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Sistemas Distribuídos
Aleardo Manacero Jr.
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Sistema de arquivos distribuídos
Na ótica de sistemas distribuídos o tratamento de sistemas de arquivos deve:Considerar a possibilidade de
distribuição das informações, eGarantir transparência no acesso
às informações
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Sistema de arquivos distribuídos
Isso implica em que as funcionalidades existentes em sistemas convencionais devem ser modificadas para garantir essas características
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Sistema de arquivos distribuídos
As principais funcionalidades são:
Nomeação
Consistência
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Nomeação
É a tarefa de associar nomes a entidades presentes no sistema
As entidades podem ser arquivos, diretórios, máquinas, etc.
Considerando a distribuição do sistema, cabe ao serviço de nomeação a localização dessas entidades
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Grafo de nomes
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Nomeação e ligação
A definição de nomes carrega, também, a possibilidade do uso de apelidos e, conseqüentemente, de links entre arquivos
Isso, por sua vez, habilita a criação de pontos de montagem para o sistema de arquivos
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Montagem de sistemas de arquivos
Pode ser gerada criandose: Um ponto para montagem, num diretório
local Um ponto montado, num diretório
remoto, devidamente identificado Um protocolo de acesso ao diretório
remoto Esse é o mecanismo do NFS da Sun
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Montagem de sistemas de arquivos
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Montagem de sistema de arquivos
Outra possibilidade é transformar os sistemas locais em subsistemas de um novo sistema
Isso é feito no Serviço de Nomes Global (GNS) criado pela DEC
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Montagem de sistema de arquivos
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Espaço de nomes
A definição de espaços de nomes é essencial para as operações de localização e mapeamento de arquivos
Os espaços de nomes podem ser classificados segundo sua distribuição geográfica (mundo, organizações e departamentos)
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Espaço de nomes
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Resolução de nomes
Modelo iterativo
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Resolução de nomes
Modelo recursivo
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Resolução de nomes
O serviço de resolução de nomes é definido em protocolos como o DNS e o X.500 (ISO)
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Localização de entidades
Os serviços de nomeação e resolução de nomes são aplicáveis em sistemas estáticos
No caso de entidades móveis a solução passa pela criação de serviços de localização
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Localização de entidades
Modelo local de IP móvel
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Localização de entidades
Modelo hierárquico
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Localização de arquivos
Inserção e cadeia de ponteiros
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Entidades não referenciadas
A multiplicação de referências para entidades num SD cria problemas no momento da remoção de entidades não referenciadas
Isso cria a demanda por coletores de lixo distribuídos, baseados em modelos de alcançabilidade
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Modelo de alcançabilidade
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Entidades não referenciadas
Outra forma de ação inclui modelos de contagem de referências, que podem ser:SimplesPonderadoLista de referências
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Modelos de contagem: Simples
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Modelos de contagem: Simples
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Modelos de contagem: Ponderada
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Consistência em SD
Em SD existe também a multiplicação de cópias dos objetos (dados) nele armazenados
Isso ocorre por necessidade de desempenho (paralelização de tarefas) ou de confiabilidade (disponibilidade do sistema)
É o que chamamos replicação de dados
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Replicação de objetos
A existência de objetos replicados demanda a criação de mecanismos para tratamento de concorrência no seu acesso
Isso pode ser feito pelo próprio objeto ou por agentes externos a ele
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Replicação de objetos
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Replicação de objetos
Além disso, o tratamento dado aos objetos replicados pode ocorrer em diferentes níveis de sistema, como:Nível da própria aplicaçãoNível de middleware
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Replicação de objetos
Nível da aplicação Nível do Middleware
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Modelos de replicação
A consistência da replicação pode ser implementada através de dois modelos
Um deles é centrado nos dados replicados
O outro modelo é centrado nos clientes desses dados
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Consistência centrada em dados
A consistência de um objeto é dependente de operações de leitura e escrita sobre suas múltiplas cópias
Um modelo de consistência define regras a serem seguidas nessas operações de modo a que o sistema possa garantir a integridade dos dados
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Consistência centrada em dados
No caso de consistência centrada em dados as regras definem como os dados são vistos pelos processos
Os níveis de consistência variam entre estrito, seqüencial, casual, FIFO, fraca, entrada e liberação
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Consistência estrita
Atendida Não atendida
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Consistência seqüencial
Atendida Não atendida
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Consistência FIFO
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Consistência fraca
Válida
Inválida
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Consistência centrada em clientes
Aqui o modelo de consistência considera que o que importa é a visão que clientes têm dos dados e que a maioria das operações é de leitura
Isso leva a um modelo simples e fraco, chamado de consistência eventual
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Consistência centrada em clientes
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Consistência monotônica
Leitura monotônica – garante que após ler um objeto um dado processo nunca lerá uma versão anterior do mesmo
Escrita monotônica – garante que toda escrita sobre um objeto será completada em todas as cópias antes que o mesmo processo faça outra operação de escrita sobre ele
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Consistência monotônica
Leiaseusescritos – que garante que a leitura de um objeto escrito pelo mesmo processo trará sempre seu valor atualizado
Escritaapósleitura – em que se garante que a operação de escrita de objeto recém lido ocorrerá sobre o mesmo valor ou sua atualização
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Modelos de distribuição
As réplicas de objetos podem ser criadas (e distribuídas) a partir de três níveis de iniciativaRéplicas permanentesRéplicas criadas pelo servidorRéplicas criadas pela aplicação
(cliente)
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Modelos de distribuição
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Modelos de atualização
Finalmente, temos que definir modelos para a forma que os dados replicados serão atualizados no SD
Nesse caso temos os modelos push (“empurrar as alterações”) e pull (“puxar as alterações”)
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“Pushing” atualizações
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“Pulling” atualizações
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Sistema de arquivos distribuídos
NFS – originalmente desenvolvido para as estações de trabalho Sun, mas com uso generalizado hoje em dia
Usa um modelo de serviço de arquivos remotos
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Modelo de acesso remoto
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Modelo de upload/download
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Arquitetura básica do NFS
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Nomeação
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Nomeação
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Sincronização
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CODA
É descendente do AFS (Andrew File System)
Integrado em vários sistemas baseado em Unix, como o linux por exemplo
Busca garantir uma alta disponibilidade de serviços
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Organização
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Organização
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Nomeação
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Comunicação
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Comunicação
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Outros sistemas
Plan9 – busca uniformidade através da centralização de servidores
XFS – busca a eliminação da figura de servidores com a total distribuição de serviços
SFS – busca garantir a segurança no acesso aos arquivos do SD