Sistema Distribuidos- Aula2

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Texto

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Prof: Carlos Alberto Pereira Costa Prof: Carlos Alberto Pereira Costa Email:carlos.costa83@yahoo.com.br Email:carlos.costa83@yahoo.com.br

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Modelos de Sistemas

Modelos de Sistemas

Sistemas distribuídos devem ser projetados para fSistemas distribuídos devem ser projetados para funcionaruncionar

face a limitações de ambiente, dificuldades e ameaças face a limitações de ambiente, dificuldades e ameaças

 Variação nos modos de usoVariação nos modos de uso 

  Ambientes heterogêneos Ambientes heterogêneos 

 Problemas internosProblemas internos 

  Ameaças externas Ameaças externas 

Sistemas distribuídos compartilham propriedadesSistemas distribuídos compartilham propriedades

fundamentais que induzem a problemas de projeto comuns fundamentais que induzem a problemas de projeto comuns

 Necessidade: projetar sistemas de acordo Necessidade: projetar sistemas de acordo com modeloscom modelos

que

que descrevem importantes aspectos de SD‟s de formadescrevem importantes aspectos de SD‟s de forma abstrata, simplificada e consistente.

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Modelos de Sistemas

Modelos de Sistemas

Modelos Físicos

Modelos Físicos

 Forma mais explícita de descrição dos sistemasForma mais explícita de descrição dos sistemas 

 Modela o sistema em termos deModela o sistema em termos de 

 Composição de Hardware: computadores e outrosComposição de Hardware: computadores e outros

dispositivos

dispositivos

 Conexões de rede entre seus componentes de hardwareConexões de rede entre seus componentes de hardware

Modelos Arquiteturais

Modelos Arquiteturais

 Modela o sistema a partir das tarefas executadas porModela o sistema a partir das tarefas executadas por

seus componentes

seus componentes

Modelos Fundamentais Modelos Fundamentais

 Perspectiva abstrata de aspectos Perspectiva abstrata de aspectos individuaindividuaisis 

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Modelos Físicos

Modelos Físicos

Representação dos elementos de hardware de um sistemaRepresentação dos elementos de hardware de um sistema

Distribuído

Distribuído

 Abstrai detalh Abstrai detalhes específicos de computadorees específicos de computadores e tecnologias e tecnologia

de rede empregada

de rede empregada

GeraçõesGerações 

 Sistemas distribuídos primordiasSistemas distribuídos primordias 

 Sistemas distribuídos de larga escalaSistemas distribuídos de larga escala 

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Modelos Físicos

Modelos Físicos

Sistemas Distribuídos Primordias

Sistemas Distribuídos Primordias

Nasceram no final dos anos 1970 e início dos Nasceram no final dos anos 1970 e início dos anos 1980anos 1980 

Motivação: surgimento das LAN‟sMotivação: surgimento das LAN‟s 

Basicamente de 10 a 100 nós interconectados em redes locaisBasicamente de 10 a 100 nós interconectados em redes locais 

ConectividadConectividade limitada a e limitada a InternetInternet 

Poucos serviços, tais como: impressoras Poucos serviços, tais como: impressoras compartilhadacompartilhadas,s, 

servidor de arquivos, e-mail e FTPservidor de arquivos, e-mail e FTP 

Sistemas individuaiSistemas individuais s eram bastante homogêneos e aberturaeram bastante homogêneos e abertura

não era uma meta a ser perseguida não era uma meta a ser perseguida

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Modelos Físicos

Sistemas Distribuídos de Larga Escala

Surgiram no início dos anos 1990

Motivação: resposta ao crescimento dramático da Internet Obs: a título de exemplo o Google foi lançado em 1996

Sua infra-estrutura consiste de um conjunto extensível de nós interconctados por uma rede de redes

Rede de redes = INTERNET Ofertam serviços globais

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 Alta heterogeneidade em termos de:  Redes

 Sistemas Operacionais

  Arquitetura de Computadores  Linguagens e Tecnologias

Crescimento de padrões abertos e adoção de middleware

(CORBA, WebServices…)

Propriedades de qualidade de serviço fim-a-fim em escala

global

Modelos

Físicos

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Modelos Físicos

Sistemas Distribuídos Contemporâneos

Nós/componenetes dos modelos anteriores (primordiais e

larga escala)

 Tipicamete desktops

 Relativamente estáticos  Discretos

  Autônomos

Tendências atuais que classificam os sistemas distribuídos

contemporâneos

 Computação móvel

 Ubiquidade e Computacão Pervasiva

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Modelos Físicos

Sistemas Distribuídos Contemporâneos

Computação móvel

 Nós como laptops, smartphones, outros dispositivos  Movem-se entre sistemas distribuídos (redes)

 Necessidade de serviços de descoberta e interação

espontânea

Ubiquidade e Computacão Pervasiva

 De nós discretos a computadores embutidos em diversos

objetos(máquinas de lavar, geladeiras, automóveis, câmeras digitais...)

Computação nas Nuvens e Arquiteturas em Cluster

 De nós autônomos para “pools” de nós que provém

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Modelos Físicos

Sistemas Distribuídos Contemporâneos

 Arquitetura física 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 serviços Sistemas com muitos milhares de nós

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Modelos Físicos

Ultra Larga Escala

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

distribuídos contemporâneos como sendo de Ultra Larga Escala

Relação semântica com a Internet: rede de redes

Definição: sistemas complexos compostos de uma série de

subpartes que são por si só sistemas distribuídos, atuando em conjunto para uma tarefa em particular

Ex: Sistema de gerenciamento ambiental para detecção de

inundações

Ex2: Previsão do comportamento da Economia (Sistemas

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Modelos Físicos

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Modelos Arquiteturais

Descrição da estrutura de um sistema em termos de seus

componentes específicos

Objetivos de modelar a arquitetura de um sistema: garantir a

eficiência, gerenciamento, adaptabilidade e relação custo x benefício

Relação com arquitetura de construções: clássico, gótico,

moderno, barroco…)

Modelos arquiteturais descrevem o “estilo arquitetônico” dos

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Modelos Arquiteturais

Questões-chave

Que entidades se comunicam em sistemas distribuídos?

Como se comunicam? Qual o paradigma de comunicação?

Quais são seus papéis e responsabilidades?

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Modelos Arquiteturais

Entidades

Perspectiva do Sistema  Nós  Processos  Threads Perspectiva de Programação  Componentes  Serviços Web

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Modelos Arquiteturais

Paradigmas de Comunicação

Como as entidades se comunicam? Comunicação Inter-processos

 Programação com soquetes (sockets), comunicação

multicasting etc

Invocação Remota

 Protocolo Pedido-Resposta

 Chamada Remota de Procedimento (RPC)  Invocação Remota de Método (RMI)

Comunicação Indireta  Memória Distribuída  Produtor/Consumidor  Filas de Mensagens

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Modelos Arquiteturais

Papéis e Reponsabilidades

Quais os papéis e responsabilidades das entidades? Cliente/Servidor é a arquitetura historicamente mais

importante e atualmente mais utilizada

Processos clientes interagem com processos servidores

individuais requisitando recursos (dados, informações, operações etc)

Cliente e servidor encontram-se em hosts diferentes Servidores podem, por sua vez, ser clientes de outros

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Modelos Arquiteturais

Papéis e Reponsabilidades

 Arquitetura Cliente/Servidor

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Modelos Arquiteturais

Papéis e Reponsabilidades

 Arquitetura Cliente/Servidor

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Modelos Arquiteturais

Papéis e Reponsabilidades

 Arquitetura Peer-to-Peer

Todos os processos executam tarefas semelhantes Interagem cooperativamente como pares

Não há distinção entre clientes e servidores  Alta escalabilidade

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Modelos Arquiteturais

Papéis e Reponsabilidades

 Arquitetura Peer-to-Peer

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Modelos Arquiteturais

Localização

Como entidades são mapeadas (onde se localizam) na

infraestrutura física distribuída?

 Mapeamento de serviços em múltiplos servidores  Cache

 Código Móvel   Agentes Móveis

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Padrões Arquiteturais

 Abordagem em Camadas

Particiona um sistema complexo em subcamadas que utilizam

serviços da camada inferior e oferecem serviços para a camada superior (abstração parecida com as camadas dos modelo OSI e TCP/IP)

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Padrões Arquiteturais

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Padrões Arquiteturais

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Middleware

Definições

Camada de software que provém uma abstração ao

programador

Mascara a heterogeneidade do sistema distribuído  Rede

 Software

 Sistemas Operacionais  Tecnologia

 Linguagem de Programação

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Modelos Fundamentais

Objetivo: foco apenas nas entidades e características

essenciais, isolando de detalhes como hardware ou rede, facilita o entendimento do sistema

Modelo de Interação

  A comunicação ocorre pela troca de mensagens entre

processos

 Reflette as noções de tempo, duração das mensagens etc Modelo de Falhas

 Define e classifica falhas de hardware, software ou rede Modelo de Segurança

 Define e classifica formas de ataque, com o intuito de

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Modelos Fundamentais

Modelo de Interação

Sistemas distribuídos são compostos de múltiplos processos

comunicando-se entre si

O comportamento e o estado das operações de sistema

podem ser vistos como um algoritmo distribuído

Mensagens são transmitidas para troca de dados e

coordenação da atividade/operação

Fatores importantes da interação em SD‟s  Performance limitada

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Modelos Fundamentais

Modelo de Interação – Performance dos Canais de

Comunicação

Latência

 Tempo decorrido entre o início da transmissão de uma

mensagem por um processo e o início da recepção por outro

Largura de Banda

 Quantidade total de informação que pode ser transmitida

em um dado tempo

Instabilidade

 Variação na entrega de uma série de mensagens.

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Modelos Fundamentais

Modelo de Interação – Relógios e Eventos

Inexiste uma noção global de tempo. Cada computador tem

seu relógio interno, usado por seus processos locais

Problema: dois processos em diferentes máquinas precisam

associar um timestamp único

Clock Drift Rate – relógios com tempo idêntido em sistemas

distribuídos podem variar significativamente

Necessário abordagens de correção de tempo nos relógios

dos computadores

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Modelos Fundamentais

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Modelos Fundamentais

Modelos de Falha

Define as formas em que falhas podem ocorrer em

processos e canais de comunicação

Taxonomia para classificação das Falhas  Omissão

  Arbitrárias  Temporais

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Modelos Fundamentais

Falhas por Omissão

Ocorrem quando um processo ou canal de comunicação não

realiza uma ação/operação esperada

Falha do Processo: travamento

 Detecção de falhas por timeout. Funciona sempre?

 Detectável em alguns casos apenas em SD‟s síncronos Falha do Canal de Comunicação: descarte de mensagens

 Processo „p‟envia mensagem „m‟ para processo „q‟

 Buffers de entrada e saída falham ao enviar, transportar

ou receber a mensagem

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Modelos Fundamentais

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Modelos Fundamentais

Falhas Temporais

Tempo é relativamente importante para sistemas multimídia Sistemas distribuídos de tempo real são projetados para

garantir operações em um dado tempo

Resposta muito lenta em sistemas assíncronos pode não

ser falha temporal

 Aplicáveis em sistemas distribuídos síncronos São estipulados limites de tempo para:

 Execução de tarefas

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Referências

temas relacionados :