Metas de um Sistema Distribuído

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1 Metas de um Sistema Distribuído 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 as metas a serem atingidas na construção de um Sistemas Distribuídos. A meta básica de um sistema distribuído é prover acesso a recursos de forma transparente, no entanto vamos aprofundar de que forma isto pode ser realizado. Serão abordados aqui as metas: Abertura, Transparência e Escalabilidade.

3 Plano de Aula Metas de um Sistema Distribuído Introdução Acesso a recursos Transparência de distribuíção Abertura Escalabilidade

4 Introdução Vamos discutir aqui quatro metas importantes que devem ser cumpridas na construção de um Sistema Distribuído; Um Sistema Distribuído deve oferecer fácil acesso aos seus recursos; deve ocultar razoavelmente bem o fato de que seus recursos são distribuídos por uma rede; deve ser aberto e deve ser expandido.

5 Acesso a Recursos A principal meta de um sistema distribuído é facilitar aos usuários, e às aplicações, o acesso a recursos remotos e seu compartilhamento de maneira controlada e eficiente; Exemplos típicos de recursos: impressoras, computadores, facilidades de armazenamento, dados, páginas web, etc. Há muitas razões para querer compartilhar recursos, e uma razão óbvia é a economia; Há recursos muito caros no ambiente distribuído, como supercomputadores, sistemas de armazenamento de alto desempenho, etc.

6 Acesso a Recursos Conectar usuários e recursos também facilita a colaboração e a troca de informações, o que é claramente ilustrado pelo sucesso da Internet; Groupware: grupos de pessoas muito dispersas geograficamente, trabalhando juntas, usando softwares de edição colaborativa, teleconferência e assim por diante. Contudo, a medida que a conectividade e o compartilhamento crescem, a segurança se torna cada vez mais importante. Temos ainda pouca proteção contra bisbilhotice e intrusão na comunicação; esperamos que os servidores sejam confiáveis; rastreamento da comunicação para montar um perfil de preferências de um usuário específico, etc.

7 Transparência da Distribuição Uma meta importante de um sistema distribuído é ocultar o fato de que seus processos e recursos estão fisicamente distribuídos por vários computadores; Um sistema distribuído que é capaz de se apresentar a usuários e aplicações como se fosse apenas um único sistema de computador é denominado transparente;

8 Transparência da Distribuição Uma das principais necessidades dos Sistemas Distribuídos é tornar o ambiente de rede invisível provendo a visão de um ambiente único para o usuário; A transparência é definida como sendo a ocultação, para um usuário final ou para um programador de aplicativos, da separação dos componentes em um sistema distribuído de modo que o sistema seja percebido como um todo, em vez de uma coleção de componentes independentes.

9 Transparência da Distribuição A ANSA e o RM-ODP definem 8 formas de transparência. Falta uma, Escalabilidade veremos ela de forma individual, não somente a transparência!!!

10 Grau de Transparência Embora a transparência de distribuição seja geralmente considerada preferível para qualquer sistema distribuído, há situações em que tentar ocultar completamente dos usuários todos os aspectos da distribuição não é uma boa ideia. Transparência x Desempenho do Sistema Difícil mascarar a falha de um servidor (morto ou extremamente lento / buscar novos servidores, etc) Garantir que várias réplicas estejam em estado consistente (uma pequena alteração deve ser propagada a todos as cópias) A mudança da noção de localização e percepção de contexto com o surgimento dos dispositivos móveis.

11 Transparência da Distribuição Como funciona o YouTube? Como funciona o DropBox? Falhas do Serviço da Google e DropBox

12 Abertura Um sistema distribuído aberto é um sistema que oferece serviços de acordo com regras padronizadas que descrevem a sintaxe e a semântica desses serviços; Por exemplo, em Redes de Computadores há regras que definem o formato, o conteúdo e o significado das mensagens enviadas e recebidas (Protocolos); Em sistemas distribuídos, os serviços são especificados por meio de interfaces, que costumam ser descritas em uma Linguagem de Definição de Interfaces (IDL).

13 Abertura Uma IDL especifica com precisão os nomes das funções que estão disponíveis, junto com os tipos de parâmetros, os valores de retorno, as possíveis exceções que podem surgir, etc; Porém a Interface não especifica com precisão o que os serviços fazem. Na prática, tais especificações são sempre dadas de modo informal por meio de linguagem natural; Estes dois pontos destacados anteriormente são quase que exclusivamente na visão de softwares. Mas devemos ter a visão que temos abertura em Hardware também.

14 Abertura Sendo um sistema computacional Aberto, ele poderá ser estendido e reimplementado de várias maneiras; Um Sistemas Distribuído aberto esta relacionado ao grau com que novos serviços podem ser adicionados e disponibilizados para uso por uma variedade de programas clientes; Importante: A especificação e a documentação das principais interfaces de software dos componentes de um sistema estão disponíveis para os desenvolvedores de softwares.

15 Abertura em Sistemas Distribuídos Você já ouviu falar em RFC? Você já ouviu falar em OMG? Os Sistemas Distribuídos projetados a partir de padrões públicos são chamados de sistemas distribuídos abertos, para reforçar o fato de que eles são extensíveis; Eles podem ser ampliados em nível de: hardware (adição de computadores a rede, p.ex); software (adição de novos serviços ou reimplementação dos antigos).

16 Abertura em Sistemas Distribuídos De forma resumida: A Abertura é uma característica que determina se um sistema pode ser estendido de diferentes maneiras; Hardware: Inclusão de dispositivos de fabricantes distintos; Software Módulos de SO Protocolos de Comunicação Recursos compartilhados Imaginem então os vários componentes de hardware e software de variados fabricantes. Como na prática todos estes componentes trabalham?

17 Abertura em Sistemas Distribuídos De forma resumida: Os sistemas abertos são caracterizados pelo fato de suas principais interfaces serem publicadas; Os sistemas distribuídos abertos são baseados na estipulação de um mecanismo de comunicação uniforme e em interfaces publicadas para acesso aos recursos compartilhados; Os sistemas distribuídos abertos podem ser constituídos a partir de hardware e software heterogêneo, possivelmente de diferentes fornecedores. Para que um sistema funcione corretamente, a compatibilidade deve ser cuidadosamente testada e verificada.

18 Abertura em Sistemas Distribuídos IMPORTANTE: PADRONIZAÇÃO!!!!!

19 Escalabilidade em Sistemas Distribuídos Um sistema é descrito escalável se permanece eficiente quando há um aumento significativo no número de recursos e/ou no número de usuários. Controlar o custo dos recursos físicos; Controlar a perda de desempenho; Impedir que os recursos de software se esgotem; Evitar gargalos de desempenho.

20 Técnicas para aplicar a Escalabilidade em SD Ocultar latência de comunicação; Distribuição; Replicação.

21 Técnicas para aplicar a Escalabilidade em SD Ocultar latência de comunicação: A ideia central é simples: evita-se esperar por respostas a requisições remotas (e lentas). Uma requisição a uma máquina remota fica pendente, enquanto esta é liberada para continuar executando trabalhos úteis ao lado requisitante.

22 Técnicas para aplicar a Escalabilidade em SD Ocultar latência de comunicação: Evitar esperar por respostas; fazer outra coisa: Usar comunicação assíncrona; Ter um tratador separado para respostas/solicitações que cheguem; Problema: nem toda aplicação se encaixa nesse modelo.

23 Técnicas para aplicar a Escalabilidade em SD Distribuição: A ideia é distribuir entre vários computadores os serviços e dados. Decompondo os componentes em partes menores, que por sua vez são distribuídas por todo o sistema distribuído. O espaço de nomes do DNS é organizado em hierarquia em uma árvore de domínios, dividida em zonas de superposição em acordo com a figura. Assim, nenhum servidor prestará todos os serviços nem possuirá todos os dados, portanto se um servidor falhar, nem tudo está perdido.

24 Técnicas para aplicar a Escalabilidade em SD Distribuição: Particionar dados e computações entre múltiplas máquinas: Exemplos: Mover computações para os clientes (AJAX); Serviços de distribuição de nomes descentralizados (DNS); Serviços de informação descentralizados (WWW)

25 Técnicas para aplicar a Escalabilidade em SD Replicação/caching: Aumenta a disponibilidade dos serviços e melhora o balanceamento de carga no sistema, resultando na melhoria do desempenho ; Caching é uma forma de replicação geralmente controlada pelo cliente. A existência de várias cópias pode levar a problemas de consistência; Se for necessário ter garantias fortes de consistência tem de se atualizar as cópias imediatamente.

26 Técnicas para aplicar a Escalabilidade em SD Replicação/caching: Fazer cópias de dados em máquinas distintas: Servidores de arquivos e bancos de dados replicados; Sites Web espelhados; Caches Web (em navegadores e proxies [HTTP caching proxy]); Cache de arquivos (no servidor e no cliente);

27 Técnicas para aplicar a Escalabilidade em SD Aplicar técnicas de escalabilidade é relativamente fácil, exceto por: A existência de múltiplas cópias (por exemplo, caches replicados) pode levar a inconsistências: alteração de uma cópia a faz distinta das demais; Manter cópias sempre consistentes de maneira geral requer sincronização global para cada modificação; Sincronização global dificulta escalabilidade. Observação Se podemos tolerar inconsistências, podemos reduzir a necessidade de sincronização global, mas tolerar inconsistências é dependente da aplicação.

28 Dúvidas Página do Professor Mauro:

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