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Tecn. Amb. Distribuídos: Modelos de Comunicação em Sistemas Distribuídos
1
Arquiteturas de Sistemas Distribuídos:
Modelos de Comunicação
Alcides Calsavara
Tecn. Amb. Distribuídos: Modelos de Comunicação em Sistemas Distribuídos
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Referência Básica
[C] Distributed Systems: Concepts and Design. G. Coulouris, J. Dollimore, T. Kindberg. Addison-Wesley, 1994. ISBN 0-201-62433-8. (Capítulos 4 e 5)
[T] Distributed Operating Systems. A. S. Tanenbaum. Prentice-Hall, 1995. ISBN 0-13-219908-4. (Seções 2.4 e 2.5)
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Conteúdo
Elementos básicos de comunicação Transmissão de dados Endereçamento Sincronismo Enfileiramento (Bufferização) Confiabilidade
Comunicação cliente-servidor Comunicação em grupo Chamada remota de procedimento
Tecn. Amb. Distribuídos: Modelos de Comunicação em Sistemas Distribuídos
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Comunicação cliente-servidor
Cliente
Núcleo Núcleo
Rede
Requisição
RespostaServidor
Requisição/Resposta
1
2
3
4
5
6
7
Enlace
Físico
Tecn. Amb. Distribuídos: Modelos de Comunicação em Sistemas Distribuídos
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Transmissão de dados
Dados em programas são estruturados enquanto que mensagens carregam informação sequencial:
» Linearização/Restauração de dados Heterogeneidade na representação de dados
em computadores:
» Uso de um formato externo comum
» Inclusão de uma identificação de arquitetura na mensagem
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Marshalling/Unmarshalling
Marshalling: Linearização de uma coleção de itens de
dados estruturados Tradução dos dados em formato externo
Unmarshalling: Tradução do formato externo para o local Restauração dos itens de dados de acordo
com sua estrutura
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Endereçamento Esquemas:
Endereçamento máquina.processo Endereçamento máquina.id-local Descoberta de endereço via broadcasting
(difusão) Descoberta de endereço via um servidor de
nomes Problemas potenciais: transparência de
localização, sobrecarga, escalabilidade
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Comunicação síncrona
Primitiva send é bloqueante: processo cliente aguarda enquanto o núcleo envia a mensagem para o processo servidor.
Primitiva receive é bloqueante: processo servidor aguarda até que o núcleo receba uma mensagem endereçada para aquele processo.
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Comunicação assíncrona Primitiva send não é bloqueante: o processo
cliente aguarda somente enquanto a mensagem é copiada para o buffer do núcleo.
Primitiva receive pode ser: bloqueante: o processo servidor aguarda
por uma mensagem. não bloqueante: o processo servidor
simplesmente comunica o núcleo que espera receber uma mensagem.
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Enfileiramento Situações:
Send ocorre antes de Receive Um cliente faz um Send enquanto o servidor
ainda atende a outro cliente Solução trivial: clientes devem insistir ... Solução pragmática: mailbox (uma fila de
mensagens controlada pelo núcleo): mailbox criado a pedido do servidor mensagens endereçadas ao mailbox
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Confiabilidade
Mensagens se perdem, atrasam, duplicam. Abordagens:
Send tem semântica não confiável: as aplicações devem garantir entrega de mensagens (ex: timeout)
Mensagem de acknowledgement enviada pelo servidor (no nível núcleo)
Mensagem de acknowledgement implícita na resposta do servidor
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Pacotes em protocolo C-SCódigo Tipo De Para Descrição
REQ Request C S O cliente deseja umserviço
REP Reply S C Resposta do servidor parao cliente
ACK Ackowledgment x y O pacote anterior chegou
AYA Are you alive? C S Investiga de o servidornão parou
IAA I am alive S C O servidor não parou
TA Try again S C O servidor está lotado
AU Address unknown S C Nenhum processo estáusando aquele endereço
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Comunicação em grupo
ER R
R
R
R R
R R
E
R
Processo que envia mensagem
Processo que recebe mensagem
Tolerância a falhas baseada na replicação de serviços
Localização de objetos em serviços distribuídos
Melhor desempenho via replicação de dados
Múltipla atualização
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Tipos de grupos Visibilidade:
Aberto: um processo fora do grupo consegue enviar mensagens para o grupo todo
Fechado: somente processos do grupo enviam mensagens para o grupo todo
Organização: Peer: todos os processos tomam decisão Hierárquico: decisão é centralizada
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Endereçamento de grupo
Multicast: um processo envia uma mensagem simultânea e somente para os membros do grupo.
Broadcast: um processo envia uma mensagem para todas as máquinas e somente as que contêm um membro do grupo a assimila.
Unicast: um processo envia uma mensagem para todos os membros do grupo em série.
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Modificações no grupo
Controle centralizado: servidor de grupo Controle descentralizado: acordo entre
os membros Operações:
Entrada de um membro: atualizar estado Saída de um membro: se involuntária (ex:
parada), todos os membros restantes devem notar sua saída.
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Primitivas de comunicação
GroupSend: envia mensagem para todos os membros do grupo
GroupReceive: aguarda mensagem enviada a todo o grupo
GetReply: aguarda resposta de todos os membros do grupo após um GroupSend
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Atomicidade
Uma mensagem enviada ao grupo deve ser recebida por todos os seus membros ou por nenhum deles.
Situação: o enviador pode parar enquanto está enviando a mensagem para o grupo.
Garantia de consistência do grupo Facilidade de programação
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Ordenação de mensagens
Todas as mensagens enviadas a um grupo devem chegar a todos os processos na mesma ordem.
Abordagens: Ordenação por tempo global Ordenação por tempo consistente:
somente uma mensagem por vez é difundida
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20Chamada de Procedimentos Remotos (RPC)
Comunicação baseada em operações de entrada/saída: abstração fraca, sujeito a erros
Ideal: programar um sistema distribuído como se fosse centralizado
RPC objetiva permitir chamada de procedimento remoto como se fosse local, ocultando entrada/saída de mensagens
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Visão geral
Um processo A chama um procedimento p de um processo B, entrando em estado de espera
O processo B passa a executar o procedimento p, e ao seu término faz um reply para o processo A
O processo A volta à sua execução normal após ter recebido o reply
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Chamadas de procedimento
O procedimento chamador, que já tem suas variáveis locais empilhadas, empilha os parâmetros da chamada e o endereço de retorno
O procedimento chamado aloca suas variáveis locais
No retorno do procedimento chamado, os parâmetros e o endereço de retorno são desempilhados
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Modos de parâmetros Valor: procedimento chamado recebe uma cópia
de uma variável conhecida do procedimento chamador
Referência: procedimento chamado recebe o endereço de uma variável conhecida do procedimento chamador
Cópia/Reescrita: procedimento chamador recebe uma cópia de uma variável conhecida do procedimento chamador e o valor desta cópia é reescrito na variável
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Funções dos Stubs Client stub
intercepta a chamada empacota os parâmetros (marshalling) envia mensagem de request ao servidor (através do núcleo)
Server stub recebe a mensagem de request (através do núcleo) desempacota os parâmetros (unmarshalling) chama o procedimento, passando os parâmetros empacota o resultado envia mensagem de reply ao cliente (através do núcleo)
Client stub recebe a mensagem de reply (através do núcleo) desempacota o resultado passa o resultado para o cliente
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Falhas em RPC
O cliente não é capaz de localizar o servidor A mensagem de request do cliente para o
servidor é perdida A mensagem de reply do servidor para o
cliente é perdida O servidor pára após ter recebido a
mensagem de request O cliente pára após ter enviado a mensagem
de request
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Falha do servidor Passos normais:
recebe mensagem de request executa procedimento envia mensagem de reply
Falha pode ocorrer: após a execução antes da execução
Semânticas de chamada: pelo menos um no máximo um exatamente um
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Falha do cliente O servidor torna-se um “órfão” Soluções:
exterminação do servidor pela máquina do cliente reencarnação do cliente: toda computação remota
é destruída "reencarnação" suave do cliente: somentes as
computações remotas referentes a aquele cliente são destruídas
expiração: servidor estabele um timeout para confirmação
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