Tipos de Sistemas Distribuídos
(Cluster, Grid, Informação e Pervasivos)
Mauro Lopes Carvalho Silva
Professor EBTT
DAI – Departamento de Informática Campus Monte Castelo
Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Maranhão
Objetivos
• Nesta aula iremos apresentar os tipos de Sistemas
Distribuídos. Serão abordadas as três categorias:
Sistemas de Computação Distribuída, Sistemas de
Informação Distribuída e Sistemas Distribuídos
Pervasivos
(Embutidos).
Ao
final
desta
apresentação o aluno poderá entender e discutir
sobre os variados tipos de sistemas distribuídos
encontrados no dia a dia.
• Introdução
– A bibliografia geralmente segmenta os tipos de
Sistemas Distribuídos em três categorias:
• Sistemas de Computação Distribuída
o Sistemas distribuídos configurados para Computação de Alta Performance/Alto Desempenho;
• Sistemas de Informação Distribuída
o A grande quantidade de sistemas distribuídos atuais são formas de sistemas de informação tradicionais, que agora integram sistemas legados/web/desktop/mobile;
• Sistemas Distribuídos Pervarsivos (Embutidos)
o Emergentes da próxima geração de sistemas distribuídos nos quais nós são pequenos, móvel, e muitas vezes
Tipos de Sistemas Distribuídos
• Introdução
– Sistemas de Computação Distribuída:
• Cluster (agrupamento) Computing
o Essencialmente um grupo de computadores pessoais conectados através de uma LAN de alta velocidade:
✓ Homogêneo: o mesmo sistema operacional, hardware quase idêntico
✓ Único nó gestão;
• Grid Computing
o a heterogeneidade é mais aparente já que nenhuma premissa é adotada em relação a:
✓ hardware, sistemas operacionais, redes, domínios, administrativos, políticas de segurança,etc.
Sistema de Computação: Cluster
• Um
cluster
é um conjunto de computadores
independentes conectados por rede que formam
um sistema único através do uso de software.
– Um
cluster
, ou
aglomerado de computadores
, é formado por
um conjunto de computadores, que utiliza um tipo especial
de software que provê um ambiente distribuído;
– Muitas vezes é construído a partir de computadores
convencionais
(
personal computers
)
, os quais são ligados em
rede e comunicam-se através do sistema, trabalhando como
se fossem uma única máquina de grande porte;
– Há diversos tipos de
cluster
. Um tipo famoso é o cluster da
classe
Beowulf
, constituído por diversos nós escravos
gerenciados por um só computador.
Sistema de Computação: Cluster
• Por que um Cluster é interessante ?
– Supercomputadores, qual o valor de um ? (
Link
)
– Renderização: é o processo pelo qual pode-se obter o
produto final de um processamento digital qualquer
(modelagem 2D e 3D), vídeo e áudio;
– O processo de tratamento digital de imagens e sons
consome muitos recursos dos processadores, e pode
tornar-se pesado de forma que sua realização em tempo
real fica inviável.
Sistema de Computação: Cluster
• Um pouco da História dos Cluster
Sistema de Computação: Cluster
• O Cluster Beowulf
– Cluster Beowulf
são
clusters
de desempenho escaláveis,
baseados numa infraestrutura de
hardware comum
,
rede
privada
e
software 'open source'
(Linux);
– O
'hardware comum'
pode ser qualquer tipo de
computador, significando que não é necessário usar
equipamentos próprios para
cluster
, bastando utilizar
equipamentos comuns a redes tradicionais e PCs;
– Para
Clusters Beowulf
, existe um
servidor responsável
por
controlar todo o
cluster
, principalmente quanto à
distribuição de tarefas e processamento;
– Como utiliza computadores comuns, o desempenho pode
melhorar de acordo com as máquinas (nós) que o
desenvolvedor acrescentar;
Sistema de Computação: Cluster
• O Cluster Beowulf
– O processamento é feito paralelamente;
– Ou seja, a tarefa a ser processada é separada em partes
independentes, distribuídas nos vários nós que estão na
estrutura do
cluster
, nos quais as informações são
processadas pela máquina que é designada como servidor
do sistema.
– Resumindo: O
cluster Beowolf
é um cluster baseado em
Linux, em que cada cluster consiste em um conjunto de
nós de computação controlados e acessados por meio de
um único
nó mestre
.
As tarefas típicas do mestre são
manipular a alocação de nós a um determinado programa
paralelo
,
manter uma fila de jobs apresentados
e
Sistema de Computação: Cluster
• O Cluster Beowulf
Um cluster Beowulf é um cluster voltado para desempenho,normalmente utilizado para processamento científico, ou seja,processamento em larga escala.
Sistema de Computação: Grade
• Um pouco da história da Computação em Grade
– Inspirados pelo sistema de energia elétrica, no meio da
década de 90, os cientistas da computação começaram a
explorar o projeto e o desenvolvimento de uma nova
infraestrutura
computacional
pelo
acoplamento
de
recursos distribuídos geograficamente
como
bases de
dados
,
servidores de armazenamento
,
redes de alta
velocidade
,
supercomputadores
e
aglomerados
para
solucionar problemas de grande escala, levando ao termo
popularmente conhecido como
Computação em Grade
.
– No uso da energia elétrica, você usuário não quer saber
das
complexidades inerentes
(origem da energia, malhas
de linhas de transmissão e distribuição), simplesmente
ligamos o aparelho em uma tomada.
Sistema de Computação: Grade
• Um pouco da história da Computação em Grade
– Uma
grade computacional,
portanto, seria uma rede na
qual o individuo se conecta para obter poder
computacional:
– Ciclos de processador;
– Armazenamento;
– Software;
Sistema de Computação: Grade
• Características
– Alto grau de heterogeneidade:
nenhuma premissa é
adotada em relação a hardware, sistemas operacionais,
redes, domínios administrativos, políticas de segurança e
assim por diante;
– Outra característica fundamental em um sistema de
computação em grade é que recursos de diferentes
organizações são reunidos para permitir a colaboração de
um grupo de pessoas ou instituições (
organização virtual
).
Sistema de Computação: Grade
• Arquitetura
Sistema de Computação: Grade
• Modelo Operacional
O escalonador de
aplicação coleta
os resultados e
repassa para o
usuário
Sistema de Computação: Grade
• Implementação - Globus Toolkit
o O “Globus Toolkit” é um sistema aberto, desenvolvido em conjunto por diversas instituições de pesquisa, universidades e colaboradores individuais, e provê um conjunto de recursos para a construção de
• Introdução
– Sistemas de Informação Distribuída:
• Sistemas de processamento de transações
o gerenciam operações simples de controle entre os vários componentes da rede com as Remote Procedure Calls;
• Introdução
– Sistemas Distribuídos Pervasivos (Embutidos):
• São aplicações com infraestrutura paralela dedicada para
dispositivos com limitações de hardware e software;
• São encontrados principalmente em dispositivos que
possuem interatividade direta com as redes de acesso e
recebem respostas em tempo real através de “sensores” e
“receptores”;
• Introdução
– Sistemas de Informação Distribuídas:
• Maioria dos
Sistemas de Informação
são distribuídos!
• Motivação
de
Sistemas
de
Informação
Distribuídos
– Distribuição Implícita
– sistemas não se encontram mais isolados; – comunicação entre sistemas é fundamental;
– Alta Demanda
– demanda crescente por soluções mais eficientes; – soluções centralizadas impraticáveis;
– necessidade de cooperação entre sistemas;
– Aproveitamento de recursos
– distribuição do problema utilizando de forma eficiente todos os recursos disponíveis;
• Características
de
Sistemas
de
Informação
Distribuídos
– implementado sobre uma infra-estrutura de TI
distribuída;
– pode acessar e incorporar diversos tipos de dados;
– processa dados de diversos tipos de forma
integrada;
– provê mecanismos de apresentação que determinam
como os dados são visíveis ao usuário;
– provê um alto grau de controle e interação com o
usuário;
• Componentes
de
Sistemas
de
Informação
Distribuídos
– Dados
: estruturas para retenção e manipulação de
informação.
– Ex. banco de dados relacional, arquivo de imagem,
arquivo de som ou stream multimídia
– Processamento
: processamento dos dados.
– Ex. search engines, lógica de aplicação (regra de
negócio)
– Apresentação
: torna os dados visíveis ao usuário e
trata das interações com o usuário.
– Ex. visualizadores, browsers
• Integração de Sistemas
– Sistemas de informação úteis evoluem ao longo do
tempo
em
tamanho
e
necessitam
incorporar
funcionalidades de sistemas standalone já existentes;
– A arquitetura
de
um
sistema
de
informação
empresarial depende de limitações relacionadas a
tecnologia e também a organização:
– B2B: cada empresa possui seu próprio sistema de informação e não o “abre” mais do que o realmente necessário já que faz parte da sua vantagem competitiva.
– Em um empresa: cada departamento possui a sua própria infraestrutura de TI, sistemas e bases de dados que são mantidos independentemente. Integrá-los deve trazer um valor adicional para a empresa.
• Integração de Sistemas
• Integração de Sistemas
– Exemplo: integração de ofertas de comércio
eletrônico
– Jacotei.com.br - http://www.jacotei.com.br/ – Bondfaro.com - http://www.bondfaro.com/ – Comparatel-http://www.comparatel.com.br/online/compare.asp – BuscaPé - http://www.buscape.com.br/ – AddAll - http://www.addall.com/• Sistemas Distribuídos Pervasivos
– Sistemas Distribuídos em que nós são pequenos,
mantidos por bateria, móveis, passíveis de
conexão através de rede sem fio e geralmente
embutidos em um sistema maior
;
– Requisitos para Aplicações Pervasivas (Difusas):
– troca contextual: o sistema é parte de um ambiente em que mudanças devem ser rapidamente percebidas;
– composição ad hoc: cada nó pode ser usado de diferentes formas por diferentes usuários, no entanto, requer facilidade de configuração;
– compartilhamento é o padrão: nós entram e saem provendo serviço compartilhado e informação.
• Sistemas Distribuídos Pervasivos - Exemplos
– Home Systems: devem contemplar a auto configuração e o auto gerenciamento, ou seja, não deve ser necessário a existência de um administrador e o sistema ao mesmo tempo deve prover;
– Health Care Systems: são sistemas equipados com sensores organizados sobre o corpo humano (BAN – Body Area Network);
o um requisito importante é o de não impedir ou limitar os movimentos
da pessoa, ou seja, ausência de fios ligados aos dispositivos/sensores da rede;
• Sistemas Distribuídos Pervasivos
– Redes Sensores:
• tipicamente consiste de 10s a 1000s de pequenos nós frequentemente mantidos por bateria e com suporte a comunicação via rede sem fio.
