LEZIONE 2 STORIA DEI SISTEMI DISTRIBUITI E MODELLI ARCHITETTURALI Anni 60-70: architettura centralizzata, monolitica (vedi lezione 1) host (mainframe, mini) a cui vengono collegati terminali stupidi a tutt oggi è l architettura dominante Anni 80: reti locali di PC terminali dotati di intelligenza propria, che condividono risorse pregiate, come stampanti, dischi, etc. Fine anni 80 - Inizio anni 90: applicazioni pienamente distribuite, modello client-server e peer-to-peer reti locali di PC e server, connesse su collegamenti geografici Metà-fine anni 90: Internet, WWW, Distributed Object Computing (vedi lezione 3) sistemi network-centrici ( The network is the computer ) PRINCIPALI MODELLI DI ARCHITETTURE DISTRIBUITE client-server 2-tiers, 3-tiers, n-tiers (vedi lezione 3) peer-to-peer INTRODUZIONE MODELLO CLIENT_SERVER Pattern (modello) di interazione Client/Server I nodi della rete vengono suddivisi in due sottoinsiemi, non necessariamente disgiunti Client: consumatori di servizi A richiesta del proprio utente, iniziano il processo di interazione attraverso una richiesta di servizio verso un server Elaborano la risposta ricevuta e la presentano all utente Possono diventare inattivi in qualunque momento Server: fornitori di servizi Offrono servizi a richiesta dei client Possono ricevere molte richieste contemporaneamente da client differenti Devono garantire la propria disponibilità nel tempo Vantaggi Il client può essere (relativamente) semplice e indipendente dalla specifica applicazione Lo stesso client può essere usato per una molteplicità di scopi differenti LEZIONE 2 Pagina 1 di 6
Svantaggi Limiti nelle prestazioni: il server costituisce il collo di bottiglia Affidabilità: il malfunzionamento di un server centralizzato paralizza tutti i client Scalabilità ed estendibilità dei sistemi: come fanno i client a scoprire l esistenza di nuovi server? Programmi Client/Server Client e server sono programmi distinti non hanno quindi uno spazio di indirizzamento comune Occorre introdurre uno strato (middleware/s.o.) che consente la comunicazione tra i due programmi La struttura dei programmi si complica: È necessario far incontrare client e server Si devono gestire gli accessi concorrenti sul server Si devono trasformare i parametri in formati adatti ad essere trasportati attraverso la rete IL MIDDLEWARE: ha lo scopo principale di aiutare a risolvere problemi di interoperabilità (a livello di sistema operativo) e di connettività riscontrati da applicazioni che devono lavorare su piattaforme distribuite. Tale software si interpone negli elaboratori locali tra le applicazioni ed il sistema operativo locale creando quindi una architettura a tre livelli oppure è un software di connessione che consiste in un insieme di servizi e/o di ambienti di sviluppo di applicazioni distribuite che permettono a più entità (processi, oggetti ecc.), residenti su uno o più elaboratori, di interagire attraverso una rete di interconnessione a dispetto di differenze nei protocolli di comunicazione, architetture dei sistemi locali, sistemi operativi,ecc. Schematicamente possiamo collocare il middleware come segue: LEZIONE 2 Pagina 2 di 6
MIDDLEWARE SERVIZI Servizio di Comunicazione. Questo servizio offre una API che permette all applicazione distribuita di scambiarsi informazioni tra le sue componenti residenti su elaboratori con caratteristiche hardware e/o software differenti. Lo scopo di questo servizio è di nascondere le disomogeneità dovute alla rappresentazione dei dati usata dai vari elaboratori, ai sistemi operativi locali ed a differenti reti che costituiscono l infrastruttura della piattaforma. Per comunicazioni si intendono diversi paradigmi di interazione che vanno dalle RPC, alla messaggistica applicativa, al modello publish/subscribe, al mantenimento di discipline diverse da quella FIFO (esempio causal order, total order) Servizi di astrazione e cooperazione. Questi servizi rappresentano il cuore del middleware e comprendono tra gli altri: Directory Service (o servizio di pagine gialle ) che provvede alla identificazione ed alla localizzazione di entità. Questo servizio rende le applicazioni al di sopra del middleware indipendenti dal sottosistema di instradamento dei messaggi. Security Service che è finalizzato alla protezione di elementi critici come dati e servizi applicativi attraverso tecniche come autenticazione, autorizzazione e criptografia. Time Service il quale assicura che tutti i clock interni tra client e server siano sincronizzati entro un accettabile livello di varianza Servizi per le applicazioni. Questi servizi permettono ad una applicazione di avere un accesso diretto o con la rete o con i servizi offerti dal middleware. Ad esempio un servizio orientato alle transazioni, all interno di un middleware, può fornire un supporto per accesso transazionale a basi di dati eterogenee. Servizi di amministrazione del sistema. Monitoring Configurazione Pianificazione. Ambiente di sviluppo applicativo. Strumenti di aiuto alla scrittura Debugging Caricamento di applicazioni distribuite sia ad oggetti sia basate su processi. Interface Definition Language per l interconnessione tra moduli scritti in diversi linguaggi di programmazione e residenti su elaboratori distinti. LEZIONE 2 Pagina 3 di 6
MIDDLEWARE: OBIETTIVI interoperabilità e connettività per applicazioni distribuite su piattaforme eterogenee collante delle applicazioni utilizzate all interno di una azienda. MODELLO PEER-TO-PEER Pattern di interazione Peer-to-Peer Un sistema distribuito in cui tutti i nodi hanno le stesse responsabilità e le interazioni sono simmetriche Realizzati accoppiando funzionalità client e server Vantaggi Maggiore robustezza ed immunità ai malfunzionamenti Distribuzione del carico più uniforme Maggiori possibilità di interazione Svantaggi Maggiore complessità dei sistemi, dei protocolli e delle interazioni Necessità di sviluppare applicativi differenti per funzioni differenti (non c è l equivalente del browser universale) Difficoltà di controllo centralizzato Architettura peer-to-peer(p2p) Nelle architetture peer-to-peer abbiamo coppie di host chiamati peer (letteralmente persona di pari grado che dialogano direttamente fra di loro). Un sistema P2P è formato da entità autonome (peer) capaci di autorganizzarsi, che condividono un insieme LEZIONE 2 Pagina 4 di 6
di risorse distribuite presenti all interno di una rete. Il sistema utilizza tali risorse per fornire una determinata funzionalità in modo completamente o parzialmente decentralizzato. Nei sistemi P2P gli host possono essere visti come una comunità che collabora con il binomio dare e ricevere: ogni peer fornisce una risorsa e ottiene in cambio altre risorse. Gli esempi più noti sono rappresentati dalle reti peer-to-peer in ambito di condivisione di file, come per esempio emule, oppure Gnutella. P2P decentralizzato Nella architettura completamente decentralizzata un peer ha sia funzionalità di client che di server (funzionalità simmetrica = servent ), ed è impossibile localizzare una risorsa mediante un indirizzo IP statico: vengono effettuati nuovi meccanismi di indirizzamento, definiti a livello superiore rispetto al livello IP. Le risorse che i peer condividono sono i dati, la memoria, la banda ecc.: il sistema P2P è capace di adattarsi a un continuo cambiamento dei nodi partecipanti (churn) mantenendo connettività e prestazioni accettabili senza richiedere l'intervento di alcuna entità centralizzata (come un server). P2P centralizzato Il P2P centralizzato è un compromesso tra il determinismo del modello client-server e la scalabilità del sistema puro: ha un server centrale (directory server) che conserva informazioni sui peer (index, cioè il mapping resorse-peer) e risponde alle richieste su quelle informazioni effettuando quindi la ricerca in modalità centralizzata. I peer sono responsabili di conservare i dati e le informazioni (il server centrale non memorizza file), di informare il server del contenuto dei file che intendono condividere e di permettere ai peer che lo richiedono di scaricare le risorse condivise. La sua implementazione più famosa è Napset, dove gli utenti si connettono a un server centrale nel quale pubblicano i nomi delle risorse che condividono. LEZIONE 2 Pagina 5 di 6
P2P ibrido (o parzialmente centralizzato) P2P ibrido è un P2P parzialmente centralizzato dove sono presenti alcuni peer (detti supernodi o superpeer o ultra-peer) determinati dinamicamente (tramite un algoritmo di elezione) che hanno anche la funzione di indicizzazione: gli altri nodi sono anche chiamati leaf-peer. LEZIONE 2 Pagina 6 di 6