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Sistemas Distribuídos. Francisco Brasileiro. Aula 3: Princípios Básicos As figuras que aparecem nesses slides são de Veríssimo&Rodrigues, reproduzidas com o consentimento dos mesmos. Notações formais. É normalmente conveniente tratar com processos ao invés de processadores

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sistemas distribu dos

Sistemas Distribuídos

Francisco Brasileiro

Aula 3: Princípios Básicos

As figuras que aparecem nesses slides são de Veríssimo&Rodrigues, reproduzidas com o consentimento dos mesmos.

nota es formais
Notações formais
  • É normalmente conveniente tratar com processos ao invés de processadores
    • Um sistema distribuído é composto por N processos que executam em M processadores
    • Processadores são conectados por canais de comunicação
  • A evolução do sistema é modelada por uma sequência de eventos eip
    • Um evento modifica o estado do processo p
  • A história H é uma seqüência de tuplas contendo um evento eip e o estado de p após eip
  • Uma execução (run) é um conjunto de histórias dos processos que forma o sistema distribuído
eventos
Eventos
  • Eventos podem ser locais ou podem ser trocas de mensagem
  • Eventos ordenados e concorrentes
preced ncia lamport
Precedência [Lamport]
  • Se a e b são eventos no mesmo processo e a precede b, então a b
  • Se a é o envio da mensagem m e b é a recepção da mensagem m, então a b
  • Se a b e b  c, então a c
estado global
Estado global
  • Especificação
    • Se no tempo t cada processo piestá no estado Si e as mensagens em transito no canal cij que liga pia pj é S(cij), então o estado global é dado por S = {S1, S2, ... Sn} U {S(cij), 1≤i,j≤n, i ≠j}
  • Como computar S internamente?
    • Troca de mensagens mudará o estado do sistema!
    • Há protocolos de snapshot que resolvem este problema
tempo e rel gios
Tempo e relógios
  • O que é o tempo real?
    • Função monotônica contínua e crescente [Newtoniano]
  • O que é 1 segundo?
    • Divisor de um dia solar
    • Relógios atômicos
  • A linha do tempo
    • timestamps
    • duração de intervalos
  • Relógios
o papel do tempo
O papel do tempo
  • Gravar e observar a localização de eventos na linha do tempo
    • seqüênciamento de eventos que formam um estado global
    • medir a duração entre dois eventos
  • Forçar o futuro posicionamento de eventos na linha do tempo
    • sincronização
medindo tempo em sistemas distribu dos
Medindo tempo em sistemas distribuídos
  • Como medir durações distribuídas?
  • Como reconciliar diferentes linhas do tempo?
    • Ex. qual o tempo de transmissão de uma mensagem?
  • Tempo global × tempo real
rel gios locais f sicos
Relógios locais físicos
  • O hardware (rf) implementa uma função monotônica discreta e crescente que mapeia o tempo real t em um tempo de relógio rf(t)
  • Imperfeições de relógios físicos
    • Granularidade (g)
    • Taxa de desvio (r)
propriedades de um rel gio f sico
Propriedades de um relógio físico
  • Granularidade
    • Relógios físicos avançam em ticks (tk)
      • g = rf(tk+1) – rf(tk)
  • Taxa de desvio
    • Depende da qualidade do relógio e das condições do ambiente (ex. temperatura)
      • 0 ≤ 1-r ≤ (rf(tk+1) – rf(tk))/g ≤ 1+r
para que serve um rel gio local
Para que serve um relógio local?
  • Prover timestamps para eventos locais
  • Medir durações locais
    • Qual o erro causado pela taxa de desvio?
    • r é tipicamente na ordem de 10-5
  • Definir timeouts
  • Medir durações de atraso round-trip
rel gios globais
Relógios globais
  • Um relógio global é construído através da sincronização de relógios locais por um protocolo de sincronização de relógio
    • Cada processo p cria um relógio virtual (rvp) a partir do seu relógio local (rfp)
    • Os relógios virtuais são criados de forma a estarem sincronizados
    • São resincronizados de tempos em tempos
    • NTP é o protocolo mais comum para isso
propriedades de um rel gio global
Propriedades de um relógio global
  • Convergência (d): quão próximo os relógios estão sincronizados logo após uma resincronização
  • Precisão (p): quão próximos os relógios se mantêm sincronizados entre si em qualquer tempo
  • Exatidão (a): quão próximos os relógios estão sincronizados em relação a uma linha de tempo absoluta de referência
    • Requer um dispositivo de sincronização externa (ex. GPS) em algum lugar do sistema
  • Taxa de desvio (r): é a taxa instantâneo de desvio do relógio global
eventos1
Eventos
  • Eventos podem ser locais ou podem ser trocas de mensagem
  • Eventos ordenados e concorrentes
preced ncia lamport1
Precedência [Lamport]
  • Se a e b são eventos no mesmo processo e a precede b, então a b
  • Se a é o envio da mensagem m e b é a recepção da mensagem m, então a b
  • Se a b e b  c, então a c
estado global1
Estado global
  • Especificação
    • Se no tempo t cada processo piestá no estado Si e as mensagens em transito no canal cij que liga pia pj é S(cij), então o estado global é dado por S = {S1, S2, ... Sn} U {S(cij), 1≤i,j≤n, i ≠j}
  • Como computar S internamente?
    • Troca de mensagens mudará o estado do sistema!
    • Há protocolos de snapshot que resolvem este problema
tempo e rel gios1
Tempo e relógios
  • O que é o tempo real?
    • Função monotônica contínua e crescente [Newtoniano]
  • O que é 1 segundo?
    • Divisor de um dia solar
    • Relógios atômicos
  • A linha do tempo
    • timestamps
    • duração de intervalos
  • Relógios
o papel do tempo1
O papel do tempo
  • Gravar e observar a localização de eventos na linha do tempo
    • seqüênciamento de eventos que formam um estado global
    • medir a duração entre dois eventos
  • Forçar o futuro posicionamento de eventos na linha do tempo
    • sincronização
medindo tempo em sistemas distribu dos1
Medindo tempo em sistemas distribuídos
  • Como medir durações distribuídas?
  • Como reconciliar diferentes linhas do tempo?
    • Ex. qual o tempo de transmissão de uma mensagem?
  • Tempo global × tempo real
rel gios locais f sicos1
Relógios locais físicos
  • O hardware (rf) implementa uma função monotônica discreta e crescente que mapeia o tempo real t em um tempo de relógio rf(t)
  • Imperfeições de relógios físicos
    • Granularidade (g)
    • Taxa de desvio (r)
propriedades de um rel gio f sico1
Propriedades de um relógio físico
  • Granularidade
    • Relógios físicos avançam em ticks (tk)
      • g = rf(tk+1) – rf(tk)
  • Taxa de desvio
    • Depende da qualidade do relógio e das condições do ambiente (ex. temperatura)
      • 0 ≤ 1-r ≤ (rf(tk+1) – rf(tk))/g ≤ 1+r
para que serve um rel gio local1
Para que serve um relógio local?
  • Prover timestamps para eventos locais
  • Medir durações locais
    • Qual o erro causado pela taxa de desvio?
    • r é tipicamente na ordem de 10-5
  • Definir timeouts
  • Medir durações de atraso round-trip
rel gios globais1
Relógios globais
  • Um relógio global é construído através da sincronização de relógios locais por um protocolo de sincronização de relógio
    • Cada processo p cria um relógio virtual (rvp) a partir do seu relógio local (rfp)
    • Os relógios virtuais são criados de forma a estarem sincronizados
    • São resincronizados de tempos em tempos
    • NTP é o protocolo mais comum para isso
propriedades de um rel gio global2
Propriedades de um relógio global
  • Convergência (d): quão próximo os relógios estão sincronizados logo após uma resincronização
  • Precisão (p): quão próximos os relógios se mantêm sincronizados entre si em qualquer tempo
  • Exatidão (a): quão próximos os relógios estão sincronizados em relação a uma linha de tempo absoluta de referência
    • Requer um dispositivo de sincronização externa (ex. GPS) em algum lugar do sistema
  • Taxa de desvio (r): é a taxa instantâneo de desvio do relógio global