Systemy rozproszone

Systemy rozproszone

Wg

Wg

Wikipedii

Wikipedii

:

:

System rozproszony

System rozproszony

to zbiór niezależnych urządzeń

to zbiór niezależnych urządzeń

(komputerów) połączonych w jedną, spójną logicznie całość.

(komputerów) połączonych w jedną, spójną logicznie całość.

Połączenie najczęściej realizowane jest przez

Połączenie najczęściej realizowane jest przez

sieć

sieć

komputerową

komputerową

. Urządzenia są wyposażone w

. Urządzenia są wyposażone w

oprogramowanie

oprogramowanie

umożliwiające współdzielenie

umożliwiające współdzielenie

zasobów

zasobów

systemowych

systemowych

.

.

Jedną z podstawowych cech

Jedną z podstawowych cech

systemu

systemu

rozproszonego jest

rozproszonego jest

jego

jego

transparentność

transparentność

, inaczej

, inaczej

przezroczystość

przezroczystość

, która stwarza

, która stwarza

na użytkownikach systemu rozproszonego wrażenie

na użytkownikach systemu rozproszonego wrażenie

pojedynczego i zintegrowanego systemu.

pojedynczego i zintegrowanego systemu.

Systemy rozproszone - cechy

Systemy rozproszone - cechy

współdzielenie zasobów

- wielu użytkowników systemu może

korzystać z danego zasobu (np. drukarek, plików, usług, itp.)

otwartość

- podatność na rozszerzenia, możliwość rozbudowy

systemu zarówno pod względem sprzętowym, jak i oprogramowania

współbieżność

- zdolność do przetwarzania wielu zadań jednocześnie

skalowalność

- zachowanie podobnej wydajności systemu przy

zwiększeniu skali systemu (np. liczby procesów, komputerów, itp.)

odporność na błędy

- zdolność działania systemu mimo pojawiania

się błędów (np. poprzez utrzymywanie nadmiarowego sprzętu)

transparentność, przeźroczystość

- postrzeganie systemu przez

użytkownika jako całości, a nie poszczególnych składowych.

Otwartość

Otwartość

-usługi muszą być zgodne ze standardowymi regułami

opisującymi ich składnię i semantykę (np. protokoły
sieciowe)

-specyfikacja interfejsu musi być kompletna i neutralna

Programy od różnych dostawców MUSZĄ współpracować
ze sobą, o ile spełniają warunek zgodności interfejsów

Przenośność – aplikacja stworzona dla jednego systemu
może być uruchomiona w innym bez potrzeby dokonania
jakichkolwiek zmian.

Przezroczystość

Przezroczystość

dostępu – poprzez ujednolicenie metod dostępu do danych

i ukrywanie różnic w ich reprezentacji

położenia – użytkownicy nie mogą określić położenia zasobu,

np. na podstawie jego nazwy

wędrówki – można przenosić zasoby między serwerami bez

zmiany odwoływania się do nich

przemieszczania– możliwość przenoszenia zasobów nawet

podczas ich używania

Przezroczystość

Przezroczystość

zwielokrotniania– użytkownik nie zauważa faktu zwielokrotniania

zasobów

współbieżności – możliwość współbieżnego przetwarzania nie

powodującego utraty spójności

awarii – niezauważalne zastępowanie uszkodzonych węzłów

trwałości – maskowanie sposobu przechowywania zasobu

(pamięć lub dysk)

Skalowalność

Skalowalność

pod względem rozmiaru (możliwość dodawania

pod względem rozmiaru (możliwość dodawania

nowych zasobów i użytkowników)

nowych zasobów i użytkowników)

geograficzna (rozrzucenie zasobów i

geograficzna (rozrzucenie zasobów i

użytkowników po całym świecie)

użytkowników po całym świecie)

administracyjna (skuteczna, mimo że rozrzucona

administracyjna (skuteczna, mimo że rozrzucona

administracja systemem)

administracja systemem)

Skalowalność - rozwiązania

Skalowalność - rozwiązania

1.

1.

Ukrywanie opóźnień komunikacji

Ukrywanie opóźnień komunikacji

komunikacja asynchroniczna

komunikacja asynchroniczna

część obliczeń po stronie klienta

część obliczeń po stronie klienta

2.

2.

Rozpraszanie (

Rozpraszanie (

np

np

DNS)

DNS)

3.

3.

Zwielokrotnianie

Zwielokrotnianie

równoważenie obciążenia

równoważenie obciążenia

zwiększenie dostępności

zwiększenie dostępności

zwiększenie niezawodności

zwiększenie niezawodności

caching

caching

Problem spójności danych

Problem spójności danych

Realizacje sprzętowe rozproszenia

Realizacje sprzętowe rozproszenia

Systemy

Systemy

wieloprocesory

wieloprocesory

(pamięć dzielona)

(pamięć dzielona)

multikomputery

multikomputery

(pamięć odrębna)

(pamięć odrębna)

Architektura

Architektura

szyna

szyna

przełącznik

przełącznik

Systemy homogeniczne

Systemy homogeniczne

Sieci systemowe

–

–

grupa komputerów

grupa komputerów

homogenicznych połączonych siecią

homogenicznych połączonych siecią

architektura połączeń

architektura połączeń

–

–

szyna lub przełącznik

szyna lub przełącznik

topologia połączeń

topologia połączeń

–

–

siatki i

siatki i

hiperkostki

hiperkostki

Realizacje:

Realizacje:

procesory o masywnej równoległości (specjalna

procesory o masywnej równoległości (specjalna

sieć)

sieć)

klastry

klastry

, grupy stacji roboczych (sieć standardowa)

, grupy stacji roboczych (sieć standardowa)

Oprogramowanie

Oprogramowanie

1.

1.

Systemy operacyjne dla komp. rozproszonych:

Systemy operacyjne dla komp. rozproszonych:

a)

a)

ś

ciśle powiązane (zarządzanie wszystkimi

ś

ciśle powiązane (zarządzanie wszystkimi

globalnymi zasobami przez system)

globalnymi zasobami przez system)

–

–

w

w

wieloprocesorach

wieloprocesorach

, komp.

, komp.

homogeniczych

homogeniczych

b)

b)

luźno powiązane (zbiór współpracujących

luźno powiązane (zbiór współpracujących

komputerów z lokalnymi S.O.)

komputerów z lokalnymi S.O.)

–

–

sieciowe

sieciowe

systemy operacyjne

systemy operacyjne

2.

2.

Oprogramowanie warstwy pośredniej

Oprogramowanie warstwy pośredniej

Oprogramowanie - cele

Oprogramowanie - cele

Ad 1a: Ukrywanie zasobów sprzętowych i

Ad 1a: Ukrywanie zasobów sprzętowych i

zarządzanie nimi

zarządzanie nimi

Ad 1b: Oferowanie lokalnych usług klientom

Ad 1b: Oferowanie lokalnych usług klientom

zdalnym

zdalnym

Ad 2: Zapewnianie przezroczystości rozproszenia

Ad 2: Zapewnianie przezroczystości rozproszenia

Wielokomputerowy S.O.

Wielokomputerowy S.O.

Jądro

Jądro

Jądro

Usługi rozproszonego systemu operacyjnego

Aplikacje rozproszone

Rozproszona pamięć dzielona

Rozproszona pamięć dzielona

Stronicowana rozproszona pamięć dzielona

Stronicowana rozproszona pamięć dzielona

jako forma komunikacji

jako forma komunikacji

Problemy z efektywnością:

Problemy z efektywnością:

-

-

zwielokrotniania stron do odczytu,

zwielokrotniania stron do odczytu,

-

-

zwielokrotnianie wszystkich stron,

zwielokrotnianie wszystkich stron,

-

-

rezygnacja ze ścisłej spójności

rezygnacja ze ścisłej spójności

-

-

fałszywe dzielenie (gdy 2 procesy odwołują się

fałszywe dzielenie (gdy 2 procesy odwołują się

do różnych zmiennych, ale na tej samej stronie)

do różnych zmiennych, ale na tej samej stronie)

Sieciowy S.O.

Sieciowy S.O.

Jądro

Jądro

Jądro

Aplikacje rozproszone

Usługi

sieciowego

systemu

operacyjnego

Usługi

sieciowego

systemu

operacyjnego

Usługi

sieciowego

systemu

operacyjnego

Usługi sieciowego S.O.

Usługi sieciowego S.O.

Praca zdalna (np.

Praca zdalna (np.

rlogin

rlogin

)

)

Kopiowane plików (np.

Kopiowane plików (np.

rcp

rcp

)

)

Sieciowy system plików

Sieciowy system plików

-

-

serwer

serwer

-

-

klient

klient

Oprogramowanie warstwy pośredniej

Oprogramowanie warstwy pośredniej

Jądro

Jądro

Jądro

Aplikacje rozproszone

Usługi

sieciowego

systemu

operacyjnego

Usługi

sieciowego

systemu

operacyjnego

Usługi

sieciowego

systemu

operacyjnego

Warstwa pośrednia

Wzorce, założenia do warstwy pośredniej

Wzorce, założenia do warstwy pośredniej

Wszystko jest plikiem (z

Wszystko jest plikiem (z

Unixa

Unixa

)

)

-

-

komunikacja

komunikacja

jako zapis/odczyt pliku

jako zapis/odczyt pliku

Zdalne wywołania procedur (RPC)

Zdalne wywołania procedur (RPC)

–

–

procedury

procedury

zdalne jak lokalne (ukrywanie komunikacji)

zdalne jak lokalne (ukrywanie komunikacji)

Obiekty rozproszone

Obiekty rozproszone

–

–

obiekt na jednej

obiekt na jednej

maszynie, interfejs do niego na wielu

maszynie, interfejs do niego na wielu

Model dokumentów rozproszonych (WWW)

Model dokumentów rozproszonych (WWW)

Usługi warstwy pośredniej

Usługi warstwy pośredniej

Komunikacja

Komunikacja

–

–

RPC, zdalne obiekty, przezroczysty

RPC, zdalne obiekty, przezroczysty

dostęp do rozproszonych plików, baz danych,

dostęp do rozproszonych plików, baz danych,

dokumenty WWW

dokumenty WWW

Nazewnictwo

Nazewnictwo

–

–

lokalizacja zasobów

lokalizacja zasobów

-

-

skalowalność

skalowalność

Trwałość

Trwałość

–

–

pliki, bazy danych, rozproszona pamięć

pliki, bazy danych, rozproszona pamięć

dzielona

dzielona

Transakcje rozproszone

Transakcje rozproszone

–

–

atomowość

atomowość

, dane na wielu

, dane na wielu

maszynach, maskowanie awarii

maszynach, maskowanie awarii

Bezpieczeństwo

Bezpieczeństwo

Otwartość warstwy pośredniej

Otwartość warstwy pośredniej

Nadbudowa nad systemem

Nadbudowa nad systemem

–

–

uniezależnienie od

uniezależnienie od

systemu

systemu

Zależność aplikacji od warstwy pośredniej

Zależność aplikacji od warstwy pośredniej

Niekompletność interfejsów warstwy pośredniej

Niekompletność interfejsów warstwy pośredniej

–

–

konieczność odwoływania się bezpośrednio do

konieczność odwoływania się bezpośrednio do

systemu

systemu

Zgodność warstwy pośredniej ze standardem, ale

Zgodność warstwy pośredniej ze standardem, ale

nieprzenośność

nieprzenośność

aplikacji

aplikacji

Przykłady warstw pośrednich

Przykłady warstw pośrednich

•

gniazda (ang. sockets)

•

RPC (Remote Procedure Call)

•

DCE (Distributed Computing Environment)

•

CORBA (Common Object Request Broker
Architecture

)

•

DCOM (Distributed Component Object Model)

•

RMI (Remote Method Invocation)

Porównanie systemów

Porównanie systemów

Warstwa

Warstwa

pośrednia

pośrednia

Sieciowy

Sieciowy

system

system

operacyjny

operacyjny

Rozproszony S.O.

Rozproszony S.O.

otwarty

otwarty

otwarty

otwarty

zamknięty

zamknięty

zamknięty

zamknięty

Otwartość

Otwartość

zmienna

zmienna

tak

tak

umiarkowana

umiarkowana

nie

nie

Skalowalność

Skalowalność

lokalne

lokalne

lokalne

lokalne

globalne,

globalne,

rozproszone

rozproszone

globalne,

globalne,

centralne

centralne

Zarządzanie

Zarządzanie

zasobami

zasobami

zależna

zależna

od modelu

od modelu

pliki

pliki

komunikaty

komunikaty

pamięć

pamięć

dzielona

dzielona

Komunikacja

Komunikacja

n

n

n

n

n

n

1

1

Kopie S.O.

Kopie S.O.

nie

nie

nie

nie

tak

tak

tak

tak

Jeden SO?

Jeden SO?

duża

duża

mała

mała

duża

duża

b. duża

b. duża

Przezroczystość

Przezroczystość

Wielokomp

Wielokomp

.

.

Wieloproc

Wieloproc

.

.

Model klient-serwer

Model klient-serwer

Klient

Serwer

żądanie

odpowiedź

wykonanie

usługi

Model trójwarstwowy

Model trójwarstwowy

Klient

Serwer

aplikacji

Serwer
b. danych

Interfejs

Interfejs

Interfejs

Interfejs

Interfejs

Interfejs

Aplikacja

Aplikacja

Aplikacja

Aplikacja

Aplikacja

Aplikacja

B. danych

B. danych

B. danych

B. danych

B. danych

B. danych

S e r w e r

K l i e n t