Apresentação

1. Apresentação Sistemas Distribuídos

2. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Sistema Distribuído: • Sistemas na qual os componentes localizados em uma rede de computadores se comunicam e coordenam suas ações somente pela passagem de mensagens. • Características de um sistema distribuído: • Concorrência de componente; • Falta de sincronização Global; • Componentes independente de falhas.

3. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Exemplos de Sistemas Distribuídos: • A Internet; • Uma Intranet, na qual é uma porção da Internet que é gerenciada por uma organização; • Sistemas móveis; • Computação Unipresente (Ubiquitous Computing).

4. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Motivação: • A principal motivação para a construção de sistemas distribuídos é compartilhamento de recursos computacionais. • Os recursos compartilhados podem estar na forma de sistemas: • com servidores que permitem que os clientes acessem seus recursos; • ou na forma de recursos que são encapsulados em objetos que podem ser acessados por outros clientes/objetos.

5. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Desafios: • Algumas dificuldades podem ser identificadas devidos a heterogeneidade dos componentes: • Dificuldade em permitir que os componentes possam ser adicionados ou substituídos; • Aspectos de seguranças; • Escalabilidade; • Tolerância a falhas; • Concorrência de componentes e, • Transparência.

6. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Consequência da definição de Sistemas Distribuídos: • Concorrência, em uma rede de computadores, a concorrência acontece normalmente. Dois usuários podem estar trabalhando independentes, mas compartilhando recursos como arquivos e impressoras. Em Sistemas Distribuídos, recursos mais avançados podem ser compartilhados, como a própria computação; • Ausência de Clock Global, existe uma noção de que é preciso pelo menos uma forma de sincronização para coordenar as atividades entre os componentes em um sistema distribuído, mas não há uma forma simples de fazer essa coordenação apenas trocando mensagens; • Independência a falhas, Os SDs devem ser especialmente construídos para tolerar falhas, uma vez que elas sofrem de problemas especiais, como: queda de comunicação e a consequente isolação entre os computadores, mesmo assim, os sistemas SDs devem providenciar que as outras máquinas continuem funcionando.

7. Caracterização de Sistemas Distribuídos • O que é um recurso compartilhado?

8. intranet % % ISP % % backbone satellite link desktop computer: server: network link: Caracterização de Sistemas Distribuídos • Porção típica da Internet:

9. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Internet • Não há exemplo maior que a própria Internet como um exemplo de sistema SD. A Internet permite que uma imensa quantidade de computadores se comuniquem através da troca de mensagens, compartilhando recursos, como impressoras, arquivos e serviços de multimídias. • A Internet também traz algumas dificuldades para os SDs. Sistemas que trabalham justamente com serviços multimídia enfrentam dificuldades com a limitação de reserva de recursos na Internet.

10. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Intranets • A Intranet pode ser considerada uma pequena porção da Internet, gerenciada ou administrada separadamente por uma organização ou compania que apresentam requisitos focados em políticas de segurança normalmente rígidas. • Uma Intranet pode ser conectada a Internet através roteadores, para permitir que seus usuários possam acessar alguns de seus serviços, como acesso a páginas da web e emails. É possível também que usuários externos acessem o conteúdo interno da Intranet conforme o interesse da compania que o gerência. • O controle de acesso aos serviços é normalmente realizado pelos Firewalls, cuja a função principal é filtrar tipos de dados que entram e saem conforme o interesse da organização.

11. Caracterização de Sistemas Distribuídos • As principais características para um projeto de componentes para o uso de Intranets em sistemas distribuídos são: • Serviços de Troca de Arquivos; • Firewalls; • Custo de instalação e Suporte de Software.

12. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Computação móvel • Avanços na tecnologia permitiram a redução do hardware dos dispositivos e melhoramento nas técnicas de transmissão de dados sem fios. Um dos resultados mais evidentes é o aparecimento de poderosos dispositivos computacionais móveis: • Laptops; • Handheld, PDA’s; • Telefones móveis; • Dispositivos Vestíveis (Wearable); • Dispositivos Embarcados. • Características principais: • Portabilidade e • Conectividade.

13. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Ubiquitous Computing, (Weiser 1993) são recursos computacionais que ficam disponíveis no próprio ambiente. São dispositivos pequenos e baratos incorporados nos objetos do dia a dia do lar ou escritório de trabalho. • Weiser(1999), criou o conceito de computação unipresente ou computação presente em “qualquer lugar”. Neste novo cenário, um usuário pode, por exemplo, para conversar diretamente com a máquina de lavar, para pedir para ligar o aparelho de som. Ao mesmo tempo, estes mesmo dispositivos podem enviar mensagem para seus donos através de emails ou pager’s para avisar sobre algum evento.

14. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Exemplos de aplicações: • Casa; • Trabalho; • Hospitais; • Bibliotecas; • etc;

15. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Alguns desafios: • Computação móvel: • Limitação da bateria; • Limitação da largura de banda; • Interfaces limitados; • Ubiquitous Computing: • Reconfiguração de acesso; • Complexidade na implementação; • Privacidade e segurança.

16. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Princípio básico para o compartilhamento de recursos • Redução de custos, compartilhamento de hardware como impressora, hard-disks, etc; • Compartilhamento de Alto Nível, aplicações, dados, serviços. Ex: páginas da Web, máquinas de buscas, sistemas de conversão de moedas, etc.

17. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Serviços: • O termo serviço é usado para distinguir parte de um sistema de computador que gerencia uma coleção de recursos relacionados e apresenta suas funcionalidades para usuários e aplicações. • Exemplos: • Servidor de Arquivos, por exemplo para oferece um meio para troca de arquivos (ex: FTP); • Servidor de Impressão, para oferecer serviços gerenciador de impressão de documentos;

18. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Serviços: • Os recursos em um sistema distribuídos são fisicamente encapsulados em um computador onde podem ser acessados de outros computadores através da comunicação em rede. • Normalmente existe um esquema de interface para providenciar os recursos de forma confiável e consistente. O nome “Servidor” é o termo mais conhecido para um sistema de software providenciar um esquema definido de acesso aos recursos em sistemas distribuídos.

19. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Servidor: • É caracterizado por ser um processo que responde a uma solicitação de um processo cliente. Normalmente o processo cliente é um outro computador que está se comunicando através da rede. • A interação entre cliente e o servidor, deste a solicitação até o envio da mensagem por parte do servidor, é chamado de “Solicitação Remota”

20. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Características de um Servidor: • é um processo passivo. • podem solicitar operações de serviços de outros servidores; • funcionam continuamente; • Características de um Processo Cliente: • é um processo ativo; • funcionam apenas quando são solicitados pelos usuários ou aplicativos;

21. Caracterização de Sistemas Distribuídos • A WORLD WIDE WEB • A Web (Berners-Lee, 1991) é um sistema para publicação e acesso de recursos e serviços através do uso da Internet. Através de programas comuns como o Netscape ou Internet Explorer, o usuário pode acessar recursos compartilhados e remotos, como documentos, texto, imagens, áudios e vídeos. • A Web surgiu na Europa no centro de pesquisas nucleares (CERN) na Suíça, em 1989. Desenvolveu-se a partir da necessidade de ter um meio mais eficiente e organizada de troca e armazenagem de documentos científicos através da Internet. Sua principal característica mais importante é o uso do conceito de hipertextos. O Hipertexto é uma estrutura capaz de fazer referência diretas a outros documentos dentro da rede Internet, tornando muito fácil recuperar o documento referenciado através do Browser.

22. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Características da WEB • É um sistema aberto, ou seja, pode ser implementado extensões para adicionar novas capacidades ao padrão. Novos browsers podem ser implementados para diversas plataformas, incluindo para dispositivos móveis como celulares e PDA’s; • A Web pode acomodar vários tipos de recursos. Através da especificação do formato do conteúdo, “Content-Type”, é possível definir qualquer formato de arquivo para ser transferido para um browser.

23. http://www.google.comlsearch?q=kindberg www.google.com Browsers Web servers Internet www.cdk3.net http://www.cdk3.net/ www.w3c.org http://www.w3c.org/Protocols/Activity.html File system of Protocols www.w3c.org Activity.html Caracterização de Sistemas Distribuídos • Web server/client

24. Caracterização de Sistemas Distribuídos • A Web é baseada em três padrões tecnológicos a saber: • HTML - (HyperText Markup Language); • URL - (Uniform Resource Locators); • HTTP - (HyperText Transfer Protocol).

25. Caracterização de Sistemas Distribuídos • HTML • É a linguagem usada para especificar o conteúdo e formato das páginas e como deverão ser apresentados nos browsers. Basicamente definem uma linguagem de marcação informando como um parágrafo, títulos, cabeçalhos, tabelas e imagens devem ser apresentados ao usuário. • Exemplo de um código html: • <P> Para acessar a página do professor • <A href=“http://www.netium.com.br/noji/index.htm”>Clique aqui</A> • </P> • Resultado visto em um browser: • Para acessar a página do professor Clique aqui

26. Caracterização de Sistemas Distribuídos • URLs • Têm o propósito de especificar a o tipo e a localização do recurso nos servidores de páginas Web. • A URL especifica sempre dois componentes básico para uma identificação de recursos: • esquema:esquema-específico-localização • Ex: • mail:joe@anIPS.net; • ftp://ftp.download.com/software/free/prog.exe; • http://www.download.com/software/free/prog.exe; • Este modelo permite que novos esquemas possam ser criados e adicionados na Web para prestar outros recursos não previstos inicialmente.

27. Caracterização de Sistemas Distribuídos • HTTP URLs • Basicamente faz parte da especificação do protocolo HTTP e é usado para localização de recursos em servidores HTTP. • Sua principal tarefa é especificar qual servidor e qual o recurso específico dentro daquele servidor. As páginas Web normalmente são guardadas em subdiretórios dentro dos servidores. • A estrutura geral de um HTTP URL é: • HTTP://servername [:port] [/pathnameOnServer] [?arguments]

28. http://www.google.comlsearch?q=kindberg www.google.com Browsers Web servers Internet www.cdk3.net http://www.cdk3.net/ www.w3c.org http://www.w3c.org/Protocols/Activity.html File system of Protocols www.w3c.org Activity.html Caracterização de Sistemas Distribuídos • Exemplos: • http://www.cdk3.net/ • http://www.w3.org/Protocols/Activity.html • http://www.google.com/search?q=kindberg.

29. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Protocolo HTTP • Define a forma como os browsers e outros tipos de clientes devem interagir com os servidores Web. • Características: • Interação Solicitação-Resposta, o protocolo HTTP é baseado em solicitação e resposta. O cliente envia a URL para identificar o servidor usando a primeira parte da URL que contém DNS. Se o servidor existir, o path e arquivo é pesquisado. Caso o DNS ou o arquivo não seja encontrado, uma página de erro é retornado; • Content-Type, faz parte do protocolo especificar o tipo de conteúdo de dados que está sendo transferido para o cliente, desta forma, o browser tem condições de tratar de forma correta e apresentá-lo para o usuário; • Requisição individual de recurso, se um documento HTML têm 9 figuras, então o browser irá fazer 10 solicitações ao servidor; • Simple Access Control, através do protocolo HTTP, é extremamente fácil ter acesso a qualquer dado publicado na Internet. Uma forma de restringir os acessos aos dados é solicitar a digitação de senhas antes de mostrar os dados.

30. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Mais características da WEB: • Formulários, permite a entrada de dados que serão enviados ao servidor; • Argumentos, após a URL, pode se enviar informações extras através da adição do caracter “?”. Ex: http://www.google.com/search?q=kindberg • CGIs, são programas que podem ser executados no servidor Web para executar tarefas específicas como uma consulta a banco de dados. Normalmente, o retorno desses programas é emitindo uma página HTML; • Javascript, é uma linguagem de script voltado para ser executado normalmente no lado cliente, ou seja nos browsers. Permite a facilidade de testar, por exemplo, os dados antes mesmos de enviar os dados para o servidor; • Applets, São códigos baseados em Java que são baixados do servidor para serem executados nos browsers. Têm a vantagem de executar códigos mais avançados que possibilitam a execução de aplicações como chats.

31. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Nem tudo é perfeito na Web: • Problemas de Links fantasmas; • Falta de padronização do HTML; • Falta de confiabilidade nos dados encontrados na Internet; • Problemas de escala; • Overhead de recursos nas páginas, muitos applets, gif animados, etc.

32. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Desafios: • Os SD são facilmente encontrados em qualquer lugar nos dias de hoje, mas projetos ambiciosos podem pedir requisitos que trazem muitos desafios para o seu desenvolvimento. • Os principais desafios podem ser: • Heterogeneidade; • Acessibilidade; • segurança; • Escalabilidade; • Tratamento a falhas.

33. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Heterogeneidade: • A Internet é o maior exemplo de rede que oferece serviço de acesso através de várias redes físicas heterogêneas. A Internet permite que diferentes recursos sejam utilizados com o objetivo de providenciar uma comunicação transparente. Os diferentes recursos podem ser: • as rede; • os hardwares; • os sistemas operacionais; • as linguagens de programação; • as diferentes implementações.

34. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Heterogeneidade: • Hoje, a Internet consegue mascarar as diferentes redes que existentem no mundo. Esta possibilidade é devido a implementações de protocolos de Internet sobre as outras redes, como ocorre com as redes físicas de Ethernet.

35. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Heterogeneidade: • Dependendo do hardware utilizado, um número inteiro pode ter diferentes formatos e tamanhos. Isto, por exemplo, pode dificultar a interpretação correta de um número em um hardware diferente. • Ex: Z80, 8080, 80386, pentium, motorola, etc.

36. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Heterogeneidade: • O Sistema Operacional oferece em seus códigos serviços de Internet que podem deixar disponíveis para os seus aplicativos, porém dependendo do sistema operacional utilizado, as chamadas para as APIs, podem ser diferentes de S.O. para outro. Ex: Unix e NT.

37. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Heterogeneidade: • Dependendo da ferramenta de programação, diferentes formatos de dados podem ser utilizados para representar caracteres e estruturas de dados. Isto pode dificultar a interação de uma aplicação com uma outra desenvolvida em linguagem de programação diferentes. • Ex: C, Pascal, Basic, Java, Assembler, etc.

38. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Middleware • O termo Middleware é aplicado para uma camada de software que tem o objetivo de providenciar uma abstração na programação através do ocultação das diferenças (heterogeneidade) existentes nos ambientes de rede, hardware, Sistemas Operacionais e linguagens de programação. • Ex: CORBA e Java RMI.

39. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Middleware • Os Middlewares resolvem o problema da heterogeneidade oferecendo um modelo computacional uniforme para ser utilizados pelos programadores. Estes modelos simplificam bastante o desenvolvimento de servidores e aplicações distribuídas. • Ex: Remote Object Invocation, Remote Event Notification, Remote SQL Access e Distributed Transaction Processing.

40. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Middleware • Códigos Móveis, o termo é usado para fazer referência para códigos que podem ser enviados de um computador para outro, para ser executado no destino. • Ex: Applets (desen. Java). • Java pode ser executado virtualmente em qualquer máquina através da implementação de uma máquina virtual no hardware hospedeiro.

41. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Acessibilidade: • A acessibilidade de um sistema de computador é a característica que determina se um sistema pode ser estendido e reimplementado de outras formas. • Determina o grau para o qual um novo recurso compartilhado pode ser adicionado e disponibilizado para uso em uma variedade de programas clientes.

42. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Acessibilidade: • A acessibilidade só é possível se a especificação e a documentação relativa as interfaces de software do componente de sistema ficarem disponíveis para os desenvolvedores. Em outras palavras, as interfaces chaves devem se tornar públicas; • A publicação é somente um primeiro passo necessário para permitir a adição e extensão dos serviços em Sistemas Distribuídos.

43. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Acessibilidade: • Exemplo de publicação: A Internet, para poder oferecer um padrão uniforme de serviço de rede para os desenvolvedores, oferece uma série de documentos específicos que são chamados de RFCs – Requests For Comments, os quais são identificados por números. Este conjunto de documentos especificam entre outras coisas, como os aplicativos deverão utilizar o protocolo de Internet para utilizar os seus serviços [www.ietf.org].

44. Exercícios • O que é um sistema distribuído? Dê exemplos de Sistemas tipicamente em SD. • Como funciona uma Intranet? • Que tipo de serviços oferecem os dispositivos usados na Computação móvel? • Que tipo de serviços oferecem os dispositivos Wearable? • Que tipo de serviços oferecem os dispositivos embarcados? • Como seria possível sincronizar dois relógio de computadores interligados por uma rede, sem uma ajuda externa? Como você faria para sincronizar muitos computadores interligados pela Internet?

45. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Resumo: • Os sistemas abertos são caracterizados pelo fato de terem suas interfaces chaves públicas; • Os sistemas distribuídos abertos são baseados na provisão de um mecanismo uniforme de comunicação e de uma publicação de interface para acesso aos recursos compartilhados; • Sistemas distribuídos abertos podem ser construídos a partir de hardware e software heterogêneos. Mas os componentes e as técnicas necessárias para permitir a conformidade entre os diversos hardwares e softwares devem ser cuidadosamente testados.

46. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Segurança: • Muitos SDs providenciam como recursos o armazenamento de informações para seus usuários, o que implica que essas informações são importantes de alguma forma para elas. • Há três aspectos importantes quanto a segurança: • Confidencialidade; • Integridade; • Disponibilidade.

47. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Segurança: • Para desenvolver um SD, existem desafios que devem ser tratados para garantir a segurança e a confiabilidade na execução de serviços oferecidos. • Exemplo: • Usuários que podem querer fazer consultas a sites de homebanking para verificarem suas contas bancárias; • Compras on-lines que podem ser realizadas através de números dos cartões de Créditos.

48. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Segurança: • Os desafios mais conhecidos são: • Enviar dados sensíveis sobre uma rede não segura. • Garantir a identificação do usuário remoto e dos agentes na rede. • Atualmente várias técnicas envolvendo criptografias são utilizadas para encontrar soluções adequadas para garantir a segurança em SDs na Internet.

49. Caracterização de Sistemas Distribuídos • Segurança: • Há dois desafios que ainda apresentam como problemas não muito bem resolvidos em SDs: • Ataque através do serviço negado, é a técnica utilizado para desativar ou enviabilizar o acesso de dados por parte dos usuários sérios. Ex: Ataques para congestionar um servidor de páginas Web; • Código Móvel Seguro, neste caso é necessário ter muito cuidado em oferecer SD com a possibilidade de executar códigos que possam ser recebidos pela rede. Ex: E-mails com programas atachados.

50. Date Web servers Computers 188 0 1979, Dec. 1989, July 130,000 0 1999, July 56,218,000 5,560,866 Caracterização de Sistemas Distribuídos • Escalabilidade: • Todo SD deve operar efetivamente e eficientemente em várias e diferentes ESCALAS. • Um sistema é dito escalável se ele permanecer efetivamente enquanto há um aumento significativo de recursos e de usuários.