Notas de Aula - MAC 449/5755 - Sistemas Operacionais Distribuídos

Aula 3 - 20/08/2003

Introdução a Sistemas Distribuídos

• Existem muitas definições diferentes para SDs e para SODs. Por exemplo:
• Tanenbaum: Um sistema distribuído é uma coleção de máquinas independentes que, para os seus usuários, se parece com um único computador.
• Silberschatz (e outros):
• Sistemas Operacionais de redes: os úsuarios sabem da existência de várias máquinas, podem abrir sessões em várias máquinas e transferir dados entre elas.
• Sistemas Operacionais distribuídos: os usuários não precisam saber da existência de várias máquinas, os recursos remotos são usados da mesma forma que os recursos locais.
• Vantagens de Sistemas Distribuídos em relção a Sistemas Centralizados:
• Preço: 10 máquinas de x MHz é mais barato que 1 máquina de 10x MHz
• Velocidade: é possível construir sistemas com valor agregado muito maior
• Distribuição física: algumas aplicações são essencialmente distribuídas (e.g., correio eletrônico)
• Confiabilidade: se uma máquina quebra, outras podem guardar backup
• Disponibilidade: se uma máquina sai do ar (ou melhor, do fio), pode-se usar outra
• Crescimento incremental: podemos acrescentar (ou retirar) recursos aos poucos
• Desvantagens de Sistemas Distribuídos em relação a Sistemas Centralizados:
• Software: ainda não está tão maduro quanto o software para sistemas centralizados
• Rede: ela pode cair, pode ficar saturada, congestionar
• Segurança: roubo de dados, ataques de negação de serviço
• Sistemas Paralelos (não é a ênfase deste curso)
• Cada processador com sua própria memória (multicomputadores) menos comum
• Sistemas de Memória Compartilhada (multiprocessadores) mais comum
• barramento
• switches (como um reticulado)
• hipercubo (dois processadores são ligados se o seu número só difere em 1 bit) (exemplo com 3 bits)
• memória cache em cada processador
• área ativa de pesquisa: políticas de consistência de cache (mas já deu o que tinha que dar :-)
• tamanhos típicos: 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024 processadores
• Para maiores informações: cursos de computação paralela e de alto desempenho
• Sistemas Distribuídos (a ênfase deste curso)
• máquinas independentes conectadas por redes (e.g., modem+linha telefônica, linha serial, infravermelho, Ethernet, Fast Ethernet, FDDI, ATM, rede IEEE 802.11 sem fio, Internet pública, etc.)

• Questões importantes no Desenho de Sistemas Distribuídos
1. Transparência
• de localização
• de migração
• de replicação
• de concorrência (compartilhamento simultâneo de recursos)
• de paralelismo (atividades executadas em paralelo)
2. Flexibilidade
• não sabemos ainda construir sistemas distribuídos, então é bom que eles sejam flexíveis de modo que possamos reconfigurá-los quando fazemos algo errado
• os requisitos mudam (sempre), nada no mundo é estático
• núcleo monolítico vs. micronúcleo
3. Desempenho
• Normalmente é sinônimo de velocidade
• Várias coisas a se medir
• tempo de resposta
• velocidade de processamento (throughput)
• utilização dos processadores
• parcela da rede utilizada
4. Confiabilidade / Tolerância a Falhas:
• Disponibilidade
• Evita perda de dados em caso de falha de uma máquina
• Mecanismo mais comum: replicação
5. Escalabilidade
• se um protocolo funciona para 10 ou 100 máquinas é pouco provável que vá funcionar para 10K ou 100K máquinas. Exceção histórica: Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)
• Como desenhar algoritmos escaláveis?
• nenhuma máquina deve conter toda a informação sobre o sistema
• máquinas tomam decisões baseadas em informações locais
• a falha de uma máquina não inviabiliza todo o algoritmo
• não se deve assumir a existência de um relógio global