Arquiteturas de Software

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1 s de Software Referências:! Livro da Pitoura & Samaras, Cap.2! Jing, Helal, Elmagarmid. Client-Server Computing in Mobile Environments, ACM Computing Surveys, 31(2), 1999 Adaptação pela Aplicação: Uma Classificação [Jing,Helal,Elmagarmid] apresentam a seguinte classificação: " baseada no cliente! aplicações na reagem a mudanças no ambiente de execução! Exemplos:, Prayer [Bharghavan&Gupta] [Welling&Badrinath] " baseada no cliente & servidor! e servidor se adaptam de forma cooperativa a variações na qualidade da comunicação! Exemplos: Rover Toolkit, L2imbo " baseada em proxies! : elemento intermediário que adapta a forma de comunicação de forma a maximizar a vazão e minimizar o efeito de variações! Exemplos: BARWAN, WAP, CompactHTML Markus Endler, alterado por Alfredo Goldman 2 Adaptação Distribuída e Cooperativa " Software Adaptativo para Computação Móvel geralmente consiste de vários elementos distribuídos! componente cliente na! um ou mais Proxies (Agentes) em hosts da rede fixa " Adaptação é uma operação conjunta envolvendo os vários componentes " Exemplo:! Registration Request no IP Móvel: FA HA! Encaminhamento no IP Móvel: HA FA " A seguir, as principais arquiteturas Markus Endler, alterado por Alfredo Goldman 3 Cliente//Servidor Cliente Servidor " (Agente) ameniza a discrepância entre a qualidade e a eficiência de transmissão da rede sem fio e fixa " Funções típicas proxy: conversão / tradução de msgs, bufferização, compactação de dados " Pode também exercer papel mais ativo (# descoberta) " Adequado para dispositivos com poucos recursos ( clientes magros, ex: celulares, PDAs) Markus Endler, alterado por Alfredo Goldman 4 Cliente/Interceptador/Servidor Cliente Ag.Cliente Ag.Servidor Servidor " Aplicação cliente não precisa ser modificada " Tratamento mais adequado dos períodos de desconexão ou conexão fraca (pois Ag.cliente pode tb. Bufferizar) " Agente cliente pode fornecer melhor o estado dos recursos na " Adequada para dispositivos móveis com maior capacidade de processamento, armazenamento e autonomia de energia ( clientes gordos, ex: notebooks) Markus Endler, alterado por Alfredo Goldman 5 Uma variante: Modelo Peer-to-Peer Aplicação Aplicação " Modelo simétrico: todos os dispositivos são simultaneamente clientes e servidores " Adequando para certas aplicações colaborativas, onde o padrão de acesso é P2P ex: sincronização de agendas, compartilhamento de documentos " intercepta requisições para/de hosts remotos! trata momentos de desconexão, conectividade fraca e re-conexão! na re-conexão: sincronização das bases de dados distribuídas Markus Endler, alterado por Alfredo Goldman 6 1

2 baseada em Agentes Móveis Cliente Agente Agente Servidor " Além das características da Arq. Cliente//Servidor, possui a possibilidade de migrar funcionalidade " Ideal para redes com conectividade intermitente e/ou conectividade fraca: # em vez de várias mensagens, transfere o agente (código+estado) em períodos de boa conectividade. " Agente (=representante do cliente móvel na rede), que pode executar tarefas complexas, demoradas e/ou custosas usando os recursos da rede (ex: busca na rede) " Opção de implementação: cria e despacha agente, ou requisita a criação de um agente na rede Markus Endler, alterado por Alfredo Goldman 7 baseada em Agentes Móveis " Paradigma elegante para a estruturação de programas distribuídos. " Propriedades de Agentes:! cooperatividade: interação com outros agentes! autonomia: execução do agente é desacoplada do seu dono! interoperabilidade: execução em diferentes plataformas! reatividade: capacidade de responder a eventos do seu ambiente! mobilidade: capacidade de trocar de máquina hospedeira " Ambientes de programação: linguagem interpretada + servidor de agentes (Agency) + protocolo de comunicação + serviço de nomes " Problemas:! autenticação e segurança Markus Endler, alterado por Alfredo Goldman 8 Lidando com a desconexão " Caching " Hoarding " Fila de RPCs " Replicação e reconcialiação " Mobilidade de código Exemplo prático WEB " Cliente / Servidor! Nada muda $ Problemas: Redundância, múltiplas conexões, protocolo ASCII " Cliente / Agente / Servidor! Chache, prefetching, específicas do cliente (ex: combinação) e filtros " Cliente / Interceptador / Servidor! Agente cliente: redução do número de conexões, guardar estado, uso de diffs Markus Endler, alterado por Alfredo Goldman 9 Markus Endler, alterado por Alfredo Goldman 10 Active " Ativo [Fox98]: compressão de dados como forma de adaptação para aplicações de acesso à Internet! objetivo: adequação a variações na largura de banda da rede! compressão de dados é feita por um destilador (ex: postscript ASCII)! proxy intercepta todas as solicitações de clientes, e quando a largura de banda é pequena, invoca um determinado destilador para transformar os dados requisitados Cliente@ Servidor proxy Cliente@rede Destiladores imagem Postscript ASCII Markus Endler, alterado por Alfredo Goldman 11 Mais exemplos " Bayou! cliente-servidor flexível "! Adaptação application aware " Rover! Comunicação entre objetos distribuídos CS! Application aware ou não A Classification of Disconnected Operation Techniques Marija Mikic-Rakic; Nenad Medvidovic, Software Engineering and Advanced Applications, SEAA apos;06. 32nd EUROMICRO Aug Page(s): Markus Endler, alterado por Alfredo Goldman 12 2

3 Bayou Aplicações Bayou " Escalonador de sala de reuniões! Confirmado, rejeitado e tentativa " Banco de dados de bibliografia Markus Endler, alterado por Alfredo Goldman 13 Markus Endler, alterado por Alfredo Goldman 14 Rover Rover Relocatable Dynamic Object e Queued RPC Markus Endler, alterado por Alfredo Goldman 15 Markus Endler, alterado por Alfredo Goldman 16 " (CMU) [Satyanarayanan93]: extensão do NetBSD com suporte à adaptação de aplicações cliente acessando dados de servidores (de arquivos, SQL, Web) " Princípio: adaptar o fluxo de dados transmitido à qualidade da conexão # variação da fidelidade do dado (consistência, taxa de frames, qualidade da imagem, etc.) " Kernel redireciona chamadas para componente Viceroy, que gerencia o compartilhamento de recursos " Para cada tipo de dado disponibilizado por um servidor, um Warden fornece um menu de diferentes fidelidades " Aplicação solicita recursos ao kernel (largura de banda, latência, parcela de processamento, espaço em disco, etc.) e é informada se a disponibilidade de certo recurso ultrapassou certo limite Markus Endler, alterado por Alfredo Goldman 17 : " Adaptação baseada no cliente " Controle pelas aplicações; gerência pelo Viceroy Appl1 NetBSD Kernel Appl2 upcalls interceptor Video warden Web warden SQL warden Markus Endler, alterado por Alfredo Goldman 18 Viceroy 3

4 WebExpress Middleware (da IBM) para reduzir o volume de tráfego e a latência de comunicação em ambientes sem fio usando protocolos otimizados. Motivação: é protocolo muito pouco eficiente. Browser WE Client Side Intercept (CSI) TCP/IP opt Web Server WE Server Side Intercept (SSI) Client/Interceptor/Server: " CSI faz o papel de um proxy Web server para o Browser " SSI faz o papel de browser para o Web Server (reconstrói o stream ) " CSI-SSI interagem usando um otimizado (códigos em vez de ASCII) e implementam todas as otimizações Markus Endler, alterado por Alfredo Goldman 19 WebExpress Principais otimizações: " Caching: o CSI e SSI cacheiam objetos gráficos e HTML " Atualizações (para páginas dinâmicas)! Em vez de retransmitir toda a página, CSI e SSI mantém em seus caches uma página base e para cada consulta SSI identifica as diferenças com relação à página base, e envia somente a diferença.! Ao receber a diferença, CSI mescla esta com a página base " Redução de Conexões:! CSI e SSI mantém aberta uma única conexão TCP e multiplexam todas as interações nesta única conexão " Redução de Header:! original é stateless: cada requisição precisa especificar todas as características do browser.! No WebExpress: na 1a. Conexão o CSI envia uma única vez estas caracteristicas, que ficam armazenadas no SSI durante o período da conexão (SSI inclui as mesmas ao interagir com o Servidor) Markus Endler, alterado por Alfredo Goldman 20 Mowgli Mowgli[Kojo94]: Middleware para acesso otimizado à Web baseado na arquitetura Cliente//Servidor é o gateway que converte a pilha de protocolos TCP/IP para o protocolo MDCS (orientado a conexão) para wireless browser Agent MDCS Wireless Inft Mowgli MDCS Wireless Inft MobileIP Netw Inft Markus Endler, alterado por Alfredo Goldman 21 TCP ERB Server TCP MobileIP Netw Inft Princípios Básicos A maioria dos sistemas têm: " interceptação e redirecionamento de chamadas " protocolos otimizados para rede sem fio, objetivando! reduzir mensagens desnecessárias! reduzir o tamanho das mensagens (codificar, compressão/redução de header)! transmitir em blocos (batch)! transmitir somente as alterações com relação a dados cacheados " Escolha entre diferentes algoritmos de compactação de dados e diferentes graus de fidelidade " Monitoramento do enlace: latência, taxa de transmissão, taxa de erro, etc. # Percepção de mudanças no contexto " Planejamento das rotas ou pre-alocação de recursos ao longo da rota Markus Endler, alterado por Alfredo Goldman 22 Middleware Sensível ao Contexto Função de Monitoramento: " definição da frequência de polling e forma da avaliação dos dados " para notificação: definição dos tipos de eventos e dos métodos tratadores ( upcall ); " tentar separar monitoramento e notificação " deve ser possível criar um canal de notificação para cada aspecto (tipo de evento) " o conjunto de tipos de eventos deve ser extensível, dando maior flexibilidade para a programação de context awareness (e permitindo adequação a novas tecnologias) Markus Endler, alterado por Alfredo Goldman 23 Middleware Sensível ao Contexto " Em alguns casos é necessário identificar eventos compostos de vários eventos primitivos Exemplo: baixa_taxa_utilização_cpu muitos_processos trashing " deve-se definir uma política de entrega de eventos para cada canal de notificação Exemplo: Considere o evento memory low! entrega somente quando total de memória requisitada por todos os processos esteja próxima à mem. física existente! processos devem ser notificados em ordem decrescente de mem. Requisitada! algumas aplicações (com imagem de tamanho fixo) não precisam ser notificadas [Welling&Badrinath98] criaram um framework baseado em canais de eventos e classes de políticas de entrega Markus Endler, alterado por Alfredo Goldman 24 4

5 Algo mais recente " Padrão de acesso:! Eventual ok! Viral nem sempre ok! P2P a infraestrutura já existe " O que queremos?! Information at your fingertips anywhere, anytime Próximas 2 décadas " Alguns cenários:! Criança desaparecida! Grandes desastres! Comunicação P2P! Viral stuff Markus Endler, alterado por Alfredo Goldman 25 Markus Endler, alterado por Alfredo Goldman 26 Explorar mais Leitura recomendada " Sensores do celular! Acelerômetro, Câmera, etc " Apenas dois níveis é pouco! Máquina e nuvem! Cloudlet vem ganhando força! $ Nos hot-spots $ Data center in a box $ Resolve localidade e latência " Mobile computing: the next decade " Author: Mahadev Satyanarayanan Carnegie Mellon University " ACM SIGMOBILE, 2011 Markus Endler, alterado por Alfredo Goldman 27 Markus Endler, alterado por Alfredo Goldman 28 5