Introdução aos Sistemas Distribuídos

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Faculdade Estácio do Ceará Arquitetura de Sistemas Distribuídos 
Introdução aos Sistemas 
Distribuídos 
Prof. Marcus Fábio Fontenelle, M.Sc. 
Mestre em Informática Aplicada 
LPIC-1, NCLA, MCSE 
Prof. Marcus Fábio, M.Sc 
Faculdade Estácio do Ceará Arquitetura de Sistemas Distribuídos 
Definição de um Sistema Distribuído 
• Segundo Tanembaum “um sistema distribuído é um conjunto de 
computadores independentes que se apresenta a seus usuários como 
um sistema único e coerente”. 
 Um sistema distribuído consiste em componentes (isto é, 
computadores) autônomos. 
 Os usuários, sejam pessoas ou programas, acham que estão 
lidando com um único sistema. 
 Nenhuma premissa é adotada em relação ao tipo de 
computadores. 
 Nenhuma premissa é adotada quanto ao modo como os 
computadores são interconectados. 
 
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Principais Características 
• Diferenças entre os vários computadores e o modo como eles se 
comunicam estão, em grande parte, ocultas ao usuário. 
• Usuários e aplicações podem interagir com um sistema distribuído de 
maneira consistente e uniforme, independentemente de onde a interação 
ocorra. 
• Em princípio, também deveria ser relativamente fácil expandir ou aumentar 
a escala de sistemas distribuídos. 
• Em geral, um sistema distribuído estará continuamente disponível, embora 
algumas partes possam estar temporariamente avariadas. 
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Middleware 
• Para suportar computadores e redes heterogêneos e, simultaneamente, 
oferecer uma visão de sistema único, os sistemas distribuídos costumam 
ser organizados por meio de uma camada de software chamada 
middleware. 
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Metas de um Sistema Distribuído 
• Quatro metas importantes devem ser cumpridas na construção de um 
sistema distribuído para que valha a pena o esforço. 
 Deve oferecer fácil acesso a seus recursos 
 Deve ocultar razoavelmente bem o fato de que os recursos são 
distribuídos por uma rede 
 Deve ser aberto 
 Deve poder ser expandido 
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1ª Meta: Acesso a Recursos 
• A principal meta de um sistema distribuído é facilitar aos usuários, e às 
aplicações, o acesso a recursos remotos e seu compartilhamento de 
maneira controlada e eficiente. 
 Economia 
 Colaboração (groupware) 
• Necessário, no entanto, aprimorar a segurança, evitando acessos 
indevidos e rastreamento de comunicações para criação de perfis de 
usuários. 
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2ª Meta: Transparência 
• Uma meta importante de um sistema distribuído é ocultar o fato de que 
seus processos e recursos estão fisicamente distribuídos por vários 
computadores. 
• Um sistema distribuído que é capaz de se apresentar a usuários e 
aplicações como se fosse apenas um único sistema de computador é 
denominado transparente. 
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Grau de Transparência 
• Deve levar em consideração várias questões, como desempenho e 
facilidade de compreensão. 
 O usuário deve saber das limitações do sistema decorrentes do mesmo 
ser distribuídos, como: 
― Tempo de acesso? 
― Localização de recursos? 
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3ª Meta: Abertura 
• Um sistema distribuído aberto é um sistema que oferece serviços de acordo com 
as regras padronizadas que descrevem a sintaxe e a semântica desses serviços. 
• Em geral os serviços são especificados por meio de interfaces, que costumam ser 
descritas em uma Linguagem de Definição de Interface (Interface Definition 
Language – IDL) 
 Quase sempre capturam apenas a sintaxe de serviços, ou seja, 
especificam com precisão os nomes das funções que estão disponíveis, 
os tipos de parâmetros, os valores de retorno, as exceções etc. 
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3ª Meta: Abertura 
• As especificações devem ser completas e neutras. 
 Completude significa que tudo que é necessário para uma 
implementação foi especificado. 
 Neutralidade significa que as especificações não definem como deve 
ser a aparência da implementação. 
 Completude e neutralidade são importantes para interoperabilidade e 
portabilidade. 
― Interoperabilidade caracteriza até que ponto duas implementações 
de sistemas ou componentes de fornecedores diferentes devem 
coexistir e trabalhar em conjunto, com base na mera confiança 
mútua nos serviços de cada um, especificados por um padrão. 
― Portabilidade caracteriza até que ponto uma aplicação 
desenvolvida para um sistema distribuído A pode ser executada, 
sem modificação, em um sistema distribuído diferente B que 
implementa as mesmas interfaces de A. 
• Um sistema distribuído aberto deve ser de fácil configuração com base em 
componentes diferentes. 
• Um sistema distribuído aberto deve ser extensível. 
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4ª Meta: Escalabilidade 
• A escalabilidade de um sistema pode ser medida segundo 3 dimensões: 
 Tamanho: Significa que é fácil adicionar usuários e recursos ao 
sistema. 
 Termos Geográficos: Significa que os usuários e recursos podem 
estar longe uns dos outros. 
 Termos Administrativos: Significa que mesmo que abranja 
muitas organizações administrativas diferentes ainda pode ser 
fácil de gerenciar. 
• Um sistema escalável em uma ou mais dessas dimensões pode apresentar 
perda na capacidade de desempenho à medida que é ampliado. 
 
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Problemas de Escalabilidade – Tamanho 
• O que distingue um algoritmo descentralizado de um algoritmo centralizado? 
 Nenhuma máquina tem informações completas sobre o estado do 
sistema. 
 As máquinas tomam decisões tendo como base somente informações 
locais. 
 A falha de uma máquina não arruína o algoritmo. 
 Não há nenhuma premissa implícita quanto à existência de um relógio 
global 
 
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Problemas de Escalabilidade – Termos Geográficos 
• Impossível prover comunicação síncrona para grandes distâncias. 
• Comunicação em redes de longa distância não é confiável e quase 
sempre ponto a ponto. 
• Soluções centralizadas atrapalham a escalabilidade de tamanho. 
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Problemas de Escalabilidade – Termos Administrativa 
• Difícil estabelecer políticas de uso e pagamento de: 
 Recursos 
 Gerenciamento 
 Segurança 
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Técnicas de Escalabilidade 
• Problemas básicos de escalabilidade são os problemas de desempenho 
causados por capacidade limitada de servidores e redes. 
• Técnicas para ampliar sistemas: 
 Ocultar latências de comunicação 
 Distribuição 
 Replicação 
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Premissas Falsas ao se Desenvolver Sistemas Distribuídos 
1. A rede é confiável 
2. A rede é segura 
3. A rede é homogênea 
4. A topologia não muda5. A latência é zero 
6. A largura da banda é infinita 
7. O custo de transporte é zero 
8. Há apenas um administrador 
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Resumindo 
• Transparência: o processo de um usuário pode ser executado em qualquer 
máquina da rede, sendo escolhida pelo sistema, conforme a disponibilidade no 
momento. 
• Confiabilidade: o sistema deve apresentar: 
 Disponibilidade : estar sempre apto a ser utilizado 
 Segurança: proteger os recursos dos acessos não autorizados 
 Tolerante a falhas : ser capaz de manipular falhar automaticamente (backup) 
• Desempenho: Compartilhamento de recursos com uma melhor utilização da carga 
de processamento entre todas as máquinas 
• Escalabilidade: Capacidade de agregar novos recursos ao sistema – crescimento 
incremental sem prejudicar o desempenho do sistema 
• Flexibilidade: O sistema deve ser flexível para permitir mudanças no sistema, 
caso necessite acomodar um novo projeto. 
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Referências Bibliográficas 
• Sistemas Distribuídos – Princípios e Paradigmas, Andrew 
Tanenbaum, 2ª Edição – Seções 1.1 e 1.2 
• Biblioteca Virtual Estácio