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Aula de Revisão
CURSO DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO
DISCIPLINA DE SISTEMAS DISTRIBUÍDOS
PROF. MESSIAS R. BATISTA
Agenda
 Caracterização de sistemas
distribuídos
 Arquiteturas
 Processos
 Comunicação
 Sistemas de Nomeação
2
Caracterização de
Sistemas
Distribuídos
3
4
O que é um
sistema distribuído?
“
“Um sistema distribuído é um
conjunto de computadores
independentes que se apresenta a
seus usuário como um sistema
único e coerente.”
(Tanenbaum; Van Steen)
5
Analisando a
definição
6
▫Sistemas distribuídos consistem em componentes
autônomos;
▫Usuários (pessoas ou programas), acham que estão
utilizando um único sistema;
▫Os componentes precisam colaborar;
▫Como colaborar é o cerne ao se desenvolver
sistemas distribuídos;
▫Não é importante o tipo de componentes;
▫“Um sistema distribuído é um
conjunto de computadores
independentes que se
apresenta a seus usuário como
um sistema único e coerente.”
▫(Tanenbaum; Van Steen)
Metas
Existem quatro metas importantes a
serem cumpridas na construção
de um sistemas distribuído.
 Acesso a recursos;
 Ocultação de recursos;
 Aberto;
 Expansível.
7
Acesso a
Recursos
8
▫ Economia a partir do
compartilhamento de recursos;
Transparência da
Distribuição
Meta
9
Transparências
da Distribuição
10 Tipos de Transparência
Transparência Descrição
Acesso
Oculta diferenças na representação de dados e no
modo de acesso a um recurso
Localização Oculta o lugar em que um recurso está localizado
Migração
Oculta que um recurso pode ser movido para
outra localização
Relocação
Oculta que um recurso pode ser movido para uma
outra localização enquanto em uso
Replicação Oculta que um recurso é replicado
Concorrência
Oculta que um recurso pode ser compartilhado
por diversos usuário concorrentes
Falha Oculta a falha e a recuperação de um recurso
Fonte: TANENBAUM; STEEN, 2008, p. 3
11
é necessário haver
transparência?
Abertura
Meta
12
Abertura
13
“Um sistema distribuído aberto é um
sistema que oferece serviços de acordo
com regras padronizadas que
descrevem a sintaxe e a semântica
desses serviços”
Escalabilidade
Meta
14
Escalabilidade
15
“[...] a escalabilidade é uma das mais
importantes metas de projeto para
desenvolvedores de sistemas distribuídos”
▫ Dimensões:
▪ Escalável quanto ao seu tamanho;
▪ Escalável em termos geográficos;
▪ Escalável em termos administrativos;
Escalabilidade
16
Problema de
Escalabilidade
Conceito Exemplo
Serviços centralizados
Um único servidor para todos os
usuários
Dados centralizados Uma única lista telefônica on-line
Algoritmos centralizados
Fazer roteamento com base em
informações completas
Fonte: TANENBAUM; STEEN, 2008, p. 3
17
É possível cumprir as metas
propostas?
Ciladas
Meta
18
Ciladas em
Sistemas
Distribuídos
19
▫ A rede é confiável;
▫ A rede é segura;
▫ A rede é homogênea;
▫ A topologia não muda;
▫ A latência é zero;
▫ A largura de banda é infinita;
▫ O custo de transporte é zero;
▫ Há só um administrador.
Tipos de Sistemas
Distribuídos
Tipos de Sistemas Distribuídos
20
Cluster e Grid
Tipos de Sistemas Distribuídos
21
Sistemas de
computação
distribuídos
22
“[...] o hardware subjacente consiste
em um conjunto de estações de
trabalho ou PCs semelhantes
conectados por meio de uma rede local
de alta velocidade”
Computação de
Cluster
Sistemas de
computação
distribuídos
23
Computação de
Cluster
Sistemas de
computação
distribuídos
24
“[...] consiste em sistemas distribuídos
que costumam ser montados como
federação de computadores, na qual
cada sistema pode cair sob um
domínio administrativo diferente”
Computação em
Grade
Sistemas de
computação
distribuídos
25
Computação de
Grade
Sistemas de
Informação
Distribuídos
Tipos de Sistemas Distribuídos
26
Sistemas de
Informação
Distribuídos
27
▫ Sistemas de Processamento
de Transações;
▫ Integração de Aplicações
Empresariais;
Sistemas de
Processamento
de Transações
28
Transação
Aninhada
Sistemas de
Processamento
de Transações
29
Transação
Aninhada
Integração de
Aplicações
Empresariais
30
Sistemas
Distribuídos
Pervasivos
Tipos de Sistemas Distribuídos
31
Sistemas
Distribuídos
Pervasivos
32
“[...] a questão ficou muito diferente
com a introdução de dispositivos de
computação móveis e embutidos.
Atualmente encontramos sistemas
distribuídos nos quais a instabilidade é
o comportamento esperado”
Sistemas
Distribuídos
Pervasivos
33
▫ Adotar mudanças contextuais;
▫ Incentivar composição ad hoc;
▫ Reconhecer compartilhamento como
padrão.
Sistemas
Domésticos
Tipos de Sistemas Distribuídos
Sistemas Distribuídos Pervasivos
34
35
Sistemas
Eletrônicos para
Tratamento de
Saúde
Tipos de Sistemas Distribuídos
Sistemas Distribuídos Pervasivos
36
37
Redes de
Sensores
Tipos de Sistemas Distribuídos
Sistemas Distribuídos Pervasivos
38
39
Estilos
Arquitetônicos
40
“
[...] uma meta importante de
sistemas distribuídos é
separar aplicações das
plataformas subjacentes
provendo uma camada de
middleware.
41
42
Middleware
 É necessário conseguir um
middleware adaptativo;
 Sistemas distribuídos devem
monitorar seu funcionamento
▪ Sistemas autonômicos
43
Componentes e
Conectores
44
Importantes
Estilos
Arquitetônicos
45
1. Arquiteturas em camadas;
2. Arquiteturas baseadas em objetos;
3. Arquiteturas centradas em dados;
4. Arquiteturas baseadas em eventos;
Configurações a
partir de
Componentes e
Conectores
Arquiteturas
em camadas
46
▫ Componentes são organizados em camadas;
▫ O componente da camada Li pode chamar
um componente subjacente Li-1;
▫ Modelo amplamente adotado pela
comunidade de redes;
▫ Requisições descem pela hierarquia;
▫ Resultados (respostas) fluem para cima;
Arquiteturas
em camadas
47
Arquitetura
baseada em
objetos
48
▫ Cada objeto corresponde a definição de um
componente;
▫ Os componentes são conectados por uma
chamada de procedimento remoto;
▫ É um modelo de arquitetura que se ajusta ao
sistema cliente-servidor;
▫ Configuram-se em um estilo importante para
sistemas de software de grande porte.
Arquitetura
baseada em
objetos
49
Arquitetura
centrada em
dados
50
▫ Processos se comunicam por meio de um
repositório comum;
▫ Tem grau de importância similar as baseadas em
camadas e objetos;
▫ Funcionamento:
Trabalha com o compartilhamento de arquivos.
Arquitetura
centrada em
dados
51
Arquitetura
baseada em
eventos
52
▫ Processos se comunicam por meio da propagação
de eventos;
▫ Podem também transportar dados;
▫ Associa-se a sistemas publica/subscrever;
▫ Processos fracamente acoplados;
▪ Podem ser desacoplados;
▪ Ou, referencialmente desacoplados.
Arquiteturas
Centralizadas
Arquiteturas
Arquiteturas de Sistemas
53
54
Camadas de Aplicação
55
Camadas de
Aplicação
56
É possível analisar criando uma distinção
entre três níveis, seguindo o estilo
arquitetônico em camadas.
1. Nível de interface de usuário
2. Nível de processamento
3. Nível de dados
Abordagem 1
Camadas
1. Nível de interface de usuário
2. Nível de processamento
3. Nível de dados
57
Arquiteturas Multidivididas
58
59
60
Arquiteturas
Descentralizadas
Arquiteturas
Arquiteturas de Sistemas
61
Peer-to-peer
62
“De uma perspectiva de alto nível, os processos
que constituem um sistemas peer-to-peer são
todos iguais, o que significa que as funções que
precisam ser realizadas são representadas por
todo processo que constitui o sistema
distribuído”
Sistema Chord
63
Peer-to-peer
Redes
Estruturadas
Superpares (superpeers)
64
65
Arquiteturas
Híbridas
Arquiteturas
Arquiteturas de Sistemas
66
“
[...] soluções cliente-
servidor são combinadas
com arquiteturas
descentralizadas.
67
Sistemas de servidor de
borda
68
69
Sistemas Distribuídos
Colaborativos
70
71
Arquiteturas
versus
Middleware
Arquiteturas
72
Interceptadores
73
74
Software
Adaptativo
75
1. Separação de interesses;
2. Reflexão computacional;
3. Projeto baseado em componente;
Três técnicas
Autogerenciamento
em Sistemas
Distribuídos
Arquiteturas
76
O modelo de realimentação
de controle
77
78
Implementação
de Thread
Thread
Processos
79
80
Threads em
Sistemas
Distribuídos
Threads
Processos
81
“
Uma importante propriedade de threads
é que eles podem proporcionar um meio
conveniente de permitir chamadas
bloqueadoras de sistemas sem bloquear
o processo inteiro no qual o thread está
executando.
82
Servidores
Multithread
83
Threads em
Sistemas
Distribuídos
Servidores
Multithread
84
Quais as vantagens de cada estratégia para
servidores Multithread?
Três modos de construir um servidor
Threads em
Sistemas
Distribuídos
Modelo Características
Threads
Paralelismo, chamadas
bloqueadoras de sistema
Processos Monothread
Sem paralelismo, chamadas
bloqueadoras de sistema
Máquina de Estado Finito
Paralelismo, chamadas de
sistemas não bloqueadoras
Virtualização
Processos
85
“
Em sua essência, a
virtualização trata de
estender ou substituir uma
interface existente de modo a
imitar o comportamento de
um outro sistema [...]
86
87
88
89
Servidores
Processos
90
91
92
93
Cluster de
Servidores
com
Comutador
Servidores
94
Servidor
Distribuído
95
Otimização de rota
(IPV6)
Migração de
Código
Processos
96
Modelo de
Descarga de
Código
97
Fundamentos
98
Camadas do
Modelo OSI
99
Descrição
Camadas do
Modelo OSI
100
101
Nomes,
identificadores,
endereços
102
Introdução
▫ O que é um nome?
▪ Em um sistema distribuído é uma cadeia de
bits ou caracteres usada para referencia uma
entidade;
▫ O que é uma entidade?
▪ Praticamente qualquer coisa, uma impressora,
um disco, arquivos, processos, usuários, caixas
postais, páginas web...
▫ Entidades são ativas;
▪ Por exemplo o recurso impressora oferece
uma interface capaz de executar operações
relacionada a impressão;
103
Introdução
Acessar uma entidade exige que tenhamos um
ponto de acesso. Portanto, o ponto de acesso
também é uma entidade, mas configura-se
como um entidade especial. “O nome de um
ponto de acesso é denominado endereço”.
104
Nomes com
tratamento
especial
Características de um nome do tipo identificador:
1. Um identificador referencia, no máximo, uma
entidade;
2. Cada entidade é referenciada por, no máximo,
um identificador;
3. Um identificador sempre referencia a mesma
entidade, isto é, nunca é reutilizado;
105
Nomeação
simples
Nomeação
106
Soluções
Simples
Broadcasting e
multicasting
107
Soluções
Simples
Broadcasting e
multicasting
108
109
110
Abordagem
baseada na
localização
nativa
111
112
113
Tabelas de
hash
distribuídas
(DHT)
▫ Como identificar se um nó estaria mais próximo
▪ Tomando como base o exemplo da figura
anterior. Se:
▫ Nó 1 estivesse em Amsterdã;
▫ Nó18 em San Diego;
▫ Nó 20 em Amsterdã;
▫ Nó 21 em San Diego.
Exploração de
proximidade na
rede
114
Abordagens
hierárquicas
▫ Cada domínio D tem um nó de diretório associado;
▫ Esse diretório monitora as entidades nesse domínio;
▫ O nó de diretório (ou nó raiz) conhece todas as
entidades;
115
116
117
118
Nomeação
estruturada
Nomeação
119
Espaços de
nomes
▫ Nomes são organizados em espaço de nomes (namespace);
▫ Namespaces podem estruturar nomes através da representação
de um gráfico dirigido e rotulado com dois tipos de nós;
▫ O nó-folha representa a entidade nomeada e não apresenta
ramos de saída;
▫ O nó-diretório tem vários ramos de saída, cada qual rotulado
com um nome;
▫ O nó de diretório armazena a tabela diretório que representa o
par (rótulo do ramo, identificador do nó);
120
121
122
123
Implementação
de um espaço de
nomes
Distribuição de
namespaces
Camadas
124
125
Implementação
de um espaço de
nomes
Distribuição de
namespaces
126
127
128
Sistemas de
Nome de Domínio
Exemplo
129
Espaço de
nomes DNS
130
Registro Descrição
A também conhecido por hostname, é o registro central de um DNS, ele vincula um domínio ou subdomínio a um
endereço IP direto.
AAAA Executa a mesma função de A, porém, para um endereço IPv6.
NS Name Server (Servidor de Domínio), especifica servidores DNS para o domínio ou subdomínio. Pelo menos, dois
registros NS devem ser definidos para cada domínio. Geralmente, um principal e outro secundário.
CNAME Significa Canonical NAME. Especifica um apelido (alias) para o hostname (A). É uma forma de redirecionamento.
MX Sigla para Mail eXchanger. Aponta o servidor de e-mails. Pode-se especificar mais de um endereço, formando-se
assim uma lista em ordem de prioridade para que haja alternativas no caso de algum e-mail não puder ser entregue.
PTR PoinTeR, aponta o domínio reverso a partir de um endereço IP.
SOA Start Of Authority. Indica o responsável por respostas autoritárias a um domínio, ou seja, o responsável pelo domínio.
Também indica outras informações úteis como número serial da zona, replicação, etc.
TXT Refere-se a TeXT, o qual permite incluir um texto curto em um hostname. Técnica usada para implementar o SPF.
SPF Sender Policy Framework, é uma tentativa de controle de falsos e-mails. Permite ao administrador de um domínio
definir os endereços das máquinas autorizadas a enviar mensagens neste domínio.
SRV Abreviação de SeRVice, permite definir localização de serviços disponíveis em um domínio, inclusive seus protocolos e
portas.
Nomeação
baseada em
atributo
131
132
Implementações
descentralizadas
▫ Adote como premissa que consultas consistem em uma
conjunção de pares, como acontece com LDAP;
▫ Vantagem: neste tipo de consulta não é preciso suportar
nenhuma faixa;
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em atributo
133
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Notas do Editor

  1. Uma característica importante é que as diferenças entre os vários tipos de computadores e o modo como eles se comunicam são sempre ocultas para o usuário. Este último, acredita que está utilizando um único sistema. Um usuário ou aplicação (externa) pode interagir com um sistema distribuído de maneira consistente e uniforme. Facilidade na escalabilidade. Teoricamente é algo simples, e seria uma característica direta de termos computadores independentes. Havendo por exemplo havarias, é importante que usuários e sistemas de terceiros não percebam a substituição de componentes.
  2. Recursos que são acessados através de um único servidor. A sobrecarga pode gerar problemas, por exemplo de lentidão; Como crescer o volume de dados? Qual o tamanho de um computador para ter todos os dados armazenados no mesmo local? Há limite? A execução de diversos processamentos em um único local.
  3. Aqui cada nó executa o mesmo sistema operacional.
  4. Cada cluster consiste em um conjunto de nós, mas que são acessados apenas por um nó mestre. O mestre: manipula a alocação de nós a um determinado programa paralelo Manter um fila de tarefas; Proporcionar a interface para usuários; O mestre executa o middleware necessário!
  5. E pode ainda haver diferenças de hardware, software, tecnologia de rede.
  6. Recursos de diferentes organizações permitem a colaboração de um grupo de pessoas/instituições; Finalidade de prover acesso a recurso diferentes; Base: provê as interfaces para recursos locais; Conectividade: protocolos de comunicação para os múltiplos recursos; Recursos: gerencia um único recurso (leitura de dados); Coletiva: trata o acesso a múltiplos recursos; Aplicação: são as aplicações que funcionam nas organizações; Arquitetura orientada a serviço;
  7. Transações aninhada são importantes em sistemas distribuídos porque proporcionam um modo natural de distribuir uma transação por várias máquinas.
  8. Transações aninhada são importantes em sistemas distribuídos porque proporcionam um modo natural de distribuir uma transação por várias máquinas.
  9. O tratamento é realizado através de mensagens para evitar o problema do forte acoplamento.
  10. O dispositivo deve estar continuamente ciente do fato de que seu ambiente pode mudar o tempo todo; Dispositivos diferentes são utilizados por usuários diferentes; Capacidade de ler, armazenar, gerenciar e compartilhar informações com facilidade.
  11. Sistemas montados ao redor de redes domésticas; Tem o objetivo de ser autoconfigurável e auto gerenciável; Exemplo de recurso que ajuda neste processo: Universal Plug and Play, USB. Deve-se dar cuidado especial: ao Espaço Pessoal que deve manter a segurança de acesso as informações pessoais. Ao armazenamento de dados relevantes e a capacidade de encontra-los (recomendadores);
  12. São dispositivos que monitoram o bem-estar individual; São conectados automaticamente com médicos, quando necessário;
  13. Funcionam por bateria; Capacidade de processamento limitada; Processamento de dados acontece na rede;