Sistemas Distribuídos: Conceitos e Características

REDES DE COMPUTADORES E SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO João Roberto Ursino da Cruz 2 3 SISTEMAS DISTRIBUÍDOS Apresentação Olá estudante No bloco anterior você aprendeu sobre Topologias e Camadas de Rede Agora neste bloco vamos falar sobre Sistemas Distribuídos visando destrinchar a arquitetura de um sistema computacional evidenciando suas características principais aplicadas à prática operacional Se quisermos resumir esse conceito de Sistemas Distribuídos SD de forma pontual e impactante podemos definir como Um sistema distribuído é uma coleção de computadores autônomos conectados por uma rede e equipados com um sistema de software distribuído TANEMBAUM 2011 Para que possamos assimilar as diferenças entre as arquiteturas de sistemas computacionais vamos focar inicialmente no tradicional sistema centralizado ou seja aquele que é executado sobre um único sistema computacional ou um único computador Tenha um bom estudo 31 Conceito de Sistema Distribuído componentes e características Todos nós sabemos que um computador precisa de alguns componentes para poder funcionar tais como HD placamãe processador memória e dispositivos periféricos mouse teclado monitor etc Os elementos citados quando em conjunto se tornam um computador além dos sistemas operacionais e softwares envolvidos para o seu funcionamento Um sistema computacional pode contar com um ou vários processadores que por sua vez podem ter diferentes núcleos independentes São eles sistema computacional monousuário e sistema multiusuário 3 Vamos conhecer primeiro sobre o sistema computacional monousuário Acreditamos que você utilize seu notebookcomputador sozinhoa sem precisar dividir o teclado ou mouse com alguém de forma simultânea Isso se dá pois o sistema monousuário é utilizado por um único usuário por vez Geralmente o dispositivo possui um único processador um ou dois hardwares de armazenamento HD eou SSD além de ter vários núcleos Simples não é mesmo Sobre o sistema computacional multiusuário podemos dizer que conta com mais unidades de memória e de processadores podendo ser utilizado por vários usuários conectados de forma remota ou seja quando utilizamos a plataforma Moodle da UNISA para realizarmos uma prova online seussuas colegas de turma podem utilizar a plataforma simultaneamente sem interferir na sua experiência de navegação Agora que você sabe a diferença entre um sistema computacional monousuário e multiusuário precisamos compreender o que eles possuem em comum e podemos começar dizendo que cada componente em um sistema distribuído é um computador completo que pode ter seu próprio sistema operacional Windows Linux e Mac OS e periféricos personalizados conforme a necessidade do usuário Além disso precisamos destacar que do ponto de vista físico um sistema distribuído pode ter seus computadores espalhados geograficamente em todo o mundo Os Sistemas Distribuídos possuem seus componentes independentes e são menos previsíveis por conta da utilização de redes Isso auxilia no aumento da capacidade de processamento de dados Vendo um computadornotebook individual sabemos que existem restrições de processamento de dados em contrapartida empresas e governos de todo o planeta que necessitam de alta capacidade de processamento investem em supercomputadores que prometem entregar qualidade e velocidade de alta performance porém isso necessita de grandes investimentos financeiros 4 Levando em consideração as informações apresentadas acima podemos resumir as seguintes vantagens observadas nos sistemas distribuídos Apresentam melhor performance no desempenho computacional Atendem uma maior rede de usuários globais Para determinadas aplicabilidades podem ser mais confiáveis previsibilidade por conta da utilização das redes Permitem a reutilização de serviços já disponíveis e Têm melhor distribuição do poder de processamento dos componentes do sistema As vantagens apresentadas pelos sistemas distribuídos são decorrentes de uma estrutura computacional mais complexa Assim podemos destacar como desvantagens apresentadas pelos sistemas distribuídos os seguintes desafios Fazer o gerenciamento de risco sobre os dados que trafegam entre os computadores Desenvolver gerenciar e realizar a manutenção do sistema Evitar que as falhas dos componentes ou da rede possam comprometer o funcionamento do sistema Dentre as principais características particulares dos sistemas distribuídos podemos destacar o compartilhamento de dados e a autonomia ou seja os usuários podem acessar os dados que estão alocados em outros computadores e isso permite que responsabilidades sejam compartilhadas atribuindo algum grau de autonomia aos administradores locais Em se tratando de sistemas centralizados uma falha pode impactar no funcionamento do sistema como um todo Em contrapartida quando um componente de um sistema distribuído falha os demais componentes podem continuar a operar normalmente 5 Para concluirmos este tópico precisamos saber o conceito de Processamento de Dados Podemos dizer que é uma série de atividades ordenadamente realizadas o que resultará em uma espécie de arranjo de informações pois no início da atividade é feita a coleta de informações ou dados que passam por uma organização na qual no final será passado para o usuário o dado pertinente à sua busca Os principais processamentos são Processos Centralizados e Processos Distribuídos Na imagem a seguir podemos ver o processo distribuído e o processo centralizado de forma exemplificada visando à conexão entre o sistema distribuído processamento computador e serviços em operação Fonte Autor Figura 31 Processo centralizado e processo distribuído em operação 6 Pegando o exemplo anterior se o processo centralizado tiver uma falha operacional ele não irá interromper a execução do processo distribuído Veja na imagem a seguir Fonte Autor Figura 32 Processo centralizado sem atividade e processo distribuído em operação Parabéns você concluiu mais um tópico Vamos avançar nos estudos Agora você sabe sobre o que é Sistema Distribuído e suas principais funções No tópico a seguir você vai aprender sobre os Sistemas Operacionais em ambientes de rede distribuídos 32 Sistemas operacionais em ambientes de rede distribuídos Para iniciarmos este tópico é preciso responder à seguinte pergunta computadores são constituídos somente por processadores hardwares softwares e periféricos Se você respondeu não parabéns o computador precisa também do SOR Sistema Operacional de Redes e SOL Sistema Operacional Local Quando falamos de SOR e SOL é preciso saber que eles andam em conjunto pois o SOR pode ser definido como um conjunto de módulos que ampliam a funcionalidade do SOL visando disponibilizar recursos ou serviços que são compartilhados pela rede ou seja eles atuam em conjunto para interagir com computadores que estejam fora da máquina ou rede local 7 Você sabia que a organização fundamental de um SOR está baseada em uma arquitetura cliente servidor ou seja em redes nas quais os nós secundários clientes estão conectados a um ou mais nós principais servidores que são responsáveis por distribuir os serviços necessários para a conectividade dos nós secundários Em resumo os servidores dispõem de recursos e serviços e o cliente usufrui deles Além disso o SOR possui dois módulos que funcionam de forma independente São eles o SORC Módulo Cliente do Sistema Operacional e o SORS Módulo Servidor do Sistema Operacional Para darmos continuidade nos nossos estudos é necessário saber a definição de Servidor Podemos dizer que Um servidor é um sistema operacional o qual possui entre outros propósitos gerenciar redes de computadores acesso a domínio compartilhamento de informações hospedagem de sites armazenamento de dados e arquivos Podemos acrescentar à definição acima os servidores podem ser divididos em duas categorias Servidores dedicados e Servidores não dedicados Os servidores dedicados são aqueles que não executam aplicações locais e os servidores não dedicados são aqueles que podem executar aplicações locais Porém ambos os servidores provêm serviços aos seus clientes Além das explicações anteriores sobre os servidores em uma rede podemos ter servidores específicos para determinados serviços ou recursos tais como Servidor de Arquivos Servidor de Banco de Dados Servidor de Impressão Servidor de Comunicação Servidor de Gerenciamento Muitos servidores a serem estudados não é mesmo Apesar de serem conteúdos superinteressantes nesta apostila vamos manter o foco em servidores de rede Não perca o nosso próximo tópico sobre Sistemas Distribuídos e Computação Pervasiva Móvel e Ubíqua 8 33 Comunicação nos sistemas distribuídos e computação pervasiva móvel e ubíqua Olá estudante No bloco anterior nós estudamos sobre Sistemas Operacionais em Ambientes de rede distribuídos e agora nós vamos aprender sobre Comunicação nos Sistemas Distribuídos e Computação pervasiva móvel e ubíqua Neste primeiro momento iremos falar sobre Comunicação nos Sistemas Distribuídos Quando falamos de Comunicação nos Sistemas Distribuídos é necessário termos em mente que isso só possível pois existe troca de mensagens entre os componentes do sistema ou seja isso é possibilitado pela utilização de primitivas de comunicação São elas Send Destino mensagem Receive Origem mensagem A forma de comunicação pode classificar diretamente as primitivas de comunicação Nessa classe podemos ter a forma direta ou indireta de comunicação ou seja podendo ou não identificar o emissor ou receptor da mensagem Precisamos falar também da forma de sincronização que é outra classe possível para as primitivas Podemos dizer que as formas de sincronização podem ser síncronas ou assíncronas Para contextualizarmos melhor precisamos dizer que na forma de comunicação síncrona as primitivas de comunicação o emissor ou receptor esperam até o término do processo para encerrar a comunicação Em contrapartida na comunicação assíncrona o emissor ou receptor da mensagem não permanece com o canal de comunicação aberto até o término do processo Podemos resumir a Comunicação de Sistema Distribuído com a imagem a seguir Nela você irá identificar um arquivo que está sendo compartilhado na nuvem visando aos fundamentos da Comunicação distribuída Quando o arquivo subir ao servidor ele terá algumas cópias feitas a fim de evitar a perda do arquivo porém quando o usuário fizer o download novamente do arquivo ele irá receber apenas um arquivo e não dezenas de cópias 9 Figura 33 Processo centralizado sem atividade e processo distribuído em operação A partir de agora vamos tratar de Computação Pervasiva móvel e ubíqua seus conceitos e aplicabilidade O termo pervasivo se refere àquilo que se espalha infiltra ou penetra facilmente em algo ou alguém ARAÚJO 2003 Que os computadores já são considerados uma extensão da vida das pessoas não é surpresa para ninguém ainda mais com as facilidades que eles propõem para o nosso cotidiano com seus sistemas inteligentes que os tornam onipresentes Para que isso seja possível a utilização da chamada interface natural torna a comunicação mais sensível e fácil através de formas de interagir com as pessoas como gesto fala e visão Na computação pervasiva o usuário está sujeito a ter maior interação com dispositivos inteligentes e integrar totalmente a relação tecnologia com os seres humanos de forma que seja natural utilizar sem perceber Tudo isso dentro de uma rede local por exemplo na sua residência você pode ter smarttvs caixas de som chuveiros máquinas de lavar luzes inteligentes entre outros dispositivos conectados através da rede Essa facilidade ocorre por meio de sensores e serviços computacionais inteligentes que permitem o ambiente interagir com o usuário 10 A Computação Móvel não fica restrita aos Smartphones Atualmente temos dispositivos como Smartwatch notebooks tablets e até mesmo carros inteligentes que permitem que o usuário se mantenha conectado mesmo em movimento Visando aos meios de conexão mais utilizados encontramos o WiFi o Bluetooth e as redes móveis dos chipes que as operadoras de telefonia oferecem Vale destacar que as empresas buscam investir cada vez mais em fontes energéticas mais potentes para ampliar a experiência computacional móvel de seus clientes Para concluirmos nós temos a Computação Ubíqua que permite ao usuário vivenciar a interação entre a computação pervasiva e a computação móvel em um único espaço por exemplo as casas inteligentes e cidades inteligentes que são cada vez mais comuns em nossos cotidianos Atualmente o grande desafio dos cientistas e profissionais dessa área é tornar a Computação Ubíqua cada vez mais presente e fluida na vida das pessoas de forma que a interface seja capaz de armazenar informações e aprender a partir da sua programação Cada vez mais compartilhar dados informações e conhecimento se tornará mais simples e fácil No próximo bloco iremos nos aprimorar um pouco mais sobre redes de computadores e suas aplicações no mercado corporativo Não perca Conclusão Neste bloco nós aprendemos sobre os sistemas distribuídos e suas principais características desde os conceitos mais importantes para o funcionamento dessa tecnologia até a aplicação prática através de exemplos para o mundo do trabalho O grande desafio para osas estudantes que visam ser profissionais na área de redes é avaliar as opções disponíveis no mercado e realizar a melhor opção de projeto para o seu cliente eou empresa avaliando o budget orçamento e o que irá melhor atender às necessidades Além disso os profissionais da área de tecnologia precisam acompanhar as principais tendências 11 REFERÊNCIAS CISCO SYSTEMS O que é um roteador sem fio Roteador WiFi Disponível em httpswwwciscocomcptbrproductswirelesswirelessrouterhtml Acesso em 14 jun 2022 COMER D E Redes de computadores e internet Porto Alegre Bookman 2016 e book FOROUZAN B A Comunicação de dados e redes de computadores Porto Alegre Bookman 2010 ebook MENDES D R Redes de computadores teoria e prática São Paulo Novatec 2020 ROSSI L Redes de computadores e sistemas distribuídos UNISA Universidade Santo Amaro 2021 TANENBAUM A S WETHERALL D Redes de computadores São Paulo Pearson Prentice Hall 2011 TANENBAUM A S STEEN M V Sistemas distribuídos princípios e paradigmas São Paulo Pearson Prentice Hall 2007 UEYAMA J Engenharia da Computação Sistemas Distribuídos Disponível em httpswwwyoutubecomplaylistlistPLxI8Can9yAHdAU8zIvJTKcbhgRyzwjII2 Acesso em 14 jun 2022