Este documento apresenta os objetivos e estrutura de um curso sobre sistemas distribuídos. Ele define sistemas distribuídos, discute suas metas principais como acesso a recursos e transparência da distribuição, e descreve os tipos principais de sistemas distribuídos como sistemas de computação distribuída e sistemas de informação distribuída.

1. SISTEMAS DISTRIBUÍDOS
2008.2
Capítulo 1
Introdução
André Ribeiro Cardoso - andrec@larces.uece.br
1

2. Apresentação
• Prof. André Ribeiro Cardoso
(andrec@larces.uece.br)
• Material didático:
http://www.larces.uece.br/~andrec/SD20082
• Sistema de avaliação:
– Duas provas teóricas - P1 e P2
– Trabalhos práticos - T
– Seminários - S média = (P + P + T + S)
1 2
/4
• Condição para aprovação: média >= 7,0
– Nota final = (média + NEF) / 2 >= 5,0
2

3. Bibliografia
• Sistemas Distribuídos – Princípios e Paradigmas
(2a edição)
Andrew Tanenbaum / Maarten Van Steen
• Sistemas Distribuídos – Conceitos e Projetos
(4a edição)
George Coulouris, Jean Dollimore e Tim Kindberg
3

4. Objetivos
• Apresentar os princípios de funcionamento, conceitos
avançados e tecnologias subjacentes dos Sistemas
Distribuídos
• Explorar os conhecimentos adquiridos através de
Trabalhos Práticos e Seminários Avançados
4

5. Cronograma (60horas)
• Dezembro/2008
– 02, 04, 09, 11, 16, 18, 23
-------------------- 2009 --------------------
• Janeiro
– 06, 08, 13, 15, 20, 22, 27, 29
• Fevereiro
– 03, 05, 10, 12, 17, 19, 26
• Março
– 03, 05, 10, 12, 17, 24, 26, 31
• Abril
– 02, 07, 14, 16, 20 5

6. Sumário
• Definição
• Metas
• Tipos de Sistemas Distribuídos
6

7. Definição
• “Um sistema distribuído (SD) é um conjunto de
computadores independentes que se apresenta a seus usuários
como um sistema único e coerente” (Tanenbaum)
• “Um sistema em que componentes de hardware e software
localizados em computadores em rede se comunicam e
coordenam suas ações por passagem de mensagens”
(Coulouris et al.)
• Implica em: concorrência, ausência de relógio global e
falhas isoladas e independentes
• Motivação: compartilhamento de recursos 7

8. Definição
Sistemas Distribuídos
“Você que tem um quando a falha de um computador do
qual você nunca ouviu falar impede que você faça
qualquer trabalho”
8

9. Definição
Arquitetura geral de um SD
• Middleware: camada de software que se estende por
várias máquinas e oculta das aplicações as diferenças
em hardware e sistemas operacionais
9

10. Sumário
• Definição
• Metas
• Tipos de Sistemas Distribuídos
10

11. Metas
• Acesso a recursos
• Transparência da distribuição
• Escalabilidade
• Confiabilidade
• Flexibilidade
• Desempenho
• Heterogeneidade
• Segurança
11

12. Metas
• Acesso/compartilhamento de recursos
– Considerada PRINCIPAL META
– Tipos de recursos
• Impressoras, computadores, dados, Hds etc.
– Um SD deve oferecer fácil acesso a recursos remotos e
compartilhamento eficiente/controlado
– Compartilhamento de recursos induz a economia
12

13. Metas
• Acesso a recursos
• Transparência da distribuição
• Escalabilidade
• Confiabilidade
• Flexibilidade
• Desempenho
• Heterogeneidade
• Segurança
13

14. Metas
• Transparência da distribuição
– Oculta o fato de recursos estarem distribuídos
– Um SD se apresenta a usuários e aplicações como um
sistema único (TRANSPARENTE)
– Tipos de transparências
• Acesso, Localização, Migração, Relocação,
Replicação, Concorrência e Falha
14

15. Metas
Transparência da distribuição (cont.)
• Acesso
– Trata de ocultar diferenças em representação de dados
(máquinas com arquiteturas diferentes)
– Diferenças entre sistemas de nomeação e como arquivos
são manipulados
• Localização
– O nome do recurso deve ser independente de sua
localização física (sist. nomeação tem papel importante)
– Nomes lógicos (URL): usuário acessa recursos da
independente de onde ele está
15

16. Metas
Transparência da distribuição (cont.)
• Migração
– Objetos podem migrar de uma máquina a outra por
questões de desempenho, confiabilidade, segurança etc.
– Deve
• Ser feita de forma automática pelo sistema
• Manter nome do objeto
• Garantir continuidade de comunicação
16

17. Metas
Transparência da distribuição (cont.)
• Relocação
– Oculta que um recurso (notebook) possa ser movido
para outra localização durante o uso
– Quando um usuário é móvel?
• Um notebook se movimentando dentro da mesma
área de cobertura (não é móvel)
• Um automóvel passando por várias redes de acesso
sem fio, com conexão ininterrupta (móvel)
• Um notebook numa lanchonete sem necessidade de
conectividade durante trajetória (móvel)
17

18. Metas
Transparência da distribuição (cont.)
• Replicação
– Permite que várias instâncias de recursos sejam usadas
para aumentar a confiabilidade e o desempenho
– Deve
• Mascarar o conhecimento das réplicas por parte dos
usuários ou dos programadores de aplicativos
18

19. Metas
Transparência da distribuição (cont.)
• Concorrência
– Coordenar acessos a recursos compartilhados
• Ordenação de eventos: todos usuários ter uma
mesma visão do sistema
• Garantir exclusão mútua
• Evitar postergação indefinida
• Evitar deadlocks
• Tolerar falhas, detectar e recuperar falhas
19

20. Metas
• Transparência da distribuição (sumário)
20

21. Metas
• Acesso a recursos
• Transparência da distribuição
• Abertura
• Escalabilidade
• Confiabilidade
• Flexibilidade
• Desempenho
• Heterogeneidade
• Segurança
21

22. Metas
• Abertura
– SD aberto oferece serviços de acordo com regras
padronizadas para descreverem a sintaxe e semântica
dos serviços
• Ex: Em redes, existe a padronização de protocolos
que regem o conteúdo, formato e significado das
mensagens
• Em SDs, os serviços são especificados por IDLs
– IDLs capturam a sintaxe dos serviço (especificam
nome das funções, tipos de parâmetros, valores de
retorno, exceções etc.
– Especificação da semântica (parte complicada) 22

23. Metas
• Acesso a recursos
• Transparência da distribuição
• Abertura
• Escalabilidade
• Confiabilidade
• Flexibilidade
• Desempenho
• Heterogeneidade
• Segurança
23

24. Metas
• Escalabilidade
– De tamanho
• Entrada de vários usuários ao sistema
– Geográfica
• Usuários e recursos devem estar longe uns dos
outros
– Administrativa
• Envolvimento de várias organizações
administrativas
24

25. Metas
• Escalabilidade/Problemas (tamanho)
25

26. Metas
• Escalabilidade/Problemas (geográfica)
26

27. Metas
• Escalabilidade/Problemas (administrativa)
27

28. Metas
• Escalabilidade/Técnicas
– Ocultar latências (geográfica)
• Idéia: evitar o tempo de resposta a req. remotas
• Comunicação assíncrona: execução de outros
trabalhos
– Distribuição
• Idéia: dividir um componente em partes e
espalhar pelo sistema
• Ex: DNS e Web
– Replicação / Cache
• Idéia: replicar recursos para aumentar
disponibilidade 28

29. Metas
• Escalabilidade/Técnicas
– Ocultar latências: Aplicações interativas não usam
comunicação assíncrona
• Solução: uso de formulários
Diferença entre deixar um servidor ou um cliente verificar formulários
29

30. Metas
• Escalabilidade/Técnicas
– Distribuição
Divisão do espaço de nomes do DNS em zonas
30

31. Metas
• Escalabilidade/Técnicas
– Replicação/Cache (*)
Replicação: decisão do proprietário
Cache: decisão do cliente
(*) Problema de consistência de dados 31

32. Metas
• Acesso a recursos
• Transparência da distribuição
• Escalabilidade
• Confiabilidade
• Flexibilidade
• Desempenho
• Heterogeneidade
• Segurança
32

33. Metas
• Confiabilidade
– Tolerar falhas
• Habilidade do sistema continuar operacional mesmo
na presença de falhas (redundância e controle
distribuído)
– Detectar e recuperar falhas
• Capacidade para detectar ocorrência de falhas e levar
o sistema a um estado aceitável para a continuidade
da operação (mecanismos de retransmissão de msgs)
33

34. Metas
• Acesso a recursos
• Transparência da distribuição
• Escalabilidade
• Confiabilidade
• Flexibilidade
• Desempenho
• Heterogeneidade
• Segurança
34

35. Metas
• Flexibilidade
– Capacidade de modificação e inclusão
• Correção/manutenção do sistema sem interrupção do
serviço
• Inclusão de novas funcionalidades e recursos
(integração de componentes)
35

36. Metas
• Acesso a recursos
• Transparência da distribuição
• Escalabilidade
• Confiabilidade
• Flexibilidade
• Desempenho
• Heterogeneidade
• Segurança
36

37. Metas
• Desempenho
– Objetivo: transformar o desempenho tão bom quanto,
ou mesmo superior, a de um sistema centralizado
– Técnicas básicas
• Uso da cache
• Minimizar a necessidade de transferência de dados e
sincronização
• Explorar uso de paralelismo de alta granularidade
(threads, concorrência etc.)
37

38. Metas
• Acesso a recursos
• Transparência da distribuição
• Escalabilidade
• Confiabilidade
• Flexibilidade
• Desempenho
• Heterogeneidade
• Segurança
38

39. Metas
• Heterogeneidade
– Objetivo: permitir a interação de sistemas diferentes
tanto em nível de software como de hardware
• Inclui diferentes SOs e linguagens de programação
– Técnicas básicas
• Uso de protocolos
• Uso de formatos comuns para representação de
dados (XDR, XML etc.)
• Camadas de adaptação (Middleware)
39

40. Metas
• Acesso a recursos
• Transparência da distribuição
• Escalabilidade
• Confiabilidade
• Flexibilidade
• Desempenho
• Heterogeneidade
• Segurança
40

41. Metas
• Segurança
– Objetivo: proteção recursos compartilhados e
manutenção da confiabilidade de dados
– Deve considerar mecanismos para:
• Autenticação
• Autorização
• Integridade
• Confidencialidade
• Autenticidade
– Técnicas de criptografia
– Preocupação com ataques (DoS, DDoS)
41

42. Sumário
• Definição
• Metas
• Tipos de Sistemas Distribuídos
42

43. Tipos de SDs
• Sistemas de Computação Distribuídos
• Sistemas de Informação Distribuídos
• Sistemas Embutidos Distribuídos
43

44. Tipos de SDs
• Sistemas de Computação Distribuídos
– Sistemas de computação de clusters
– Sistemas de computação em grade (grids)
44

45. Tipos de SDs
• Sistemas de computação de clusters
– Conjunto de estações de trabalho ou PCs semelhantes,
conectados por meio de uma rede de alta velocidade
– Cada nó executa o mesmo SO
– Hardware subjacente homogêneo
– Usado para processamento paralelo – único programa
executado em várias máquinas
45

46. Tipos de SDs
• Ex: Cluster Beowulf
– Nó mestre (middleware)
• Aloca nós de computação a um determinado
programa paralelo, mantém uma fila de jobs e
gerencia o cluster
– Nó de computação
• SO padrão 46

47. Tipos de SDs
• Sistemas de computação em grade (grids)
– SDs montados como federação de computadores, na
qual cada sistema pode cair sob um sistema
administrativo diferente, e pode ser muito diferente no
que tange a hardware, software e tecnologia empregada
– Apresentam alto grau de heterogeneidade
– Software usado para permitir acesso a recursos (e.g.
muitas vezes clusters) de diferentes organizações
reunidos para permitir a colaboração de um grupo
(conceito de organização virtual)
– Foco dirigido para a arquitetura
47

48. Tipos de SDs
• Sistemas Distribuídos Pervasivos
– Dispositivos de computação móveis e embutidos
• Pequeno porte
• Alimentação por bateria
– Ausência geral de controle humano
– Exemplos
• Sistemas doméstios
• Redes de sensores
• Sistemas eletrônicos para tratamento de saúde
48