Sistema Distribuidos- Aula2

5/26/2018 Sistema Distribuidos- Aula2

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Sistema Distribuido

Prof: Carlos Alberto Pereira Costa

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Sistema Distribuido

Modelos de SistemasSistemas distribudos devem ser projetados para funcionar

face a limitaes de ambiente, dificuldades e ameaas

Variao nos modos de uso

Ambientes heterogneos Problemas internos

Ameaas externas

Sistemas distribudos compartilham propriedadesfundamentais que induzem a problemas de projeto comuns

Necessidade: projetar sistemas de acordo com modelos

que descrevem importantes aspectos de SDs de forma

abstrata, simplificada e consistente.


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Modelos de SistemasModelos Fsicos Forma mais explcita de descrio dos sistemas

Modela o sistema em termos de

Composio de Hardware: computadores e outros

dispositivos Conexes de rede entre seus componentes de hardware

Modelos Arquiteturais

Modela o sistema a partir das tarefas executadas por

seus componentesModelos Fundamentais

Perspectiva abstrata de aspectos individuais

Modelos de falha, de segurana e de interao


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Modelos Fsicos

Representao dos elementos de hardware de um sistema

Distribudo

Abstrai detalhes especficos de computadores e tecnologiade rede empregada

Geraes

Sistemas distribudos primordias Sistemas distribudos de larga escala

Sistemas distribudos contemporneos


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Modelos Fsicos

Sistemas Distribudos Primordias

Nasceram no final dos anos 1970 e incio dos anos 1980

Motivao: surgimento das LANs

Basicamente de 10 a 100 ns interconectados em redes locais

Conectividade limitada a Internet

Poucos servios, tais como: impressoras compartilhadas,

servidor de arquivos, e-mail e FTPSistemas individuais eram bastante homogneos e abertura

no era uma meta a ser perseguida

Qualidade de servio em estagios iniciais


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Modelos Fsicos

Sistemas Distribudos de Larga Escala

Surgiram no incio dos anos 1990

Motivao: resposta ao crescimento dramtico da InternetObs: a ttulo de exemplo o Google foi lanado em 1996

Sua infra-estrutura consiste de um conjunto extensvel de ns

interconctados por uma rede de redes

Rede de redes = INTERNETOfertam servios globais


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Alta heterogeneidade em termos de:

Redes

Sistemas Operacionais

Arquitetura de Computadores

Linguagens e Tecnologias

Crescimento de padres abertos e adoo de middleware(CORBA, WebServices)

Propriedades de qualidade de servio fim-a-fim em escala

global

Modelos Fsicos

Sistemas Distribudos de Larga Escala


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Modelos FsicosSistemas Distribudos Contemporneos

Ns/componenetes dos modelos anteriores (primordiais e

larga escala)

Tipicamete desktops Relativamente estticos

Discretos

Autnomos

Tendncias atuais que classificam os sistemas distribudos

contemporneos

Computao mvel

Ubiquidade e Computaco Pervasiva

Computao nas Nuvens e Arquiteturas em Cluster


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Computao mvel

Ns como laptops, smartphones, outros dispositivos

Movem-se entre sistemas distribudos (redes) Necessidade de servios de descoberta e interao

espontnea

Ubiquidade e Computaco Pervasiva

De ns discretos a computadores embutidos em diversosobjetos(mquinas de lavar, geladeiras, automveis,

cmeras digitais...)

Computao nas Nuvens e Arquiteturas em Cluster

De ns autnomos para pools de ns que provm

recursos na Web (iCloud, Google Apps, Amazon WS etc)


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Arquitetura fsica com significante aumento de

heterogeneidade ( > SD de Larga Escala)

Dos pequenos dispositivos embutidos aos complexos

recursos em Grid

Tecnologias de rede variadas

Vasta gama de aplicativos e servios

Sistemas com muitos milhares de ns


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Modelos FsicosUltra Larga Escala

www.sei.cmu.edu - Pesquisa discute o surgimento de sistemas

distribudos contemporneos como sendo de Ultra Larga Escala

Relao semntica com a Internet: rede de redesDefinio: sistemas complexos compostos de uma srie de

subpartes que so por si s sistemas distribudos, atuando em

conjunto para uma tarefa em particular

Ex: Sistema de gerenciamento ambiental para deteco de

inundaes

Ex2: Previso do comportamento da Economia (Sistemas

Complexos Adaptativos)


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Modelos Fsicos

Sistemas Distribudos Contemporneos


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Modelos ArquiteturaisDescrio da estrutura de um sistema em termos de seus

componentes especficos

Objetivos de modelar a arquitetura de um sistema: garantir a

eficincia, gerenciamento, adaptabilidade e relao custo x

benefcio

Relao com arquitetura de construes: clssico, gtico,

moderno, barroco)

Modelos arquiteturais descrevem o estilo arquitetnico dossistemas distribudos


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Modelos ArquiteturaisQuestes-chave

Que entidades se comunicam em sistemas distribudos?

Como se comunicam? Qual o paradigma de comunicao?

Quais so seus papis e responsabilidades?

Onde fica sua localizao na infra-estrutura fsica?


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Modelos ArquiteturaisEntidades

Perspectiva do Sistema

Ns

Processos Threads

Perspectiva de Programao

Componentes Servios Web


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Paradigmas de Comunicao

Como as entidades se comunicam?

Comunicao Inter-processos

Programao com soquetes (sockets), comunicao

multicasting etc

Invocao Remota

Protocolo Pedido-Resposta

Chamada Remota de Procedimento (RPC)

Invocao Remota de Mtodo (RMI)Comunicao Indireta

Memria Distribuda

Produtor/Consumidor

Filas de Mensagens Espa o de Tuplas


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Modelos ArquiteturaisPapis e ReponsabilidadesQuais os papis e responsabilidades das entidades?

Cliente/Servidor a arquitetura historicamente mais

importante e atualmente mais utilizada

Processos clientes interagem com processos servidores

individuais requisitando recursos (dados, informaes,

operaes etc)

Cliente e servidor encontram-se em hosts diferentes

Servidores podem, por sua vez, ser clientes de outros

servidores


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Papis e ReponsabilidadesArquitetura Cliente/Servidor


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Papis e ReponsabilidadesArquitetura Cliente/Servidor


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Modelos ArquiteturaisPapis e ReponsabilidadesArquitetura Peer-to-Peer

Todos os processos executam tarefas semelhantes

Interagem cooperativamente como pares

No h distino entre clientes e servidores

Alta escalabilidade

Exemplos: Napster e BitTorrent


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Modelos ArquiteturaisPapis e Reponsabilidades

Arquitetura Peer-to-Peer


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Modelos ArquiteturaisLocalizao

Como entidades so mapeadas (onde se localizam) na

infraestrutura fsica distribuda?

Mapeamento de servios em mltiplos servidores

Cache

Cdigo Mvel

Agentes Mveis


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Padres ArquiteturaisAbordagem em Camadas

Particiona um sistema complexo em subcamadas que utilizam

servios da camada inferior e oferecem servios para a camada

superior (abstrao parecida com as camadas dos modelo OSI

e TCP/IP)


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Padres Arquiteturais

Arquitetura em Duas Camadas


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Padres Arquiteturais

Arquitetura em Trs Camadas


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MiddlewareDefinies

Camada de software que provm uma abstrao ao

programador

Mascara a heterogeneidade do sistema distribudo

Rede

Software

Sistemas Operacionais Tecnologia

Linguagem de Programao

Modelo computacional uniforme


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Middleware


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Modelos FundamentaisObjetivo: foco apenas nas entidades e caractersticas

essenciais, isolando de detalhes como hardware ou rede,

facilita o entendimento do sistema

Modelo de Interao A comunicao ocorre pela troca de mensagens entre

processos

Reflette as noes de tempo, durao das mensagens etc

Modelo de Falhas Define e classifica falhas de hardware, software ou rede

Modelo de Segurana

Define e classifica formas de ataque, com o intuito de

evitar ou tolerar ameaas


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Modelos Fundamentais

Modelo de Interao

Sistemas distribudos so compostos de mltiplos processos

comunicando-se entre si

O comportamento e o estado das operaes de sistema

podem ser vistos como um algoritmo distribudo

Mensagens so transmitidas para troca de dados e

coordenao da atividade/operao

Fatores importantes da interao em SDs

Performance limitada

Inexiste noo global de tempo (relgios e eventos)


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Modelo de InteraoPerformance dos Canais deComunicaoLatncia

Tempo decorrido entre o incio da transmisso de uma

mensagem por um processo e o incio da recepo por outro

Largura de Banda

Quantidade total de informao que pode ser transmitida

em um dado tempo

Instabilidade

Variao na entrega de uma srie de mensagens.

Importante para transmisso de vdeo e udio


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Modelo de InteraoRelgios e Eventos

Inexiste uma noo global de tempo. Cada computador tem

seu relgio interno, usado por seus processos locais

Problema: dois processos em diferentes mquinas precisam

associar um timestamp nico

Clock Drift Raterelgios com tempo idntido em sistemas

distribudos podem variar significativamente

Necessrio abordagens de correo de tempo nos relgios

dos computadores

Abordagens: sistemas distribudos sncronos e assncronos


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Sistema Distribuido


Modelo de InteraoRelgios e Eventos


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Modelos de Falha

Define as formas em que falhas podem ocorrer em

processos e canais de comunicao

Taxonomia para classificao das Falhas

Omisso

Arbitrrias

Temporais


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Falhas por Omisso

Ocorrem quando um processo ou canal de comunicao no

realiza uma ao/operao esperada

Falha do Processo: travamento

Deteco de falhas por timeout. Funciona sempre?

Detectvel em alguns casos apenas em SDs sncronos

Falha do Canal de Comunicao: descarte de mensagens

Processo penvia mensagem m para processo q

Buffers de entrada e sada falham ao enviar, transportar

ou receber a mensagem

Motivos: erro de rede ou falta de espao no buffer


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Falhas por OmissoDescarte de Mensagens


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Falhas Temporais

Tempo relativamente importante para sistemas multimdia

Sistemas distribudos de tempo real so projetados para

garantir operaes em um dado tempo

Resposta muito lenta em sistemas assncronos pode no

ser falha temporal

Aplicveis em sistemas distribudos sncronos

So estipulados limites de tempo para:

Execuo de tarefas

Entrega de mensagens


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