluster voltado para desempenho,normalmente utilizado para processamento científico, ou seja,processamento em larga escala.

11 Sistema de Computação: Grade Um pouco da história da Computação em Grade Inspirados pelo sistema de energia elétrica, no meio da década de 90, os cientistas da computação começaram a explorar o projeto e o desenvolvimento de uma nova infraestrutura computacional pelo acoplamento de recursos distribuídos geograficamente como bases de dados, servidores de armazenamento, redes de alta velocidade, supercomputadores e aglomerados para solucionar problemas de grande escala, levando ao termo popularmente conhecido como Computação em Grade. No uso da energia elétrica, você usuário não quer saber das complexidades inerentes (origem da energia, malhas de linhas de transmissão e distribuição), simplesmente ligamos o aparelho em uma tomada.

12 Sistema de Computação: Grade Um pouco da história da Computação em Grade Uma grade computacional, portanto, seria uma rede na qual o individuo se conecta para obter poder computacional: Ciclos de processador; Armazenamento; Software; Periféricos, etc.

13 Sistema de Computação: Grade Características Alto grau de heterogeneidade: nenhuma premissa é adotada em relação a hardware, sistemas operacionais, redes, domínios administrativos, políticas de segurança e assim por diante; Outra característica fundamental em um sistema de computação em grade é que recursos de diferentes organizações são reunidos para permitir a colaboração de um grupo de pessoas ou instituições (organização virtual).

14 Sistema de Computação: Grade Arquitetura

15 Sistema de Computação: Grade Modelo Operacional O escalonador de aplicação coleta os resultados e repassa para o usuário

16 Implementação - Globus Toolkit Sistema de Computação: Grade o O Globus Toolkit é um sistema aberto, desenvolvido em conjunto por diversas instituições de pesquisa, universidades e colaboradores individuais, e provê um conjunto de recursos para a construção de sistemas computacionais em Grid.

17 Introdução Sistemas de Informação Distribuída: Sistemas de processamento de transações o gerenciam operações simples de controle entre os vários componentes da rede com as Remote Procedure Calls;

18 Introdução Sistemas Distribuídos Pervasivos (Embutidos): São aplicações com infraestrutura paralela dedicada para dispositivos com limitações de hardware e software; São encontrados principalmente em dispositivos que possuem interatividade direta com as redes de acesso e recebem respostas em tempo real através de sensores e receptores ;

19 Introdução Sistemas de Informação Distribuídas: Maioria dos Sistemas de Informação são distribuídos!

20 Motivação de Sistemas de Informação Distribuídos Distribuição Implícita sistemas não se encontram mais isolados; comunicação entre sistemas é fundamental; Alta Demanda demanda crescente por soluções mais eficientes; soluções centralizadas impraticáveis; necessidade de cooperação entre sistemas; Aproveitamento de recursos distribuição do problema utilizando de forma eficiente todos os recursos disponíveis;

21 Características de Sistemas de Informação Distribuídos implementado sobre uma infra-estrutura de TI distribuída; pode acessar e incorporar diversos tipos de dados; processa dados de diversos tipos de forma integrada; provê mecanismos de apresentação que determinam como os dados são visíveis ao usuário; provê um alto grau de controle e interação com o usuário;

22 Componentes de Sistemas de Informação Distribuídos Dados: estruturas para retenção e manipulação de informação. Ex. banco de dados relacional, arquivo de imagem, arquivo de som ou stream multimídia Processamento: processamento dos dados. Ex. search engines, lógica de aplicação (regra de negócio) Apresentação: torna os dados visíveis ao usuário e trata das interações com o usuário. Ex. visualizadores, browsers

23 Integração de Sistemas Sistemas de informação úteis evoluem ao longo do tempo em tamanho e necessitam incorporar funcionalidades de sistemas standalone já existentes; A arquitetura de um sistema de informação empresarial depende de limitações relacionadas a tecnologia e também a organização: B2B: cada empresa possui seu próprio sistema de informação e não o abre mais do que o realmente necessário já que faz parte da sua vantagem competitiva. Em um empresa: cada departamento possui a sua própria infraestrutura de TI, sistemas e bases de dados que são mantidos independentemente. Integrá-los deve trazer um valor adicional para a empresa.

24 Integração de Sistemas

25 Integração de Sistemas Exemplo: integração de ofertas de comércio eletrônico Jacotei.com.br - Bondfaro.com - Comparatel- BuscaPé - AddAll -

26 Sistemas Distribuídos Pervasivos Sistemas Distribuídos em que nós são pequenos, mantidos por bateria, móveis, passíveis de conexão através de rede sem fio e geralmente embutidos em um sistema maior; Requisitos para Aplicações Pervasivas (Difusas): troca contextual: o sistema é parte de um ambiente em que mudanças devem ser rapidamente percebidas; composição ad hoc: cada nó pode ser usado de diferentes formas por diferentes usuários, no entanto, requer facilidade de configuração; compartilhamento é o padrão: nós entram e saem provendo serviço compartilhado e informação.

27 Sistemas Distribuídos Pervasivos - Exemplos Home Systems: devem contemplar a auto configuração e o auto gerenciamento, ou seja, não deve ser necessário a existência de um administrador e o sistema ao mesmo tempo deve prover; Health Care Systems: são sistemas equipados com sensores organizados sobre o corpo humano (BAN Body Area Network); o um requisito importante é o de não impedir ou limitar os movimentos da pessoa, ou seja, ausência de fios ligados aos dispositivos/sensores da rede;

28 Sistemas Distribuídos Pervasivos Redes Sensores: tipicamente consiste de 10s a 1000s de pequenos nós frequentemente mantidos por bateria e com suporte a comunicação via rede sem fio.

29 Sistemas Distribuídos Pervasivos Redes Sensores sem fio (RSSF): As redes de nós sensores ou simplesmente redes de sensores sem fio RSSF tornaram-se uma interface capaz de conectar o mundo físico ao mundo digital através da captura e conversão de fenômenos num tipo de informação capaz de ser processada e armazenada para que então ações relacionadas possam ser executadas, decisões sejam tomadas ou simplesmente para gerar uma base histórica e estatística que poderá servir a diversos propósitos;

30 Sistemas Distribuídos Pervasivos Componentes de uma RSSF: Sensor: é o dispositivo que implementa a monitoração física de um fenômeno; Observador: é o usuário final interessado em obter as informações disseminadas pela RSSF em relação a um fenômeno; Fenômeno: é a entidade de interesse do observador, que está sendo monitorada e cuja informação será analisada/filtrada pela RSSF.

31 Sistemas Distribuídos Pervasivos Componentes de uma RSSF

32 Sistemas Distribuídos Pervasivos Componentes de uma RSSF

33 Sistemas de Automação Residencial

34 Sistemas de Automação Residencial

35 Sistemas eletrônicos para tratamento de saúde

36 Sistemas eletrônicos para tratamento de saúde

37 Dúvidas Página do Professor Mauro:

38 Próxima Aula Arquitetura de Sistemas Distribuídos

39 Referências Curso de Sistemas de Informação Tópicos em Sistemas Distribuídos - Prof. Giuliano Prado de Morais Giglio GPS Wi-Fi para Ambientes Fechados (indoor) - Redes de Sensores sem Fio como infraestrutura - Ricardo Francoti.