Sistemas Distribuídos

Processos Distribuídos

1. Threads em sistemas distribuídos
   • Threads podem ser utilizadas para evitar bolqueios em chamadas bloqueantes, permitindo que outras ações do programa continuem executando.
   • Clientes multithread
     • O principal objetivo é oculta a latência de operações (rede, disco, etc).
     • Por exemplo, é comum a UI executar em uma thread de mais alta prioridade para mostrar ao usuário que o programa continua em execução, uma vez que operações de I/O podem demorar muito (principalmente operações em rede) e dar a impressão de travamento.
     • Um exemplo no uso de threads para otimizar o tempo de execução é a carga de imagens em paralelo, num browser WWW. Como as rotas podem ter tempos diferentes, e as imagens tamanhos diferentes, é possível carregar as imagens, pelo menos parcialmente, de forma mais rápida.
   • Servidores multithread

     • Podemos construir servidores onde o cliente conecta em uma thread principal (Dispatcher), e a comunicação com cada cliente conectado em uma worker thread.

       Nesse modelo, é comum o uso de uma thread pool para limitar o número máximo de threads.

2. Virtualização
   • A virtualização de recursos é utilizada para…
   • Um hypervisor é….

     • Host hypervisor

       …

       Ex.: VirtualBox, QEMU

     • Baremetal hypervisor

       …

       VMWare ESXi, VMWare vSphere

   • Virtualização de Recursos
     • processador, memória, hardware dedicado…
   • Virtualização de Hardware vs. Contexto
   • Host OS
   • Guest OS
3. Containers
   • Criam um ambiente de user space isolado.
4. Servidores

   • Porta: Terminal no qual o serviço é provido. Algumas portas são definidas pela IANA.

     ex.: DNS (porta 53), HTTP (porta 80), SSH (porta 22)

   • Tipos de servidores
     • Stateless: não guarda estado dos clientes
     • Soft state: mantém estado por tempo determinado (estado de sessão)
     • Statefull: guarda o estado de cada cliente. A recuperação em caso de reinício do servidor é complexa.
   • Clusters de servidores: aparecem com um único servidor para o cliente
5. Migração de código
   • Tipos de migração:
     • Segmento de código: migração de instruções
     • Segmento de recursos: arquivos, impressras, processos
     • Segmento de execução: estado de execução, pilha, contexto
   • Tipos de mobilidade:
     • Fraca: mobilidade de segmento código (ex.: Javascript, applets Java)
     • Forte: mobilidade mais geral, mais complexa e mais custosa (mobilidade de segmento de execução)

Comunicação

1. Protocolos de comunicação
   • Toda comunicação em redes de computadores é realizada a partir de protocolos bem definidos.
   • Os protocolos de comunicação utilizados dependem da camada (modelo OSI) ao qual estão ligados

   • Protocolos orientados a conexão

     Deve ser estabelecida uma conexão antes da comunicação (Ex.: POTS - Plain Old Telephone Service)

     Garantem uma rota entre o remetente e o receptor.

   • Protocolos sem conexão

     A rota entre o remetente e o repector não é conhecida no momento de envio. (Ex.: Correio)

   • Um conjunto de protocolos é conhecido como pilha de protocolos e funciona com cada novo protocolo adicionando um cabeçalho ao dados do protocolo anterior.
2. Camadas OSI

   Nas camadas OSI os protocolos começam a transmissão na camada 7 (aplicação) e avançam até a camada 1 (Físico).

   • Aplicação

     Protocolos de alto nível, definidos pelas aplicações. Ex.: HTTP, FTP

     Os protocolos de middleware são protocolos de aplicação.

   • Apresentação
   • Sessão

   • Transporte

     Provê transparência de rede para as camadas superiores. Ex.: TCP, UDP

   • Rede

     Roteamento $\rightarrow$ remetente conhece o receptor. Ex.: IP (transmissão de pacotes)

   • Enlace

     Transmissão de frames, verificação de erros (ex.: CRC, checksum)

   • Físico

     Responsável pela transmissão de bits. Ex.: Padrão RS-232-C (serial)

3. Tipos de Comunicação
   • Persistente vs. Transiente

     • Persistente

       A mensagem continua ativa até que seja entregue, independente do estado do remetente ou do receptor.

     • Transiente

       A mensagem só continua ativa caso remetente e receptor estejam ativos.

   • Síncrona vs. Assíncrona

     • Síncrona

       Transmissor e receptor têm que estar sincronizados para ocorrer a comunicação. Para se manter esta sincronia, é transmitido periodicamente um bloco de informação que ajuda a manter o emissor e receptor sincronizados.

     • Assíncrona

       …

   • Chamada de Procedimento Remoto

   • Linguagem de Programação de Interfaces (IDL - Interface Definition Language)

   • Exemplos de Comunicação
     • Comunicação transiente orientada a mensagem
       • Berkeley Socket TCP/IP
         • Primitivas: socket, bind, listen, accept, connect, send, recv (receive), close
     • Comunicação persistente de mensagens
       • Sistemas de Filas de Mensagens
         • Primitivas: put, get (bloqueante/síncrona), poll (não bloqueante, assíncrona), notify