ARCHITETTURE DEI SISTEMI DI ELABORAZIONE

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1 ARCHITETTURE DEI SISTEMI DI ELABORAZIONE 1

2 SISTEMI ACCENTRATI CARATTERISTICHE Sistemi proprietari Monocultura Scarsa diffusione informatica Backlog 2

3 Soluzione centralizzata TERMINALE TERMINALE ELABORATORE CENTRALE TERMINALE TERMINALE 3

4 SISTEMI DISTRIBUITI Insieme di elaboratori autonomi, collegati attraverso una rete di comunicazione per svolgere compiti di varia natura (amministrativi, gestionali,tecnici, produttivi,logistici etc..) propri di un organizzazione 4

5 ELABORA TORE TERMINALI LOCALI BASE DI DATI 5

6 AZIENDA MAINFRAME DIPARTIMENTO MINI UTENTE PC 6

7 Evoluzione guidata da: avvento e diffusione dei personal computer sviluppo delle reti locali di comunicazione (LAN) aumento della velocità di trasmissione (LAN, WAN) 7

8 Vantaggi dei sistemi distribuiti: rapporto costo /prestazioni decentralizzazione delle applicazioni affidabilità del sistema modularità del sistema condivisione di informazioni condivisione di dispositivi comunicazione flessibilità 8

9 Alcune definizioni: affidabilità (reliability) disponibilità (availability): frazione di tempo in cui il sistema è usabile. Si può ottenere con la ridondanza. sicurezza (security): protezione contro accessi non autorizzati tolleranza ai guasti (fault tolerance): un guasto in un server non è avvertito dai client (molteplicità di server equivalenti) 9

10 RETI LOCALI Una LAN si caratterizza per il fatto che la sua funzione è di interconnettere apparecchiature informatiche tutte localizzate nel fondo utente. Trasmissione dati: operano in modo digitale ad alta velocità (centinaia di Mbit/sec fino a decine di Gbit/sec) e con grande affidabilità. Fisicamente: cavi coassiali, fibre ottiche. Interconnessioni mediante borchie di accesso Si differenziano in funzione dell ampiezza di banda (numero di bit trasmissibili al secondo). BANDA BASE (Base Band):viene trasmesso un solo segnale alla volta LARGA BANDA (Broad Band): il mezzo trasmissivo è suddiviso in tanti canali, di portata ridotta, capaci di trasportare più segnali contemporaneamente 10

11 WAN Stampante Altra LAN G S Database R S RETE LOCALE C C Stazioni di lavoro 11

12 TOPOLOGIA BUS ANELLO STELLA ALBERO 12

13 Ad una LAN possono essere collegati: PC e workstation che effettuano elaborazioni locali. Elaboratori specializzati come fornitori di servizi (server). Esempio: file server: gestiscono un archivio di file condiviso da più macchine della rete. data base server: gestiscono le interrogazioni e le richieste di aggiornamento della base dati mail server: specializzati nell invio e smistamento della posta elettronica gateway: operano conversioni di protocollo e consentano la interconnessione con altre reti (es.:x25) print server: specializzati nella gestione di una o più stampanti Elaboratori tradizionali (mini o mainframe) con i loro terminali e la loro utenza. Utilizzo del mainframe per la gestione di grandi basi di dati 13

14 Attraverso il server di comunicazione è possibile collegare la rete con altre reti. LAN garantisce la massima flessibilità: utenti e risorse possono facilmente essere inseriti o tolti dalla rete. Quando una nuova risorsa viene collegata in rete diventa disponibile a tutti. Quando viene aggiunto un nuovo utente, questo acquisisce un immediata visibilità di tutti gli altri utenti e di tutte le risorse presenti. 14

15 Estensione LAN (Local Area Network) Macchine collegate in un area di dimensioni ridotte (ufficio,edificio) che consente all utente di condividere file, stampanti ed altre risorse. MAN (Metropolitan Area Network) Dimensione urbana. Velocità di trasmissione elevata WAN (Wide Area Network) copre un area geografica di notevoli dimensioni. Collega tra loro reti locali tramite router. Larghezza di banda (velocità di trasmissione) ridotta rispetto alla LAN) 15

16 SISTEMI APERTI Sistema distribuito costruito utilizzando componenti hardware e software eterogenei, ossia provenienti da costruttori diversi. Contrapposto a sistema proprietario, che può essere assiemato usando componenti provenienti da un unico fornitore. Uso di standard 16

17 Standard Insieme di norme disponibili pubblicamente che definiscono le caratteristiche funzionali dei componenti hardware e software di un sistema di elaborazione. Standard de jure: emessi da enti internazionali Standard de facto: accordi a livello industriale e commerciale. Il concetto di standard si applica agli aspetti funzionali di un componente, lasciando invece completa libertà circa il modo con cui realizzarlo 17

18 Proprietà di un sistema aperto: Portabilità Consistenza Interoperabilità Modularità 18

19 MODELLO CLIENT-SERVER Modello di coordinamento in un sistema distribuito. Stabilisce: Chi può iniziare l interazione Chi può rispondere Come trattare le condizioni di errore 19

20 Classificazione dei processi in: processi che richiedono servizi (client) processi che forniscono servizi (server) Il client richiede un servizio, il server esegue il servizio e rende disponibili i risultati al client 20

21 Funzioni del client fornisce un interfaccia grafica (es. Windows) per ricevere richieste di servizio dall utente. può eseguire, in parte, localmente il servizio prepara richieste per il/i processi servitori (utilizzo di SQL) utilizza strumenti di interprocess communication (IPC) Es. Utilizzo di RPC (Remote Procedure Call) analizza i risultati inviati dal server 21

22 Funzioni del server Può solo rispondere alle richieste del client Può comunicare con altri server per rispondere alle richieste del client in modo invisibile al client Nasconde al client e all utente la struttura del sistema 22

23 Tipologie di server Data base server- Gestisce le richieste di accesso a basi di dati (SQL). Transaction server- Gestisce le chiamate di procedure remote (transazioni) che accedono al data-base (On Line Transaction Processing: OLTP). Applicazioni mission critical: elevato numero di utenti, basi di dati di grandi dimensioni (mainframe come server). 23

24 Application server Supporto ad esigenze del client di varia natura. Esempi: gestione della posta elettronica (mail server) condivisione di risorse di archiviazione e stampa (file server) utilizzazione di una stesa linea di comunicazione da parte di più terminali (terminal server) localizzazione nel sistema di un particolare servizio o funzione (name server) autenticazione dell utente e dei suoi diritti di accesso (authentication server) 24

25 interconnessione di reti diverse consentendo il colloquio tra le macchine ad essi collegate (gateway server) supervisione del sistema distribuito: guasti, trasferimento nuova versione programmi (administration server) I programmi che forniscono i servizi indicati sono, in genere, reperibili sul mercato 25

26 Un server deve contenere codice che assicura: autenticazione: verifica dell identità del cliente autorizzazione: verifica la possibilità del cliente di accedere al servizio data security: garantire che i dati non vengano compresi o resi noti privacy: impedire l accesso non autorizzato a dati individuali 26

27 Caratteristiche di una architettura client-server Combinazione di una parte (client o front-end) che interagisce con l utente e di un altra che interagisce con le risorse condivise. Diverse esigenze di risorse (memoria, velocità di elaborazione, dischi,..) delle macchine client e server Eterogeneità dell ambiente Scalabilità orizzontale (aumento delle macchine client) e verticale (migrazione ad un server più potente o a soluzioni multiserver) 27

28 SERVER E CALCOLATORI DI CLASSE SERVER Server è un programma che aspetta passivamente di essere contattato ed esegue un particolare servizio. I calcolatori dedicati all esecuzione di uno o più programmi server sono detti server(calcolatori potenti) Calcolatore di classe server. Può offrire contemporaneamente più servizi, ciascuno erogato da una specifica applicazione server. Migliore utilizzazione delle risorse fisiche del server 28

29 Classificazione delle strutture client server In una applicazione client/server sono distinguibili tre funzioni: interfaccia verso l utente programmi applicativi gestione dei dati A seconda della suddivisione delle funzioni tra lato client e lato server si hanno tre tipi di architettura: frontware remote data management distributed function processing 29

30 Enterprise server Mette a disposizione servizi ed applicazioni comuni a tutti gli utenti della (es. data-base server) Area server Svolge compiti che interessano gruppi di utenti che operano nello stesso ambito. Legacy system Sistema vecchio che rimane in uso temporaneamente o definitivamente dopo che è stato installato un nuovo sistema 30

31 PROPRIETA DEL MODELLO CLIENT-SERVER Connection-oriented Vs Connectionless Stateless Vs Statefull Servers Server concorrenti Creazione dinamica dei server 31

32 STATELESS Vs STATEFULL SERVERS Informazione di stato: l informazione che un server mantiene circa lo stato delle interazioni con i clienti. L informazione di stato consente ai server di ricordare cosa un cliente ha chiesto precedentemente e di fornire una risposta incrementale quando arriva una nuova richiesta. L informazione di stato può aumentare l efficienza ma, in caso di duplicazioni, ritardi, messaggi arrivati non in ordine può creare problemi. 32

33 SERVER con STATO File server - accesso remoto da parte dei client. Due tipi di richieste: estrarre dati da un file e memorizzare dati in un file. Server privo di stato (stateless) - non mantiene le informazioni circa le transazioni. Ogni richiesta deve specificare il nome del file, la posizione nel file da cui prelevare o inserire dati, numero di byte da estrarre o memorizzare. Server con stato (stateful) - il server mantiene una tabella che memorizza informazioni di stato sui file che sono acceduti 33

34 SERVER con STATO Il server invia l'identificatore del file aperto al client che lo usa per richieste successive Identificatore nome file posizione corrente 1 test.program.c 0 2 tcp.book.doc dept.budget.txt 38 4 tetris.exe

35 SERVER con STATO Vantaggi: maggiore efficienza, operazioni incrementali, messaggi di dimensione minore. Problemi: possibili malfunzionamenti dovuti alla rete (uso di UDP come protocollo). Duplicazione di comandi, ritardi, messaggi non in ordine, crash del server (con conseguente non chiusura dei file aperti. 35

36 COOKIES Record di informazioni che il server spedisce al client che ne ha richiesto un servizio. Contengono: informazioni sull utente informazioni sulla pagina visitata etc. Le successive richieste da parte del client verso il server comportano la trasmissione dei relativi cookies 36

37 Cookies La risposta del server ad una richiesta del client contiene l intestazione: Set-cookie: numero di identificazione dell utente generato dal server web; Set-cookie: Il client appende la linea ad un file cookie. La linea comprende il nome dell host del server ed il numero di identificazione dell utente. Nelle successive richieste il client include la linea di intestazione con il nome del server ed il numero identificativo. Il server non conosce l user name dell utente, ma è in grado di riconoscerlo. 37

38 I server web usano i cookie per scopi diversi: Evitare di richiedere user name e password per l autenticazione. Memorizzare le preferenze di un utente Tenere traccia degli oggetti che un acquirente sta acquistando su un sito 38

39 Server concorrenti Concetto di concorrenza: due programmi in esecuzione si icono concorrenti se la loro esecuzione si sovrappone nel tempo (parallelismo o interleaving). Thread (processi leggeri, task). Un applicazione si può suddividere in più parti (thread) eseguenti concorrentemente più flussi di esecuzione anziché un solo flusso. Importanza fondamentale per il modello client/server: il server può erogare contemporaneamente lo stesso servizio a più client. Una nuova copia del server si occupa di ogni nuova richiesta Problemi di sincronizzazione tra i thread nell accesso a risorse comuni 39

40 Creazione dinamica dei server Creazione di un nuovo thread all arrivo di ogni nuova richiesta. I programmi server sono costituiti da due parti: una per la ricezione delle richieste e la creazione del nuovo thread, l altra per soddisfare le richieste. All avvio del server entra in esecuzione la prima parte (il server attende). All arrivo della richiesta la prima parte (thread principale ) crea un thread secondario che soddisfa la richiesta e termina. Se N clienti usufruiscono di un dato servizio offerto da un server, questo eseguirà N+1 thread concorrenti: un thread principale che riceve le richieste e N thread secondari che soddisfano le richieste 40

41 SOLUZIONI CLIENT/SERVER File server Condivisione di file (documenti, immagini, disegni, etc.). Scambio di molte informazioni sulla rete. Data base server Condivisione di un data-base. Invio di richieste SQL da parte del client. Elaborazione nel server. Invio dei messaggi di risposta. Riduzione del traffico sulla rete. Transaction server Cliente richiede un servizio al server (remote procedures). Esecuzione sul server di un insieme di richieste SQL (transazione). Una sola risposta del server. OLTP On Line Transaction Processing (sicurezza e integrità del data-base). Groupware server Gestione di documenti, posta, immagini etc. con l obiettivo di consentire l esecuzione di una applicazione da parte di più persone. 41