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Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Architetture dei sistemi distribuiti.

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Presentazione sul tema: "Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Architetture dei sistemi distribuiti."— Transcript della presentazione:

1 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Architetture dei sistemi distribuiti

2 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Sommario Architetture multiprocessore Architetture client server Architetture a oggetti distribuiti Calcolo interoganizzativo

3 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Sistemi distribuiti Sistemi in cui lelaborazione delle informazioni è distribuita su diversi computer

4 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Vantaggi Condivisione delle risorse Apertura Simultaneità Scalabilità Fault tolerance

5 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Svantaggi Complessità Protezione Gestibilità Non prevedibilità

6 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Architetture multiprocessore Il software consiste in una serie di processi che possono essere eseguiti su processori separati Tipico nei sistemi real time: –Sistemi che raccolgono le informazioni in base alle quali prendono decisioni e inviano segnali agli attuatori che modificano lambiente del sistema –I processi possono essere eseguiti su un unico processore sotto il controllo di uno scheduler –Luso di processori multipli ( non obbligatorio) migliora le prestazioni del sistema –La ripartizione dei processi è determinata da un dispatcher Es. sistema di controllo del traffico I sistemi composti da processi multipli non sono necessariamente dei sistemi distribuiti

7 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Architetture Tipi di architetture di sistema –Client server: Il sistema può essere considerato come un insieme di servizi forniti ai client che ne fanno uso –A oggetti distribuiti Il sistema è un insieme di oggetti interagenti in cui non cè distinzione tra fornitore e utente di servizi –Peer-to-peer: utilizzate principalmente per sistemi personali –A servizi distribuiti

8 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari middleware software di mezzo Un sistema distribuito necessita di un software che gestisca le diverse componenti di un sistema distribuito –Le diverse componenti possono essere implementate in linguaggi di programmazione diversi ed eseguiti su differenti tipi di processore Il middleware deve gestire la comunicazione e lo scambio di dati tra le diverse componenti

9 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Architetture client server Unapplicazione viene modellata come un insieme di servizi forniti da un server e un insieme di client che li utilizza –Client, server identificano i processi logici (possono essere utilizzati per individare i processori su cui i processi sono eseguiti) –Client: devono conoscere i server disponibili Non sanno dellesistenza di altri client –Server: Diversi processi server possono essere eseguiti su un singolo processore server

10 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Struttura logica dellapplicazione Unapplicazione è strutturata in 3 strati : –Presentazione: Rappresentazione dei dati e interazioni con lutente –Elaborazione applicativa: Implementa la logica dellapplicazione –Gestione dei dati: Esegue tutte le operazioni sul database

11 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Architettura client server e struttura logica dellapplicazione Se si sta progettando un sistema distribuito ogni strato dellapplicazione dovrebbe essere distribuito su un computer diverso

12 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Architetture client server A due livelli –Thin-client –Fat-client A tre livelli A livelli multipli

13 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Architettura two-tier È unapplicazione organizzata in un server (o diversi server identici) e un insieme di client

14 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Thin client Tutte le elaborazioni applicative e la gestione dei dati sono gestite dal server Il client si occupa soltanto di eseguire il software di presentazione –Esempio un sistema centralizzato ereditato –Linterfaccia viene migrata verso PC, lapplicazione funge da server e gestisce tutte le elaborazioni applicative e le gestioni dei dati I client sono semplici dispositivi di rete (anziché dei pc), il dispositivo usa un browser internet e linterfaccia è implementata tramite tale sistema

15 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Svantaggi del thin client Pesante carico di lavoro sul server e sulla rete La potenza di elaborazione dei dispositivi client viene sprecata

16 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Fat client Client: –elaborazione della logica dellapplicazione –Presentazione Server: –È un server di transazione che gestisce le transazioni al database Esempio –Bancomat, lo sportello è il client, il server è un mainframe che gestisce il database dei conti dei clienti, lhardware dello sportello esegue molte delle elaborazioni relative al cliente associate a una transazione, lo sportello non si connette direttamente al database ma a un monitor di telelaborazione, un middleware che organizza le comunicazioni con i client e serializza le transazioni

17 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Svantaggi del fat client La gestione del sistema è più complessa: –Le funzionalità dellapplicazione sono divise su diversi computer –Quando deve essere modificato il software è necessario reinstallare su ogni computer client –Costi notevoli

18 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Svantaggi del two-tier Gli strati logici sono mappati su due soli sistemi –Problemi di scalabilità e prestazioni ( nel thin client) –Problemi di gestione del sistema ( nel fat client

19 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Architettura three-tier La presentazione, lelaborazione applicativa e la gestione dei dati sono processi logicamente separati ed eseguiti su processori diversi –Esempio Un sistema di internet banking: il database dei clienti, mainframe fornisce i servizi di gestione dei dati, un server web fornisce i servizi applicativi estratti conto, invio di pagamenti, ecc, il computer dellutente, dotato di un browser internet è il client

20 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Vantaggi dellarchitettura three-tier Ottimizzazione del trasferimento delle informazioni tra il server web e il server database: è possibile usare un protocollo veloce di basso livello Utilizzo di un middleware efficiente per recuperare le informazioni dal database

21 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Architettura multi-tier Il modello three-tier può essere esteso ad un modello multi-tier in cui sono presenti server aggiuntivi: Usato quando le applicazioni devono accedere e utilizzare dati di database diversi Tra il server applicativo e i server database si posiziona un server di integrazione che raccoglie i dati distribuiti e li invia allapplicazione come se provenissero da un unico database

22 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari 3-multitier vs 2-tier Maggiore scalabilità: –le architetture 3 e multi tier distribuiscono lelaborazione applicativa su diversi server: sono più scalabili delle architetture a due livelli Minor traffico di rete –rispetto alle thin-client Facilità nellaggiornamento della parte applicativa (essendo posizionata centralmente) Risposta più rapida alle richieste dellutente (essendo lelaborazione distribuita sui server applicativo e database)

23 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Uso delle diverse applicazioni client server Due livelli thin-client: –Sistemi ereditati in cui non è attuabile la separazione tra lelaborazione applicativa e la gestione dei dati –Applicazioni di calcolo intensivo ( es. compilatori) con minima gestione dati –Applicazioni dati intensivi con elaborazione applicativa inesistente Due livelli fat-client –Elaborazione applicativa fornita da software off-the shelf( es. foglio di calcolo) –Elaborazione di calcolo intensivo di dati ( es. visualizzazione) –Funzionalità end-user stabili e realizzare in un ambiente con gestione del sistema ben salda Tre o multi livelli –Applicazioni su vasta scala con centinaia o migliaia di client –Dati e applicazioni volatili –Dati integrati da sorgenti multipli

24 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Limiti del modello client server Scarsa flessibilità del progetto: –Occorre decidere dove bisogna fornire i servizi Progettare la scalabilità Fornire mezzi per distribuire il carico tra diversi server in caso di aggiunta di nuovi client

25 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Architetture a oggetti distribuiti I componenti fondamentali sono oggetti che dotano di uninterfaccia un insieme di servizi da essi forniti –Altri oggetti richiamano questi servizi Non vi è distinzione logica tra client e server Gli oggetti possono essere distribuiti su diversi computer di una rete e comunicare attraverso un middleware che fornisce uninterfaccia trasparente tra gli oggetti, Object Request Broker, ORB Un insieme di servizi permette agli oggetti di comunicare e di essere aggiunti e rimossi dal sistema

26 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Vantaggi del modello Ritardare le decisioni su dove e come collocare i servizi architettura molto aperta Flessibile Scalabile È possibile riconfigurare il sistema dinamicamente attraverso la migrazione di oggetti sulla rete

27 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Esempio Unapplicazione di vendita al dettaglio può essere strutturata secondo approcci differenti: 1.usando un modello logico di architettura ad oggetti distribuiti: –Le funzionalità del sistema sono fornite in termini di servizi o combinazione di servizi (es. controllo delle scorte, dellordine, delle merci ecc.) –Forniti usando una serie di oggetti distribuiti, oggetti business forniscono servizi specifici del dominio, domain specific Tale modello logico può essere realizzato come modello di implementazione 1.Usando un approccio ad oggetti distribuiti per implementare un sistema client server: 2.Il modello logico è un modello client server ma sia client che server sono realizzati come oggetti distribuiti che comunicano attraverso un software bus 1.Il sistema è facilmente modificabile, es passare da unarchitettura two tier ad una three tier 2.Il server o i client possono essere implementati come singolo oggetto distribuito ma essere composti da oggetti più piccoli che forniscono specifici servizi

28 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Altri esempi Sistemi in cui le architetture ad oggetti distribuiti sono indicate: Sistemi data mining catena di negozi al dettaglio con vendita di generi alimentari e di arredamento che vuole cercare relazioni tra gli acquisti: Ogni database può essere incapsulato in un oggetto distribuito con uninterfaccia che fornisce accesso di sola lettura ai prpri dati

29 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari oggetti distribuiti vs client server Le architetture a oggetti distribuiti sono più complesse da progettare I sistemi client server riflettono il modo naturale di pensare ai sistemi, Riproducono molte transazioni umane in cui gli utenti richiedono e ricevono servizi da altri utenti specializzati in tali servizi

30 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Implementazione di unarchitettura a oggetti distribuiti Richiede un middleware per gestire la comunicazione tra gli oggetti distribuiti –il middleware è detto Object Request Broker (ORB) Gli oggetti possono essere implementati utilizzando linguaggi di programmazione diversi, eseguiti su piattaforme diverse e non aver bisogno di conoscere tutti i nomi degli altri oggetti del sistema

31 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Il middleware Il middleware deve garantire la comunicazione trasparente tra gli oggetti: È richiesto a due livelli: Comunicazione logica: –fornisce funzionalità che permettono agli oggetti su computer diversi di scambiarsi dati e controllare le informazioni Standard sviluppati sono CORBA, COM per facilitare la comunicazione tra oggetti su piattaforme diverse Componenti: –Il middleware fornisce una base per lo sviluppo di componenti compatibili Standard come EJB, CORBA, ActiveX forniscono una base per limplementazione di componenti con metodi standard che possono essere interrogati e utilizzati da altri componenti

32 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Calcolo distribuito inter-organizzativo Calcolo distribuito –Unorganizzazione ha un insieme di server sui quali distribuire il carico –i server sono tutti collocati nella stessa organizzazione –Possono essere applicati standard e processi operativi interni –I client hanno il limitato compito dellesecuzione dellinterfaccia utente (per i sistemi web-based) Nuovi modelli di calcolo distribuito –Peer-to-peer (p2p) Basato sullesecuzione del calcolo da parte di nodi di rete individuali –orientato ai servizi Basato su standard per lo scambio di dati

33 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Architetture peer-to-peer Sono sistemi decentralizzati dove i calcoli possono essere eseguiti da ogni nodo della rete e non ci sono distinzioni tra client e server. Il sistema generale viene progettato per trarre vantaggio dalla potenza di calcolo e della memoria disponibile su una vasta rete di computer

34 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Applicazioni del peer-to-peer usate per lo più per: –sistemi personali Condivisione di file, sistemi di messaggeria istantanea Fornire comunicazione diretta tra utenti senza utilizzare un server intermedio

35 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Prospettive sul p2p Larchitettura logica della rete è larchitettura di distribuzione del sistema Larchitettura dellapplicazione è lorganizzazione generica dei componenti allinterno di ogni tipo di applicazione

36 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Architettura logica del p2p Architetture –decentralizzate –Semi-centralizzate

37 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Architettura decentralizzata Ogni nodo della rete può essere a conoscenza di ogni altro nodo e può connettersi ad esso per scambiare dati –Nella pratica, però, i nodi vengono organizzati in località con alcuni nodi che fungono da ponte ad altre località I nodi della rete non sono solo elementi funzionanti, ma anche commutatori di comunicazione che indirizzano i dati e i segnali di controllo da un nodo allaltro

38 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Vantaggi/svantaggi Ridondanza –Tolleranza agli errori e ai nodi che si disconnettono dalla rete Overhead del sistema: –La stessa ricerca può essere elaborata da diversi nodi con aumento della comunicazione tra diversi peer

39 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Architettura semi-centralizzata Uno o più nodi fungono da server per semplificare la comunicazione tra i nodi Un server aiuta a stabilire il contatto tra i nodi della rete e a coordinare i risultati del calcolo

40 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari P2p vs service oriented P2p più efficiente Problemi: protezione fiducia Preferibili in applicazioni non critiche con relazioni di lavoro già esistenti tra le organizzazioni

41 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Architetture orientate ai servizi Web-service –Una rappresentazione standard di risorse elaborative o informative che può essere utilizzata da altri programmi Usando un web-service le organizzazioni che vogliono rendere accessibili le proprie informazioni ad altri programmi possono farlo definendo e pubblicando uninterfaccia di servizio che specifica i dati disponibili e come accedervi Un webservice è unistanza della più generica nozione di servizio: –Un atto o una prestazione offerta da un parte a unaltra [Lovelock, 1996] La sua erogazione è indipendente dallapplicazione che sta usando il sistema

42 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Modello di servizio Un fornitore offre un servizio definendo la sua interfaccia e implementandone la sua funzionalità Un richiedente si collega al servizio dalla propria applicazione che deve includere codice per richiamare quel servizio e per elaborarne i risultati Per assicurarsi che il servizio sia accessibile agli utenti esterni, il fornitore inserisce un record in un registro dei servizi che comprende informazioni sul servizio e su cosa fa

43 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Modello service oriented vs modello distributed-object I servizi possono essere offerti da ogni fornitore di servizio dentro o fuori unorganizzazione I fornitori di servizio rendono pubbliche le informazioni sul servizio in modo che qualsiasi utente autorizzato possa utilizzarlo –Fornitore ed utente non devono negoziare cosa il servizio fa Le applicazioni possono attendere il collegamento ai servizi finchè non sono consegnati o fino allesecuzione –Le applicazioni possono cambiare fornitore di servizio dinamicamente mentre il servizio è in esecuzione Un fornitore può riconoscere nuovi servizi che possono essere creati collegando i servizi esistenti in modo innovativo Gli utenti possono pagare i servizi a seconda dellutilizzo anziché della fornitura –Anziché acquistare un componente costoso, lutente può utilizzare un servizio esterno che pagherà solo quando necessario Le applicazioni possono essere più piccole poiché possono implementare la gestione delle eccezioni come servizio esterno Le applicazioni possono essere reattive e adattarsi alle variazioni dellambiente collegandosi a diversi servizi

44 Sistemi Informativi DEE - Politecnico di Bari Vantaggi/svantaggi Architetture debolmente accoppiate –I collegamenti ai servizi possono cambiare durante lesecuzione Sviluppo basato su standard –Standard sviluppati solo di recente


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