Componentes em Esquema de Tolerância a Faltas Adaptativa

Componentes em Esquema de

Tolerância a Faltas Adaptativa

Grupo de Pesquisa – Área de Informática

Tolerância a Faltas Adaptativa

Prof. Dr. Fábio Favarim favarim@utfpr.edu.br

Roteiro da Apresentação

• Introdução

• Tolerância a Faltas (TF)

– Tolerância a Faltas Adaptativa (TFA)

• Componentes de Software

• Componentes de Software

• Modelo TFA-CCM

Introdução

• Sistemas operam em ambientes dinâmicos - Internet • Aplicações distribuídas com requisitos de tolerância a

faltas são difíceis de serem construídas e mantidas • Tecnologia de componentes sendo utilizada em

tecnologias de middleware • Objetivos:

• Objetivos:

– Desenvolver um modelo de tolerância a faltas adaptativa fundamentado na tecnologia de componentes

• Explorar tecnologias de componentes em middleware • Aplicar técnicas de qualidade de serviço (QoS)

• Estudar técnicas de tolerância a faltas adaptativa

• A capacidade do sistema oferecer os serviços prestados mesmo na ocorrência de falhas parciais

• Redundância de hardware e replicação dos

serviços

• Uso de técnicas de replicação

Tolerância a Faltas

• Uso de técnicas de replicação

– Aumentam a disponibilidade dos recursos

– Na escolha de uma técnica deve ser considerado:

• A classe de falhas que se deseja tolerar • Características do sistema distribuído

• TF clássica não é adequada
alocação de recursos para o pior caso

Tolerância a Faltas Adaptativa

• Uso de políticas dinâmicas
faz melhor uso dos recursos disponíveis, aloca somente os recursos necessários

• Software adaptativo
modifica seu

comportamento baseado nas mudanças do seu comportamento baseado nas mudanças do seu ambiente computacional.

• TFA= permite um sistema manter e melhorar a confiabilidade do sistema através da adaptação.

Componentes de Software

• Unidade de composição de software • Fronteiras bem definidas (interfaces)

• Executam uma atividade bem definida no sistema • Podem ser disponibilizados de forma independente • Sujeito a composição por terceiros

• Sujeito a composição por terceiros

• Configurados de acordo com a necessidade do usuário

• Mesma idéia da indústria trazida para a produção de software

Por que componentes?

• Reutilização de componentes

• Programação através de composição ao invés do desenvolvimento

• Uso de COTS (

Componet Off-The-Shelf

redução do tempo de desenvolvimento redução do tempo de desenvolvimento • Redução do custo de desenvolvimento • Aumento da qualidade dos sistemas • Manutenção simplificada

• CCM (OMG), Enterprise JavaBeans (Sun), .NET

(Microsoft)

Componente CORBA

Interação entre Componentes

– Facetas com receptáculos

TFA-CCM

• TFA-CCM –

Tolerância a Faltas Adaptativa baseada

no Modelo de Componentes

• Visa dar suporte de tolerância a faltas para aplicações baseadas em componentes CORBA • Apresenta soluções que integram requisitos de

QoS que guiam a configuração do serviços QoS que guiam a configuração do serviços replicados

• Consiste de um conjunto de componentes que juntos oferecem TFA para aplicações distribuídas • Esses componentes tem mecanismos capazes de

reconhecer a necessidade de reconfiguração e efetivação de mudanças no sistema.

Visão Geral

Conector

• Todo acesso a um componente replicado é feito através do conector

• Manipular as requisições dos clientes e reencaminha para as réplicas do servidor

• Fornecer uma maneira transparente de reconfigurar a aplicação.

Conector

a aplicação.

• Usa a faceta fwd do coordenador de replicação

para reencaminhar a requisição

Sítio2 (primário)

Sítio1 Sítio2 (primário)

Sítio1

Cliente Conector _{de Replicação}Coordenador Servidor

Coordenador de Replicação

• Implementa os protocolos de coordenação das técnicas de replicação.

• Trocam informações de modo a manter a consistência das réplicas.

• Troca do coordenador = troca da técnica de replicação

• Técnicas

– Nenhuma – Passiva

– Semi-Ativa

• Usa invocação dinâmica para fazer as invocações dos métodos no componente replicado.

Coordenador de Replicação

Sítio1

Cliente

Conector

• A troca da técnica de replicação ou a troca do primário é transparente para o cliente

• Sem Replicação Sítio2 (primário) Coordenador de Replicação Servidor (primário) state Coordenador de Replicação sync fwd

Coordenador de Replicação

Gerenciador de QoS

• Definir os requisitos de QoS relacionados a TF

• Os requisitos são especificados em níveis de QoS • Devido a mudanças no sistema pode ocorrer a

transição entre níveis.

• Níveis de QoS + transições = máquina de estados

Baixo * Médio _Alto Replicação passiva 3 réplicas Timeout 100ms Checkpoint 250ms Replicação semi-ativa 5 réplicas Timeout 50ms Sem replicação Timeout 100ms 1 falha _{2 falhas em 10s}

Sem falhas em 10s _{Sem falhas em 30s}

1 falha

GTFA

• GTFA
Gerenciador de Tolerância a Faltas Adaptativa

• Responsável por escolher uma configuração e

efetuar as ações necessárias de modo a atender o nível de QoS selecionado

• Essas ações envolvem a implantação de novos • Essas ações envolvem a implantação de novos

componentes e a interconexão entre eles
ferramenta de implantação

• As ações são ativadas por dados de monitoramento (agentes de DF) comparados com os requisitos do usuário

GTFA

• Mantém uma tabela com a visão global do sistema • A falha no GTFA pode comprometer o sistema

• O seu estado é armazenado em meio persistente. • Fornecer informações de status ao gerenciador

QoS (usa faceta status do Gerenciador de QoS) QoS (usa faceta status do Gerenciador de QoS)

• Na ausência dessas informações o Gerenciador de QoS suspeita da falha do GTFA e então pode

Agentes de Detecção de Falhas

• Detectar falhas nos componentes replicados e nos coordenadores de replicação

• Tem como premissas faltas de

crash

• A comunicação é assumida como confiável, tomando como base as propriedades do protocolo IIOP.

como base as propriedades do protocolo IIOP. • Uso do suporte de exceções do CORBA para

detectar se o alvo de uma invocação está respondendo.

Sítio2

Agentes de Detecção de Falhas

• Dois níveis de detecção:

– Nível de host – Nível de componente

Sítio2 Sítio4 Agente de DF alive GTFA QoS está vivo? Agente de DF

alive está vivo?

Coordenador de Replicação Servidor state sync fwd está vivo?

Resultados

• Tempo de resposta (média 1000 execuções)

TFA-CCM sem replicação Sem usar o TFA-CCM TFA-CCM c/replicação passiva TFA-CCM c/replicação semi-ativa

• Tempo médio p/implantar uma nova configuração* em outro sítio
320ms

• Tempo médio p/trocar de coordenador*
250ms • Redefinição líder
semi-ativa < passiva

Conclusões

• Nenhum trabalho semelhante encontrado

• Exploração de algumas das possibilidades da tecnologia de componentes em tecnologias middleware.

• TFA-CCM: Adição rápida e eficiente de TF. • TFA-CCM: Adição rápida e eficiente de TF.

• Flexibilidade: a troca da técnica de replicação resulta em apenas trocar o coordenador.

• Testes realizados
viabilidade mesmo com o aumento do custo de desempenho

Perguntas???