Sistemas Distribuídos

Sistemas Distribuídos

1. Comunicação

   • Comunicação e coordenação das ações dos componentes de hardwares e softwares por troca de mensagens entre si.
   • Hardware
     • Hardware é a parte física do computador, ou seja, o conjunto de aparatos eletrônicos, peças e equipamentos que fazem o computador funcionar. 
   • Software
     • O software é a parte lógica do computador. Software é a manipulação, instrução de execução, redirecionamento e execução das atividades lógicas das máquinas.

2. Características

   • Concorrência
     • Execução concorrente de programas e tarefas por usuários distintos, que são compartilhados.
   • Ausência de relógio global
     • A troca de recursos entre computadores dependem de uma noção de compartilhamento do tempo em que as ações ocorrem. Entretanto não existe uma ação global e única do tempo correto em que aconteceu todas as ações.
   • Falhas Independentes
     • Sabendo que todos os sistemas de computadores podem falhar, os desenvolvedores devem pensar em tratar as possíveis falhas.
     • Cada componente pode falhar independentemente deixando os outros ainda em funcionamento.

3. Desafios

   • Principais desafios dos sistemas distribuídos.
   • Heterogeneidade dos Componentes
     • Ser um sistema aberto que permite a modificação,  substituição e comunicação de seus componentes.
     • Middleware
       • Middleware esta situado entre o nível de aplicação e o nível que consiste no sistema operacional. Tem o papel de interligar diferentes aplicações em diferentes sistemas operacionais. Tenta mascarar a heterogeneidade das plataformas das aplicações.
   • Segurança
     • Manter criptografia e a segurança dos dados e de seus usuários a todo momento.
     • Confiabilidade
       • Proteção contra exposições para pessoas não autorizadas.
     • Integridade
       • Proteção contra alterações ou danos.
     • Disponibilidade
       • Proteção contra os meios de acesso aos recursos.
   • Escalabilidade
     • Capacidade de funcionar quando houver um grande aumento na quantidade de usuários e pedidos de recursos no sistema.
   • Tratamento de falhas
     • Com a capacidade de haver falhas no sistema tanto em HW ou em SW os programas podem produzir resultados incorretos ou podem parar no meio da execução. O tratamento correto dessas falhas é particularmente difícil.
     • Detecção de falhas
       • É uma técnica utilizada para tratamento de falhas, pois algumas falhas podem ser encontradas.
     • Mascaramento de falhas
       • Algumas falhas encontradas podem ser ocultadas, ou manipuladas para se tornarem menos sérias.
     • Tolerância a falha
     • Recuperação de falhas
       • Projetos de SW de modo que o estado dos dados possam ser recuperados apos uma falha no sistema.
     • Redundância
       • Método utilizado para evitar falhas.
   • Concorrência
     • Capacidade de trabalha sobre a possibilidade que vários clientes possam acessar um recurso compartilhado ao mesmo tempo.
   • Transparência
     • Sistema é percebido como um “todo”, em vez de uma coleção de componentes independentes.
     • Transparência de acesso
       • Permite o acesso de recursos locais e remotos com o uso de operações idênticas.
     • Transparência de localização
       • Permite acesso aos recursos sem a necessidade de saber a sua localização.
     • Transparência de concorrência
       • Permite que vários processos operem concorrentemente, usando recursos compartilhados sem interferência entre ele.
     • Transparência de replicação
       • O usuário desconhece a existência de várias cópias do recurso. Fundamental para desempenho e tolerância a falhas.
     • Transparência de falhas
       • Ocultar falhas aos usuários.
     • Transparência de mobilidade
       • Permite a movimentação de recursos e clientes no sistema, sem afetar suas operações.
     • Transparência de desempenho
       • Permite que o sistema seja reconfigurado para melhorar o desempenho.
     • Transparência de escalabilidade
       • Permiti a expansão do sistema e aplicativos, sem alterar o sistema ou os algorítimos de aplicação.
   • Serviço de qualidade
     • Oferecer um serviço sem ser sujeito a questionamento da sua qualidade.
   • Sistemas Abertos
     • Um sistema computacional é aberto quando ele pode ser estendido e reimplementado de várias maneiras. Ter a capacidade de ser construídos a partir de hardwares e softwares heterogêneos, de diferentes fornecedores.

4. Redes de computadores

   • Redes de computadores estão por toda parte, a Internet é uma delas. Todo sistema distribuído depende dos serviços oferecidos por uma ou mais redes de computadores.
   • Os computadores em uma rede podem estar separados por qualquer distância.

5. Compartilhamento de Recursos

   • A principal motivação para construir e usar sistemas distribuídos é proveniente do desejo de compartilhar recursos.
   • Compartilhamento de hardware, recursos de dados, entre outros.
   • Serviço
     • Esse termo é usado para designar uma parte distinta de um sistema computacional que gerencia um conjunto de recursos relacionados. Por exemplo: Acesso a arquivos compartilhados por meio de um servidor de arquivos.
   • Servidor
     • Uma maquina que tem um processo em execução, integrado na rede, que gerencia recursos e pedidos de usuários e apresenta sua funcionalidade para os mesmos.

6. Tendências

   • Sistemas distribuídos estão passando por um período de mudanças significativas, e isso pode trazer diversas tendências.
   • Redes pervasivas.
     • Uma maior mobilidade do sistema. É a capacidade de oferecer acesso dos recursos computacionais aos usuários onde quer que estejam, a todo momento e acessível com qualquer dispositivo.
   • Computação ubíqua
     • É a utilização de vários componentes  computacionais pequenos e baratos, disponíveis nos próprios dispositivos dos usuários.
     • Também denominada computação pervasiva.
   • Serviço multimídia
     • O suporte multimídia em sistemas distribuídos é uma tendencia muito importante, pois traz a capacidade de suportar diversos tipos de mídias de maneira integrada.
   • Serviço público
     • Assim como os serviços púbicos de água e eletricidade, algumas empresas estão promovendo o conceito de serviço publico para os sistemas distribuídos, assim esse recurso seria provido por uma empresa e efetivamente alugados por seus usuários.

7. Modelos de Sistema

   • Capturam a “essência” de um sistema, permitindo que aspectos importantes do seu comportamento possam ser mais facilmente estudados e analisados pelos seus projetistas.
   • Modelos Físicos
     • Consideram os tipos de computadores e equipamentos que contituem um sistema e sua interconectividade.
     • Representação dos elementos de hardware do sistema.
     • Modelo físico básico
       • É definido como um modelo físico mínimo de um sistema distribuído.
     • Gerações de SDs.
       • Sistemas distribuídos primitivos
         • Surgiram no final da década de 1970 e início dos anos 1980 em resposta ao surgimento da tecnologia de redes locias.
       • SDs adaptados para a Internet
         • Sistemas distribuídos de maior escala. Esses sistemas  a infraestrutura física consiste em um modelo físico que extensível de nós interconectados na Internet.
         • Sistemas globais a partir da infraestrutura oferecida pela Internet.
       • SDs conteporâneos
         • Consiste em um cunjunto cada vez mais diversificado de tecnologias de integração.
       • SDs de sistema
         • São definidos como sistemas complexos consistindo em uma série de susbsistemas.
   • Modelos de Arquitetura
     • Descreve o Sistema em termos das tarefas computacionais e de comunicação realizadas por seus elementos computacionais. Descrevem a estrutura organizacional do sistema.
     • Elementos arquitetônicos
       • Saber quem está se comunicado e com quem, como se comunicam e por onde se comunicam. Cliente/Servido P2P
     • Padrões arquitetônicos
       • Baseiam-se nos elementos da arquiteturas mais primitivas e fornecem estruturas recorrentes compostas que definiram bons funcionamentos em determinadas circunstâncias.
   • Modelos Fundamentais
     • Adotam uma perspectiva abstrata para descrever soluções para os problemas individuais enfrentados pela maioria dos sistemas distribuídos.
     • Modelo de interação
       • Considera a estrutura e a ordenação da comunicação entre os elementos do sistema. Considerando também a forma como os processos se comunicam.
       • - Desenpenho de Comunicação - Temporização - Interação - Ordenação de Eventos
     • Modelos de falha
       • Considera as maneiras que o sistema pode deixar de funcionar corretamente.
       • - Falhas por omissão - Falhas Arbitrárias - Falhas de temporização - Mascaramento de falhas - Confiabilidade de comunicação de um para um
     • Modelos de segurança
       • Considera como o sistema está protegido de tentativas de onterferência.
       • - Proteção de objetos - Interações seguras - Invasões - Ameaças aos processos/canais de comunicação - Anulação a ameaças de segurança - Criptografia - Autenticação - Canais Seguros