Sistemas Distribuídos - Computação Distribuída e Paralela

Sistemas Distribuídos e Paralelos

Prof. Adriano Teixeira de Souza

Poder de processamento das máquinas vem crescendo rapidamente

Grande parte das máquinas interligada por redes de computadores

Sistemas e aplicações estão cada vez mais complexos ◦ Funcionalidade, Interfaceamento gráfico,

Comunicação, ... ◦ Maior carga, Maior número de usuários, ... ◦ Exigências de otimizar tempo de resposta,

incrementar a confiabilidade ...


Consiste em executar simultaneamente várias partes de uma mesma aplicação

Tornou-se possível a partir do desenvolvimento de sistemas operacionais multi-tarefa, multi-thread e paralelos

Aplicações são executadas paralelamente: ◦ Em um mesmo processador ◦ Em uma máquina multiprocessada ◦ Em um grupo de máquinas interligadas que se ◦ comporta como uma só máquina


O que é?

◦ Consiste em executar aplicações cooperantes

em máquinas diferentes

◦ Tornou-se possível a partir da popularização

das redes de computadores


A Computação Distribuída fornece toda a infra-estrutura necessária para a construção e operação efetiva de aplicações distribuídas

Engloba todos os produtos necessários para permitir que essas aplicações sejam construídas e possam ser executadas em um ambiente de rede heterogêneo, ou em um ambiente centralizado


Acoplamento ◦ Sistemas paralelos são fortemente acoplados:

compartilham hardware ou se comunicam através de um barramento de alta velocidade

◦ Sistemas distribuídos são fracamente acoplados

Previsibilidade ◦ O comportamento de sistemas paralelos é mais

previsível

◦ sistemas distribuídos são mais imprevisíveis devido ao uso da rede e a falhas


Influência do Tempo ◦ Sistemas distribuídos são bastante influenciados

pelo tempo de comunicação pela rede ◦ não há uma referência de tempo global geral ◦ Em sistemas paralelos o tempo de troca de

mensagens pode ser desconsiderado

Controle ◦ em sistemas paralelos se tem o controle de todos

os recursos computacionais ◦ os sistemas distribuídos tendem a empregar

também recursos de terceiros


Um SD deve prover: ◦ sincronização de processos

◦ gerenciamento da comunicação interprocessos

◦ tratamento de deadlocks

◦ tratamento de outras situações não encontradas em

sistemas centralizados


Usam melhor o poder de processamento

Apresentam um melhor desempenho

Permitem compartilhar dados e recursos

Podem apresentar maior confiabilidade

Permitem reutilizar serviços já disponíveis

Atendem um maior número de usuários

Balanceamento de carga

Escalabilidade


Desenvolver, gerenciar e manter o sistema.

Controlar o acesso concorrente a dados e a

recursos compartilhados.

Evitar que falhas de máquinas ou da rede

comprometam o funcionamento do sistema.

Garantir a segurança do sistema e o sigilo

dos dados trocados entre máquinas

Lidar com a heterogeneidade do ambiente

...


SO de Rede ◦ Provê ambiente no qual os usuários estão cientes

da multiplicidade das máquinas, acessando-as

remotamente

◦ Login remoto

SSH

◦ Transferência remota de arquivos

FTP

◦ Obriga que usuário mude de paradigma

Conjunto de comandos específico no FTP

Conjunto de comandos adequado do comando remoto no

SSH


SO Distribuído

◦ Provê ambiente transparente, gerenciado pelo SO

◦ Migração de Dados

Duas abordagens

„FTP automático, com processamento local de uma cópia

completa

Andrew File System

Distribuir, manipulando pequenas porções

NFS da Sun

SMB da Microsoft


SO Distribuído ◦ Migração de Computação

RPC

Troca de Mensagens

◦ Migração de Processos

Balanceamento de Carga

Aumento na velocidade de execução -> minimizar turnaround time

Preferência de hardware

Preferência de software

Acesso a dados


Aplicações que são funcionalmente separadas em processos distintos rodando em computadores diferentes sobre uma rede

Os processos interoperam para resolver um problema computacional comum

Consistem de interface de usuário, dados do usuário e os processos em diferentes computadores


Hardware Hardware

Sistema Operacional Sistema Operacional

Aplicação

Middleware para Programação Distribuída

Aplicação

Serviço Aplicação

Máquina 1 Máquina N

Apliacação Serviço


Middleware é um software que permite elementos de aplicações interoperarem através de redes

Mesmo com as diferenças nos protocolos de comunicação, arquiteturas de sistemas, sistemas operacionais, bases de dados e outro serviços de aplicação


provê um modo para obter dados de um lugar (..) para outro lugar (..)

deve mascarar as diferenças existentes entre SOs, plataformas de Hardware e protocolos de rede

deve ocultar a complexidade do processo de transporte da rede, do desenvolvedor da aplicação


Fornecedores estão oferecendo serviços de sistemas distribuídos que têm interfaces de programação padronizadas e protocolos

tais serviços são chamados serviços de middleware, porque se situam “no meio”, num nível acima ao SO e ao software de rede e abaixo das aplicações específicas


Estratégias diferentes que permitem a

comunicação entre aplicações distribuídas

◦ Sockets

◦ RPC - Remote Procedure Call

◦ RMI (Remote Method Invocation)

◦ CORBA (Commom Object Request Broker Architecture)

◦ Web Services


Client-Server Model ◦ Modelo tradicional e dominante a partir dos

anos 80

◦ Enfoque na LAN

Web-Based Distributed Computing Model ◦ Enfoque na Internet

◦ Processos

◦ Threads

◦ Objetos Distribuídos

◦ Agentes


Web-based Client-Server Computing ◦ proxy computing

Dados e programa são mandados do cliente para o servidor processar

◦ code shipping O cliente faz uma requisição ao servidor que envia o

programa para ser executado com dados locais do cliente

Ex: Applets rodando no browser

◦ remote computing O cliente envia os dados para serem processados no

servidor

◦ agent-based computing three-tier model


Um SO multitarefa permite simular o paralelismo em um único processador, alternando a execução de processos

Um processador com núcleo múltiplo permite paralelismo real entre processos, executando múltiplas instruções por ciclo


Uma Placa-Mãe Multiprocessador permite que cada processador execute um processo


Tyan S2696


Cluster é o nome dado a um sistema montado com mais de um computador, cujo objetivo é fazer com que todo o processamento da aplicação seja distribuído aos computadores, mas de forma que pareça com que eles sejam um computador só.

Com isso, é possível realizar processamentos que até então somente computadores de alta performance seriam capazes de fazer.


http://www.infowester.com/cluster.php

http://www.infowester.com/cluster.php

Um Cluster é uma solução de baixo custo para processamento de alto desempenho


COULOURIS, George; DOLLIMORE, Jean, KINDBERG, Tim. “Distributed Systems:

Concepts and Design”. 3 ed. Addison

Wesley, 2001.

JIA, Weijia; ZHOU, Wanlei. “Distributed

Network Systems – from concepts to

implementations”. Boston: Springer, 2005.

SILBERSCHATZ, Abraham; GALVIN, Peter; GAGNE, Greg. “Sistemas Operacionais:

Conceitos e Aplicações”. Rio de Janeiro:

Campus, 2000.


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