capitulo01 SISTEMAS DISTRIBUIDOS.pdf

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Introdução

Capítulo 1

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Sistemas DistribuídosSistemas Distribuídos

José Pacheco de Almeida PradoJosé Pacheco de Almeida Prado

Sistemas Distribuídos – prof. Pacheco

Conteúdo Programático

� Introdução aos Sistemas Distribuídos

� Arquiteturas de SD

� Processos

� Comuicação

� Sincronização

� Tolerância a Falhas

� Sistemas Distribuídos Baseados em Web e em Objetos

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Bibliografia


Sistemas Distribuídos:Sistemas Distribuídos:

princípios e paradigmasprincípios e paradigmasSegunda Edição

ANDREW S. TANENBAUM

MAARTEN VAN STEEN


Bibliografia


Sistemas Operacionais ModernosSistemas Operacionais ModernosPrimeira Edição

ANDREW S. TANENBAUM

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Definição de Sistema Distribuído(1)

Um Sistema Distribuído (SD) é:

Um conjunto e computadores independentes que se apresenta a seus usuários como um sistema

único e coerente.

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www.top500.org



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Um Sistema Distribuído organizado como um middleware.

O SD oculta as diferenças de hardware e de sistemas operacionais das

aplicações distribuídas. A camada middleware de se estende por várias

máquinas e oferece a mesma interface a cada aplicação.



Metas de projeto


Um Sistema Distribuído deve:

� oferecer fácil acesso a seus recursos � groupware;

�ocultar razoavelmente bem o fato de que os recursos

são distribuídos por uma rede (TransparênciaTransparência);

�ser aberto � Inerface Definition Language (IDL) e

�poder ser expandido (EscalabilidadeEscalabilidade).

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Transparência em um Sistema Distribuído

Diferentes formas de transparência em um sistema distribuído.

Transparência Descrição

AcessoOcultar as diferenças na representação de dados e no modo de acesso a um recurso

Localização Ocultar o lugar em que um recurso está localizado

Migração Ocultar que um recurso pode ser movido para outra localização

RealocaçãoOcultar que um recurso pode ser movido para uma outra localização enquanto em uso

Replicação Ocultar que um recurso é replicado

ConcorrênciaOcultar que um recurso pode ser compartilhado por diversos usuários concorrentes

Falha Ocultar a falha e a recuperação de um recurso

Persistência Ocultar se um recurso (programa) está na memória ou em disco


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Escalabilidade

A escalabilidade pode ser medida segundo três dimensões:

�Escalabilidade de tamanho: é fácil adicionar mais usuários e

recursos no sistema

�Escalabilidade geográfica: usuários e recursos podem estar

distantes entre si

�Escalabilidade administrativa: é fácil de gerenciar, mesmo que

abranja muitas organizações administrativas diferentes

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Problemas na Escalabilidade (1)

Exemplos de limitações na escalabilidade.

Conceito Exemplo

Serviços Centralizados Um único servidor para todos os usuários

Dados Centralizados Uma única lista telefônica

Algoritmos CentralizadosFazer roteamento com base em informações completas


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Problemas na Escalabilidade (2)

Características dos algoritmos descentralizados:

�Nenhuma máquina tem informações completas sobre o

estado do sistemas.

�As máquinas tomam decisões tendo como base somente

informações locais.

�A falha de uma máquina não arruína o algoritmo.

�Não há nenhuma premissa implícita quanto à existência de

um relógio global.

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Técnicas de Escalabilidade(1)


Existem basicamente três técnicas para se ampliar um SD:

� Ocultar latência de comunicação � comunicação comunicação

assíncronaassíncrona;

� Distribuição e

� Replicação.

Técnicas de Escalabilidade (2)

ocultar latência

1.4

A diferença entre deixar:

a) Um servidor ou

b) Um cliente verificar formulários à medida que são preenchidos


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Técnicas de Escalabilidade (3)

distribuição

1.5

Um exemplo de divisão do espaço de nomes do DNS em áreas.


fluit.cd.vu.nl

Sistemas Distribuídos – prof. Pacheco18

Ciladas Quando Desenvolvemos

Sistemas Distribuídos

Premissas falsas que todos adotam ao desenvolver uma aplicação distribuída pela primeira vez:

�A rede é confiável.

�A rede é segura.

�A rede é homogênea.

�A topologia não muda.

�A latência é zero.

�A largura de banda é infinita.

� O custo de transporte é zero.

� Há só um administrador.

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Tipos de Sistemas Distribuídos:

1. Sistemas de Computação Distribuídos � computação de auto desempenho

� Sistemas de Computação de Cluster

� Sistemas de Computação em Grade (Grid)

2. Sistemas de Informação Distribuídos

� Sistemas de Processamento de Transações

� Integração de Aplicações Comerciais (Troca de informações via RPC ou RMI)

3. Sistemas Embutidos Distribuídos Pervasivos (normalmente pequenos sistemas movidos a baterias, móveis & wireless)

� Sistemas Domésticos (ex. Smart phones, PDAs)

� Sistemas Eletrônicos para tratamento de saúde (Monitores de coração, BAN: Body Area Networks)

� Redes de Sensores (Base de Dados distribuídas com conexão wireless)

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Sistemas de Computação de Alto Desempenho


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Sistemas de Computação de Cluster (1)

�Conjunto de estações de trabalho ou PC semelhantes conectados

por meu de um a rede local de alta valocidade, constituindo um

ambiente para super computação;

�Maior homogeneidade (mesmo SO, etc.);

�Baixo custo (tecnologia de prateleira)

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� Exemplo de um sistema de computação em cluster (modelo Beowulff).

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Sistemas de Computação em Grid (1)




�Diferentes dos sistemas baseados em Clusters, os sistemas de

computação em Grid tem um alto grau de heterogeneidades,

diferentes hardwares, Sos, redes, ...

�Usuários e recursos de diferentes organizações são interloigados,

permitindo total colaboração, criando uma Organização Virtual Organização Virtual

(V.O.V.O. = = VirtualVirtual OrganizationOrganization)

�Os membros das V.O. tem total acesso a um conjunto comum de

recursos (por exemplo, os sistemas da policia americana, do FBI e

de outras agencias formam um grid).

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Sistemas de Computaçao em Grid (4)

� Um modelo em camadas para um sistema de computação em Grid.

Grid

Middleware

As aplicações

funcionam em uma

VO e fazem uso do

ambiente do Grid

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Camadas do modelo de Grid Computing:

1. Camada de Coletiva (Collective layer): manipula o acesso a múltiplos recursos, normalmente consiste em serviços para descoberta de recursos, alocação e escalonamento de tarefas.

2. Camada de Conectividade (Connectivity layer): consiste em protocolos de comunicação para suportar transações da grade que abranjam a utilização de múltiplos recursos.

3. Camada de Recurso (Resource layer): gerencia um único recurso, como criar um processo ou ler um dado.

4. Camada Base (Fabric layer): fornece interfaces para recursos locais em um site específico.

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Sistemas para Processamento de Transações (1)

� Exemplos de primitivas para transações.

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� Propriedades características das transações:

• Atômicas: para o mundo exterior, a transação acontece como se fosse indivisível.

• Consistentes: a transação não viloa as invariantes do sistema.

• Isoladas: transações interferem umas com as outras.

• Duráveis : uma vez terminada uma transação as alterações são permanentes.

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� Transações aninhadas.

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� O papel do monitor TP (processamento de transações) em um SD.

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Integração de Aplicações Comerciais (1)

� Middleware como um facilitador de comunicação em integração de aplicações empresariais.

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Integração de Aplicações Comerciais (2)

� Vários pacotes de middleware e protocolos de comunicação são usados para dar suporte as aplicações comerciais, entre eles:

• CORBA (Common Object Request Broker Architecture)

• DCOM (Distributed Component Object Management)

• RPC (Remote Procedure Call)

• RMI (Remote Method Invocation)

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Sistemas Embarcados Distribuídos

� Requisitos para aplicações embarcadas:

• Adotar mudanças contextuais (significa que um dispositivo deve estar ciente do fato de seu ambiente pode mudar o tempo todo).

• Incentivar composição ad hoc (usos diferentes para usuários diferentes, por exemplo os PDA podem ter diferentes usos).

• Reconhecer compartilhamento como padrão (isso requer meios para ler, armazenar gerenciar e compartilhar informações com facilidade).

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Sistema Eletrônico para Tratamento (pessoal) de

Saúde (1)

� Questões inirentes a aplicação:

• Onde e como os dados monitorados deverão ser armazenados?

• Como podemos evitar a perda de dados cruciais?

• Qual é a infra-estrutura necessária para gerar e transmitir sinais de alerta?

• Como os médicos podem dar retorno on-line?

• Como pode ser alcançada a extrema robustez do sistema de monitoração?

• Quais são as questões de segurança e como as políticas adequadas podem ser impostas?

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Sistema Eletrônico para Tratamento de Saúde (2)

� Monitoração de uma pessoa em um sistema eletrônico de tratamento de saúde utilizando(a) um hub local ou(b) uma conexão contínua sem fio.

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Redes de Sensores



Redes de Sensores (1)

� Questões referentes a redes de sensores:

• Como montar (dinamicamente) um árvore eficiente

em uma rede de sensores?

• Como ocorre a agregação de resultados? Ela pode

ser controlada?

• O que acontece quando os enlaces falham?

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Redes de Sensores




� Organizando um banco de dados de redes de sensores e, ao mesmo tempo, armazenando e processando dados (a) somente no site do operador …

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� Organizando um banco de dados de redes de sensores e, ao mesmo tempo, armazenando e processando dados .... ou (b) somente nos sensores.

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