Sistemas Distribuídos

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 • 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 podem ser locais ou podem ser trocas de mensagem • Eventos ordenados e concorrentes

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 • 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

Snapshots distribuídos

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 • 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 distribuídos • Como medir durações distribuídas? • Como reconciliar diferentes linhas do tempo? • Ex. qual o tempo de transmissão de uma mensagem? • Tempo global × tempo real

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 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 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

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 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

Propriedades de um relógio global