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A World Wide Web e Introdução aos Sistemas Distribuídos

A World Wide Web e Introdução aos Sistemas Distribuídos. Programação na Internet Secção de Sistemas e Tecnologias de Informação ISEL-DEETC-LEIC Carlos Guedes – cguedes@cc.isel.ipl.pt Paulo Pereira – palbp@cc.isel.ipl.pt. Autores e contributos. Autores Paulo Pereira Contributos

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A World Wide Web e Introdução aos Sistemas Distribuídos

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Presentation Transcript

  1. A WorldWideWebeIntrodução aos Sistemas Distribuídos Programação na Internet Secção de Sistemas e Tecnologias de Informação ISEL-DEETC-LEIC Carlos Guedes – cguedes@cc.isel.ipl.pt Paulo Pereira – palbp@cc.isel.ipl.pt

  2. Autores e contributos • Autores • Paulo Pereira • Contributos • Luís Falcão • Pedro Félix • Jorge Martins • Carlos Guedes • Nuno Datia 2

  3. Agenda • A Internet e a World Wide Web • Identificação de recursos • Uniform Resource Locator (URL) • Sistemas distribuídos (introdução) • Distribuição: causas e consequências • Propriedades pretendidas • Organização de software em camadas • Arquitecturas de sistemas distribuídos • Modelos de interacção • Desenho de sistemas distribuídos • O objecto de estudo • Aplicações Web

  4. Mais Info: http://www.answers.com/internet http://en.wikipedia.org/wiki/Internet Internet • O que é a Internet? • A rede IP • “Auto-estrada da informação” • IETF - Internet Engineering Task Force • Organização responsável pela normalização de serviços e protocolos da Internet • http://www.ietf.org/ • Alguns dos protocolos mais utilizados • HTTP - Hyper Text Transfer Protocol • FTP – File Transfer Protocol • SMTP - Simple Mail Transfer Protocol • W3C – WorldWideWebConsortium • http://www.w3.org/

  5. Rotas na internet (cerca de 30%) Data: Jan 15 2005 Legenda: Fonte: http://www.opte.org/maps/

  6. Mais Info:http://www.answers.com/topic/world-wide-web http://en.wikipedia.org/wiki/Www recurso recurso recurso recurso recurso recurso WorldWideWeb – WWW • O que é a World Wide Web? • Serviço mais utilizado na Internet • O utilizador, recorrendo a um browser, “vê” a Internet como um conjunto de recursos interligados (através de URI)

  7. Fonte: Wikipedia

  8. WWW – Historial (1) • Dez. 1991: demonstração da WWW na Hypertext’91 • 1993: No National Center For Supercomputing Applications(NCSA) é criado o primeiro browser (Mosaic) • 1994: Criado o World Wide Web Consortium(W3C) • Organização responsável pela normalização das tecnologias utilizadas na Web - http://www.w3.org/ • O sucesso da Web promoveu-a a ambiente de execução de aplicações distribuídas, as aplicações Web

  9. Fonte:http://news.netcraft.com/archives/2008/02/index.html WWW – Historial (2) • Crescimento de domínios na Web • 158,209,426 domínios em Fevereiro de 2008 (+2.6 milhões que no mês anterior) • Apenas ~70,000,000 dos quais activos (~44%)

  10. WWW – Intervenientes • Browser – Cliente HTTP • Servidor Web - Servidor HTTP (normalmente é usado o porto TCP 80) • Proxy – Intermediário que realiza caching • Pode também realizar controlo de acessos

  11. Browser (ex: IE) Browser Browser (ex:Firefox) WWW – Intervenientes (cont.) HTTP HTTP HTTP HTTP HTTP HTTP Proxy Server intranet

  12. Agenda (cont.) • A Internet e a World Wide Web • Identificação de recursos • Uniform Resource Locator (URL) • Sistemas distribuídos (introdução) • Distribuição: causas e consequências • Propriedades pretendidas • Organização de software em camadas • Arquitecturas de sistemas distribuídos • Modelos de interacção • Desenho de sistemas distribuídos • O objecto de estudo • Aplicações Web

  13. Mais Info:http://www.ietf.org/rfc/rfc3986.txt Identificação de recursos • URI - Uniform Resource Identifiers (RFC 3986) • Definem a sintaxe para identificadores de recursos • Formato genérico de um URI <esquema>:<parte-específica-esquema> • Tipos de URIs • URN - Uniform Resource Names (RFC 2141) • Identificadores persistentes, independentes da localização • Exemplo:urn:ietf:rfc:2141 • URL –Uniform Resource Locators (RFCs2368,1738,1808) • Identificam por localização • Exemplo:http://www.w3.org/Addressing/

  14. URL (Uniform Resource Locators) • Caracteres utilizados nos URL: • Caracteres US-ASCII • Caracteres que podem ser reservados: {“;”, “/”, “?”, “:”, “@”, “=“, “&”,”#”} • Se aparecerem fora do contexto para o qual foram reservados, devem ser codificados • Codificação de caracteres: %<código_hexadecimal> • Se o esquema tiver links relativos e uma estrutura hierárquica, os componentes da hierarquia devem ser separados por “/” • Ex: • http://labnet.cc.isel.ipl.pt/login.aspx?ReturnUrl=%2fblogs%2fdefault.aspx %2frepresenta o caracter '/'

  15. Esquemas • Parte específica de esquemas que envolvem protocolos da família TCP/IP <scheme>://[<user>[:<password>]@]<host>[:<port>]/<url-part> • Alguns exemplos: http://www.slbenfica.pt/register.asp?nome=Paulo%20Pereira&id=1 http://www.nasa.gov@137.12.132.10/index.aspx ftp://anonymous:password@strauss.cc.isel.ipl.pt/pub;type=a mailto:user@domain.org?subject=SLB&body=O%20Glorioso • Para mais informações veja http://www.w3.org/Addressing/

  16. Agenda (cont.) • A Internet e a World Wide Web • Identificação de recursos • Uniform Resource Locator (URL) • Sistemas distribuídos (introdução) • Distribuição: causas e consequências • Propriedades pretendidas • Organização de software em camadas • Arquitecturas de sistemas distribuídos • Modelos de interacção • Desenho de sistemas distribuídos • O objecto de estudo • Aplicações Web

  17. Sistemas Distribuídos “A distributed system is one in which components located at networked computers communicate and coordinate their actions only by passing messages” George Colouris et al, in “Distributed Systems: Concepts and Design” O que é um Sistema distribuído?

  18. Sistemas Distribuídos: Motivação (1) “It is easy to understand why networked systems are popular. Such systems allow the sharing of information and resources over a wide geographic and organizational spread.” Michael D. Schroeder, in “Distributed Systems, chapter 1” “They allow the use of small, cost-effective computers.” idem “They can grow in small increments over a large range of sizes.” ibidem

  19. Sistemas Distribuídos: Motivação (2) • Escalabilidade: Uma definição • Capacidade que o sistema tem para suportar o aumento do número de participantes (normalmente utilizadores) mantendo os níveis de qualidade de serviço (QoS) desejados • Como suportar o aumento de escala? • Scale-up (ou vertical scaling) • Aumento da capacidade da máquina usada • Custos de hardware elevados • Scale-out (ou horizontal scaling) • Aumento do número de máquinas usadas • Custos de hardware menores • Ónus da distribuição colocado no software

  20. Sistemas Distribuídos: Desafios “An interesting observation about network-based applications is that the best application performance is obtained by not using the network.” Roy Thomas Fielding, in “Architectural Styles and the Design of Network-based Software Architectures”, PhD dissertation • Consequências da distribuição: • Troca fiável de mensagens • Segurança • Coordenação • Propriedades pretendidas: • Escalabilidade • Disponibilidade (Desempenho e Fiabilidade)

  21. Fiabilidade na troca de mensagens Débito 100€ na conta 1 A B Débito realizado (saldo suficiente) • Uma solução: mensagens idem potentes A B Saldo da conta 1 ? Saldo da conta 1 é 1000€ Saldo da conta 1 = 900€ OK • Outra solução: mensagens com marcas temporais O stack TCP/IP resolve o problema?

  22. Coordenação • Sincronização • No acesso concorrente a recursos partilhados • Uma escrita exclui todos os restantes acessos • Soluções: • Conservadoras (ou pessimistas): “Check and act” • Optimistas: “Try and see” • Exemplo: Transacções • Acordo (por maioria ou consenso) • Acerca do valor de um recurso partilhado • Acerca do sucesso ou insucesso de uma ou mais operações • Exemplo: Transacções distribuídas

  23. Sincronização A B C Saldo da conta 1 ? Saldo da conta 1 ? Saldo da conta 1 é 1000€ Saldo da conta 1 = 900€ Saldo da conta 1 é 1000€ Saldo da conta 1 = 900€ OK OK ? A Iniciar transacção B ... ... Terminar transacção Transacção sucedida ou falhada 1 Atomicity, Consistency, Isolation, Durability • Uma solução: Transacções (propriedades ACID1) • A propriedade I (isolamento) pode ser relaxada (função do domínio do problema)

  24. Acordo: Transacções distribuídas (1) DTC join TID Start RM 1 TID join TID A TID doOperations(TID) RM 2 doOperations(TID) Protocolo Two phase commit (enrolling)

  25. Acordo: Transacções distribuídas (2) DTC canCommit(TID) ? doCommit(TID) RM 1 Yes canCommit(TID) ? A TID Yes RM 2 Protocolo Two phase commit(voting)

  26. Acordo: Transacções distribuídas (3) DTC doCommit(TID) doCommit(TID) RM 1 commited(TID) commited doCommit(TID) A TID commited RM 2 Protocolo Two phase commit(committing)

  27. Propriedades pretendidas • Escalabilidade • Disponibilidade • Desempenho • Latência • Throughput • Eficiência • Fiabilidade • Tolerância a falhas • Facilidade de manutenção • Evolutiva • Correctiva

  28. Agenda (cont.) • A Internet e a World Wide Web • Identificação de recursos • Uniform Resource Locator (URL) • Sistemas distribuídos (introdução) • Distribuição: causas e consequências • Propriedades pretendidas • Organização de software em camadas • Arquitecturas de sistemas distribuídos • Modelos de interacção • Desenho de sistemas distribuídos • O objecto de estudo • Aplicações Web

  29. Organização de software em camadas (1) Apresentação Interface pública Lógica Implementação Acesso a recursos (dados, outros componentes) Dados • Lógica (ou Business Layer) contém código que permanece válido • para qualquer apresentação • para qualquer fonte de dados • Padrão de aplicabilidade recursiva • Designado de modelo layered • Favorece o isolamento

  30. Organização de software em camadas (2) • A separação lógica potencia a separação física! • E, consequentemente, a distribuição de carga

  31. Agenda (cont.) • A Internet e a World Wide Web • Identificação de recursos • Uniform Resource Locator (URL) • Sistemas distribuídos (introdução) • Distribuição: causas e consequências • Propriedades pretendidas • Organização de software em camadas • Arquitecturas de sistemas distribuídos • Modelos de interacção • Desenho de sistemas distribuídos • O objecto de estudo • Aplicações Web

  32. Arquitecturas de sistemas distribuídos • Monolíticas (não distribuídas) • Cliente - servidor • Baseiam-se na divisão de responsabilidades entre participantes, por exemplo, de acordo com critérios • de posse da informação • de prestação de serviço (exploração de negócio) • Taxonomia (função das divisões físicas) • Fat client • Tiered • Rich client • Thin client • Peer-to-peer • Todos os participantes têm responsabilidades equivalentes

  33. Máquinas cliente Apresentação Lógica Servidor(es) Dados Arquitecturas Fat client (1) Quais as vantagens e desvantagens?

  34. Arquitecturas Fat client (2) Apresentação Máquinas cliente Lógica Acesso a dados Repositório(s) de dados Servidor(es) O que se ganhou?

  35. Arquitecturas Tiered: Rich client Apresentação Máquinas cliente Lógica Servidor(es) Acesso a dados Repositório(s) de dados Servidor(es) E agora?

  36. Arquitecturas Tiered: Thin client Máquinas cliente Execução de código de apresentação Geração e distribuição de código de apresentação Servidor(es) Lógica Servidor(es) Acesso a dados Repositório(s) de dados Servidor(es) Separação física: Até onde?

  37. Modelos de interacção (1) One-Way Diálogo Pedido/Resposta

  38. Modelos de interacção (2) • Pedido/Resposta • Comunicação de natureza síncrona • O emissor do pedido não prossegue antes de obter a resposta • Desvantagens, citando Clemens Vasters • "Request/Response forces your impatience upon the responding party” • “Unfair behavior because you don’t know what stress the other side is having” • One-Way • Comunicação de natureza assíncrona • O emissor não aguarda mensagem de resposta (logo o receptor pode reagir de forma deferida) • Diálogos • Comunicação de natureza assíncrona onde ambos os intervenientes têm a iniciativa de enviar mensagens • Equivalente a One-Way bidireccional

  39. Desenho de sistemas distribuídos (1) • Como influenciar as propriedades desejadas? • Não existem soluções universais (ainda?) para os desafios • A adequação das soluções existentes é função do domínio do problema • No entanto, existem algumas ideias!

  40. Desenho de sistemas distribuídos (2) • Algumas ideias: (serão revisitadas) • Dados • Caching (tratamento difere de acordo com a natureza dos dados) • Replicação (total ou parcial) • Serviços • Replicação (Clustering) • Replicação favorece balanceamento de carga (estático e dinâmico) • Favorecimento de: • soluções stateless • modelos de interacção assíncronos • Gestão de recursos: • Activação just in time • Utilização de pools • Estado de conversação

  41. Agenda (cont.) • A Internet e a World Wide Web • Identificação de recursos • Uniform Resource Locator (URL) • Sistemas distribuídos (introdução) • Distribuição: causas e consequências • Propriedades pretendidas • Organização de software em camadas • Arquitecturas de sistemas distribuídos • Modelos de interacção • Desenho de sistemas distribuídos • O objecto de estudo • Aplicações Web

  42. Arquitecturas de aplicações Web – Tiered (revisitado) HTML, CSS, JavaScript, XML Máquinas cliente (Browsers) Execução de código de apresentação Geração e distribuição de código de apresentação ASP.NET Servidor(es) Web Lógica .NET Servidor(es) Aplicacionais ADO.NET Acesso a dados Servidor(es) de Dados (SGBD) Repositório(s) de dados

  43. Bibliografia Distributed Systems - Concepts and Design, G. Coulouris at al, Addison Wesley, 2000 Distributed Systems: Concepts and Design, Jean Dollimore at al, Addison Wesley, 2005

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