DS L-1-1 (Лекции по распределённым системам)

РаспределенныесистемыВводная лекция: распределенныесистемы и требования к нимАлексей В. Бурдаков, к.т.н.burdakov@usa.net1-1План лекцийТема1. Вводная лекция: распределенные системы2. Архитектуры распределенных систем3. Эволюция распределенных технологий, метамодель4. Принципы ПО среднего слоя5.

Стандарты OMG, Архитектура CORBA, ORB6. Пример приложения на CORBAРК17. COM, Java/RMI8. Определение местонахождения распределенных объектов9. Долговременное хранение распределенных объектов10. Распределенные объектные транзакции11. Безопасность12. Расширенное взаимодействиеРК2Зачет/Экзамен1-21План лекции• Распределенная вычислительная система• Архитектура вычислительной системы• Литература1-3Что такое распределеннаясистема?Компонент1Компонент1КомпонентnКомпонентnСредний слойСредний слойСетевая ОССетевая ОСАппаратное обеспечениеАппаратное обеспечениеУзелn-1Узел2Компонент1КомпонентnКомпонент1Средний слойКомпонентnСредний слойСетевая ОССетевая ОСАппаратное обеспечениеУзелСетьАппаратное обеспечениеУзелn1-42Распределенная система:определениеРаспределенная система - это совокупностьавтономных узлов, соединенных ввычислительную сеть.

Каждый узел выполняетприкладные компоненты и ПО «среднего слоя»,позволяющее компонентам координировать своидействия, так что пользователи воспринимаютсистему как единое целое.1-5Требования краспределенным системам• Функциональные• Нефункциональные (качественные)• Масштабируемость (scalability)• Открытость (openness)• Поддержка неоднородности (heterogeneity)• Разделение ресурсов (resource sharing)• Отказоустойчивость (fault tolerance)• Прозрачность (transparency)1-63Масштабируемость• Адаптация распределенных систем к:• увеличению числа пользователей• уменьшению времени отклика• Обычно осуществляется увеличениемколичества обрабатывающих единиц(процессоров, узлов, дисков, ….)• Компоненты не должны изменяться примасштабировании• Архитектура остается неизменной1-7Открытость• Вопрос открытости вызван необходимостьюизменения, расширения системы• Необходимо описание синтаксиса исемантики компонентов системы• Детализированные интерфейсы компонентовдолжны быть опубликованы(документированы)• Должны быть решены различия в способахпредставления данных на различныхплатформах1-84Поддержка неоднородности• Неоднородность• Операционных систем• Аппаратных платформ• Вычислительных сетей• Языков программирования1-9Разделение ресурсов• Возможность свободного использованияресурсов в системе (аппаратного,программного обеспечения и данных)• Менеджер ресурсов контролирует доступ,схему именования и управляет совместнымдоступом• Возникает вопрос защиты и разделениядоступа1-105Отказоустойчивость• Сбои в ПО, аппаратном обеспечении, в СПДпроисходят!• Распределенная система должнаобеспечивать доступность сервисов даже принизкой надежности компонентов• Отказоустойчивость достигается• Избыточностью (репликация, RAID-5)• Восстановлением (журнал БД)1-11Прозрачность• Прозрачность (transparency) – характеристикасвойства данных или компьютерной среды,указывающей на то, что это свойство невоспринимается пользователем (программой) иможет игнорироваться.• Распределенная система должна восприниматься какпользователями, так и программистами как единоецелое, а не как простой набор компонентов• Вопрос прозрачности имеет несколько аспектов(составная часть Международного стандарта пооткрытой распределенной обработке ISO 20746-21996).

Данные аспекты определяют те свойства,которые должны иметь распределенные системы1-126уровеньПрозрачностьМасштабируемостиПроизводительностиОтказовМиграцииРепликацииОдновременноговыполненияДоступаРасположения1-13Прозрачность доступа(access)• Обеспечивает доступ к локальным иудаленным объектам единым образом• Примеры:• Навигация в Web (Браузер, HTTP)• SQL запросы к распределенной БД (SQL)• Файловые операции в NFSМасштабиМасштабируемостируемостиПроизводиПроизводительностительностиОтказовОтказовМиграцииМиграцииРепликацииРепликацииОдновременногоОдновременноговыполнениявыполненияДоступаДоступаРасположенияРасположения1-147Прозрачностьместонахождения (location)• Обеспечивает доступ к объектам без знанияих местоположения• Примеры:• Страницы Web• Таблицы в распределенной БД• Файлы NFSМасштабиМасштабируемостируемостиПроизводиПроизводительностительностиОтказовОтказовМиграцииМиграцииРепликацииРепликацииОдновременногоОдновременноговыполнениявыполненияДоступаДоступаРасположенияРасположения1-15Прозрачность одновременноговыполнения (concurrency)• Позволяет независимым процессам получатьдоступ к разделенным ресурсамодновременно без интерференции и ссохранением целостности• Пример:• NFS• Сеть банкоматов• СУБД – забота СУБД обеспечить целостность какпри единичном, так и одновременном доступеМасштабиМасштабируемостируемостиПроизводиПроизводительностительностиОтказовОтказовМиграцииМиграцииРепликацииРепликацииОдновременногоОдновременноговыполнениявыполненияДоступаДоступаРасположенияРасположения1-168Прозрачность репликации(replication)• Использование нескольких экземпляровинформации для увеличения надежности ипроизводительности.

При этом ни дляпользователей ни для приложений неизвестно с чем осуществляетсявзаимодействие (с копией или оригиналом).• Пример:• Распределенные СУБД• Репликация Web-сайтов: round-robin, и др.МасштабиМасштабируемостируемостиПроизводиПроизводительностительностиОтказовОтказовМиграцииМиграцииРепликацииРепликацииОдновременногоОдновременноговыполнениявыполненияДоступаДоступаРасположенияРасположения1-17Прозрачность отказов(failure)• Сокрытие отказов от пользователей, а такжеот клиентских и серверных компонентов• Позволяет пользователям и приложениямзавершить выполнение операций внезависимости от сбоев и отказов другихкомпонентов• Пример:• Вызов сервиса в CORBAМасштабиМасштабируемостируемостиПроизводиПроизводительностительностиОтказовОтказовМиграцииМиграцииРепликацииРепликацииОдновременногоОдновременноговыполнениявыполненияДоступаДоступаРасположенияРасположения1-189Прозрачность миграции(migration)• Возможность перемещения информационныхобъектов в системе без влияния на работупользователей или приложений• Примеры:• NFS• Страницы WebМасштабиМасштабируемостируемостиПроизводиПроизводительностительностиОтказовОтказовМиграцииМиграцииРепликацииРепликацииОдновременногоОдновременноговыполнениявыполненияДоступаДоступаРасположенияРасположения1-19Прозрачность производительности(performance)• Динамическая реконфигурация системы взависимости от изменения нагрузки(балансировка нагрузки)• Трудно достижима (трудно в априори оценитьнагрузку)• Примеры:• СУБД с балансировкой нагрузкиМасштабиМасштабируемостируемостиПроизводиПроизводительностительностиОтказовОтказовМиграцииМиграцииРепликацииРепликацииОдновременногоОдновременноговыполнениявыполненияДоступаДоступаРасположенияРасположения1-2010Прозрачностьмасштабирования (scalability)• Позволяет масштабировать систему безизменения системной структуры и алгоритмовприложений• Примеры:• WWWМасштабиМасштабируемостируемостиПроизводиПроизводительностительностиОтказовОтказовМиграцииМиграцииРепликацииРепликацииОдновременногоОдновременноговыполнениявыполненияДоступаДоступаРасположенияРасположения1-21Литература / Internetисточники• В.

Эммерих Конструирование распределенныхобъектов. - М.:Мир. - 2002.• М.Р. Когаловский Энциклопедия технологий базданных. - М.: ФС. - 2002.• Ю.А. Григорьев, А.Д. Плутенко. - Жизненный циклпроектирования распределенных баз данных. Благовещенск. - 1999.• Э. Таненбаум, М. Ван Стеен Распределенныесистемы. Принципы и парадигмы. – СПб.: Питер,2003. – 877 с.: ил. – (Серия «Классика computerscience»)• www.omg.org1-2211.