Características de Sistemas de Arquivos Distribuídos Serviços de nomes e diretórios

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1 Características de Sistemas de Arquivos Distribuídos Serviços de nomes e diretórios Prof. Dr. Norian Marranghello Grupo 13 Guilherme Eberhart Jorge Marcelo Lima Macedo

2 1 - Sistema de arquivos distribuídos O sistema de arquivos é um dos componentes de um sistema operacional. Ele é responsável pelas operações de criação, remoção, acesso, atualização e proteção dos arquivos de um sistema. Um sistema de arquivos distribuídos (SAD) realiza essas mesmas funções, porém ele é implementado em um sistema no qual os arquivos estão armazenados em localizações físicas dispersas e deve passar uma visão centralizada desse sistema. Assim, a dispersão dos arquivos não deve ser notada pelos usuários. 1 - Características de sistemas de arquivos distribuídos Dispersão e multiplicidade de usuários e arquivos Tem-se diversos clientes em diferentes locais acessando arquivos em locais igualmente dispersos. O objetivo de um SAD é deixar essa dispersão e multiplicidade transparente ao usuário. Para isso, devem ser implantadas as seguintes propriedades de transparência: transparência de acesso: um usuário, independente da máquina em que esteja logado, tem acesso uniforme a qualquer arquivo do sistema, estando o arquivo na máquina local ou em uma máquina remota. transparência de localização: os nomes dos arquivos não podem conter informação sobre sua localização física. Assim sua localização é transparente ao usuário e eles podem ser movidos fisicamente sem que esse processo implique alteração em seu nome. transparência de concorrência: arquivos podem ser compartilhados por usuários concorrentes sem que alterações no arquivo compartilhado tenha influência indesejada nos processos concorrentes. transparência de réplicas: podem existir réplicas de arquivos no sistema para facilitar a sua disponibilidade para acesso concorrente e torná-lo eficiente. No entanto, essa redundância não deve ser percebida pelo usuário Capacidade de escala Um servidor pode ter sua capacidade ampliada adicionando-se processadores ou discos. Quando esse processo se torna inviável, pode-se ampliar a capacidade do sistema adicionando-se novos servidores e realocando-se o sistema de arquivos de acordo com a nova configuração. Mas a eficiência dessa estratégia também tem limites. Quando atingidos esses limites, o sistema pode ter sua performance melhorada através de técnicas de replicação de arquivos ou técnicas avançadas de caching. Atualmente a maioria dos sistemas distribuídos suporta até centenas de processadores. Se aplicados a sistemas bem maiores, eles não apresentam o mesmo desempenho. Como aplicações reais podem exigir um sistema com milhares de processadores, esforços estão sendo feitos no sentido de desenvolver sistemas eficientes para tais situações.

3 Nesse desenvolvimento devem ser evitados a centralização de tabelas, componentes e algoritmos, o que torna o sistema intolerante a falhas Heterogeneidade de sistemas Um sistema de arquivos distribuídos deve suportar a integração de diferentes tipos de máquinas e diferentes sistemas operacionais Tolerância a falhas O sistema deve ser capaz de tratar possíveis falhas que venham a ocorrer. Como, por exemplo, evitar que uma operação duplicada sobre um arquivo seja processada duas vezes, o que o alteraria de forma indesejada. Ou, quando um servidor falha, restabelecer o processo cliente no ponto em que parou sem deixar essa operação perceptível ao usuário Segurança Um SAD pode envolver diversos usuários. Dessa forma, deve ser feito um cuidadoso controle de acesso através da identificação do usuário para gerenciar sua interação apenas com os arquivos a que ele pode ter acesso. 1.6 Eficiência Um SAD deve apresentar as mesmas funcionalidades de um sistema de arquivos convencional. Além de ter o mesmo ou melhor desempenho e confiabilidade. Ele deve ainda permitir que o administrador configure o sistema de modo conveniente com situação de uso. 2 - Serviços de nomes e diretórios Num sistema computacional são envolvidas diversas entidades que estabelecem relações entre si. Para que seja possível esse relacionamento é necessário que essas entidades sejam identificadas e localizadas no sistema. Os serviços de nomes e diretórios realizam exatamente essa função. Eles permitem ao sistema a identificação e localização das entidades, que podem ser arquivos, máquinas, recursos, usuários... O serviço de nomes estabelece as propriedades ou atributos das entidades, identificando-as dentro do sistema e possibilitando sua localização. Existem vários tipos de atributos para os diferentes tipos de entidades. Por exemplo, para uma entidade que seja um arquivo, pode-se ter, entre outros atributos, o nome, a data de criação e o dono do arquivo. O serviço de nomes identifica uma entidade através do seu atributo nome. Já o serviço de diretório faz referência às entidades através de um ou mais atributos diferentes do nome. Feita a referência a uma entidade, a sua posição é encontrada e tem-se acesso para se interagir com a mesma.

4 2.1 - Resolução de nomes e endereços Como já foi dito, para uma entidade ser acessada, ela precisa primeiro ser identificada e localizada. Para sua identificação deve ser fornecido o atributo nome para o serviço de nomes. A partir do nome fornecido, o serviço de nomes busca o endereço correspondente, localizando a entidade. Esse processo de cruzamento do nome com o endereço é chamado resolução de nome. Ele fornece um endereço lógico. Porém, esse endereço lógico não é suficiente para encontrar uma entidade. É necessário o mapeamento desse endereço lógico para um endereço físico. O processo que realiza tal cruzamento é chamado de resolução de endereços. Um exemplo de serviço de nomes e sua resolução é o DNS. Ele basicamente mapeia uma dada URL ao seu endereço na rede, localizando-a. Essa resolução pode ser feita de duas formas: interativa e multicast. Na forma interativa, um cliente apresenta o nome a um servidor de nomes. Caso ele consiga fazer a resolução, ele retorna o resultado. Caso não consiga, ele retorna uma indicação para procura em outro servidor. Na forma multicast, o cliente passa o nome a ser resolvido para vários servidores. Aquele que for capaz de fazer a resolução retorna o resultado Atributos e estruturas de nomes A caracterização de uma entidade é dada por seus atributos. O nome de login e a senha são exemplos de alguns possíveis atributos para um usuário. Tratando-se de resolução de nomes, dois atributos interessam: o nome e o endereço. Esse último não é um atributo típico, pois não é obtido de forma direta através da entidade que caracteriza e sim de forma indireta através da resolução de nome. A coleção de todos os nomes que o serviço de nomes tem capacidade de reconhecer é chamado de espaço de nomes. O espaço de nomes pode ser muito extenso, daí a necessidade de organizá-lo para facilitar o acesso a uma entidade. Para a realização dessa organização são considerados os atributos relacionados às entidades. A forma mais simples de organização é aquela que toma por base apenas um único atributo como nome, utilizando-o para localização. Uma característica positiva dessa organização é que ela apresenta a propriedade de transparência de localização (seu nome não tem relação com a localização). A complexidade pode aumentar fazendo-se da estrutura do nome uma estrutura composta por mais de um atributo. Esses atributos podem estar relacionados ou não. Quando não relacionados o serviço de nomes opera sobre eles de forma independente, um atributo não interfere na operação realizada sobre o outro. Enquanto que quando há uma relação interna entre esses atributos, a operação sobre um tem influência na operação sobre o outro. Em uma estrutura de nomes composta, quando os atributos apresentam relação entre si, ela pode ser baseada em aspectos físicos, organizacionais ou funcionais. Quando baseada em aspectos físicos, um nome apresenta informações explícitas sobre sua localização. Um exemplo desse caso pode ser o nome de um usuário definido como usuário.máquina.rede. Na organizacional, a estrutura do nome é baseada numa estrutura administrativa. Como exemplo pode-se ter um nome com a estrutura usuário.departamento.organização. Em ambas observa-se uma estrutura hierárquica. Na funcional, os atributos não se relacionam de forma hierárquica. Como por exemplo os

5 atributos profissão e especialidade. Entre esse atributos não se observa a relação verificada nos conjuntos de atributos anteriores, em que um atributo pertence a um determinado conjunto denotado pelo atributo seguinte Espaço de nomes e base de informação O espaço de nomes e suas informações sobre um determinado tipo de entidade podem ser enormes. Para um gerenciamento e resolução de nomes eficientes se faz necessário o uso de estratégias aplicadas sobre o espaço de nomes. Essas estratégias fundamentam-se na implementação de uma base de informação que simplifique o espaço de nomes. Uma forma de se obter tal base de informação é através do uso de uma árvore. Em cada nó dessa árvore são armazenados não apenas nomes de entidades, mas também os diferentes atributos que a compõem. Elas são organizadas segundo esses atributos. Assim, as entidades podem ser referenciadas por eles, facilitando sua localização e acesso. Referências Bibliográficas Coulouris, G., Dollimore, J., Kindberg, T. Distributed Systems: concepts and design. Addison Wesley (2001). Chow, R., Johnson, T. Distributed Operating Systems & Algorithms. Addison Wesley (2000). Silberschatz, A., Galvin, P. B. Sistemas Operacionais: conceitos. Prentice Hall (2000). Tanenbaum, A. S., Distributed Operating Systems. Prentice Hall (1995). Marranghello, N., Apostila de Sistemas Operacionais. Ibilce-Unesp (2001).