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Sistemas Distribuídos Walfredo Cirne Aula 4: Mais Conceitos Básicos As figuras que aparecem nesses slides são de Veríssimo&Rodrigues, reproduzidas com.

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Sistemas Distribuídos Walfredo Cirne & Fubica Brasileiro Aula 4: Mais Conceitos Básicos As figuras que aparecem nesses slides são de Veríssimo&Rodrigues,

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1 Sistemas Distribuídos Walfredo Cirne Aula 4: Mais Conceitos Básicos As figuras que aparecem nesses slides são de Veríssimo&Rodrigues, reproduzidas com o consentimento dos mesmos.

2 Sincronia O que significa sincronia? –envio de mensagens blocking non-blocking –iteração same-time different-time –hardware clock-driven –limite superior para execução de ações (processamento e troca de mensagens)

3 Graus de Sincronia Assíncrono –sem limites de tempo para ações Síncrono –ações têm limites de tempo conhecidos Parcialmente síncrono –ações têm limites de tempo para acontecer, mas estes são desconhecidos e/ou válidos somente parte do tempo

4 Qual a gente escolhe? Assíncrono –fácil de implementar, mas pouco útil Síncrono –muito poderoso, mas conflita com escala, abertura, interatividade, bom uso dos recursos –usado em sistemas embarcados Parcialmente síncrono –muito usado em computação de uso geral –semântica tipicamente não é claramente definida

5 Coordenação: Relembrando Exclusão Mútua Semáforo S: variável não-negativa inteira que só pode se modificada pelos procedimentos up() e down() down(S) se S > 0: decremente S senão: bloqueia esperando up(S) up(S) se há alguém bloqueado: desbloqueie senão: incremente S

6 Usando Semáforos thread P2; statement A; down(mutex); statement B; up(mutex); statement C; end P2; thread P1; statement X down(mutex); statement Y up(mutex); statement Z end P1; (* exclusão mútua *) var mutex: semaphore := 1;

7 Exclusão Mútua via Servidor de Lock Necessário para coordenar processos e evitar colisões Servidor de lock –Interessados em entrar na região crítica mandam mensagem LOCK para o servidor –O servidor só responde com LOCK-GRANTED para um processo –Processo envia UNLOCK ao sair da região Servidor é ponto único de falhas e possível gargalo de performance Falha no cliente também é problema

8 Exclusão Mútua via Servidor de Lock

9 Exclusão Mútua Distribuída Usando um protocolo que garante entrega ordenada total, podemos replicar o servidor de lock em todos os processos do sistema Podemos também eleger dinamicamente um líder para função de servidor de lock –Precisamos também pensar em como passar estado entre lideres, ou então resetar o sistema quando há troca de líder

10 Exclusão Mútua Distribuída

11 Eleição de Líder Note a necessidade de sincronia para detecção da falha do líder!!

12 Deadlock Deadlock ocorre quando um processo fica esperando por outro Para deadlock é necessário ter exclusão mútua, obtém-e-espera, não-preempção, espera circular Tudo que você conhece deadlock em sistemas concorrentes vale para sistemas distribuídos, com a complicação que você não tem uma visão global do sistema

13 Consistência Como garantir que alguma propriedade sistêmica é válida? Ou seja, como garantir que (ou checar se) a execução do sistema é consistente? Para checar, podemos parar o sistema e montar um estado global –Naturalmente, isso é dispendioso –Protocolos de snapshot distribuído são uma solução bem mais eficiente para o problema

14 Consenso Problema básico para coordenação de processos No consenso, cada processo p propõe um valor v p e decide por um valor final f p As propriedades de consenso são: –Acordo: p,q que decidem: f p = f q –Validade: p: f p = v p –Terminação: Todo processo correto decide em algum momento no futuro;

15 Consenso em um Sistema sem Falhas

16 Concorrência A good understanding of the memory consistency model is paramount to building correct programs Consistência atômica –todos os acessos são a mesma memória Consistência seqüencial –equivalente a consistência atômica de alguma execução –indistinguível da consistência atômica se comunicação é somente via memória

17 Modelo de Memória de Java Cada thread de Java tem memória local Dados inexistentes na memória local são copiados da memória global Eventualmente, dados gravados na memória local são refletidos na memória global Ao entrar num synchronized, todos os dados da memória local são invalidados Ao sair de um synchronized, todos os dados gravados são refletidos globalmente

18 Exemplo: Double-Checked Locking class Foo { private Helper helper = null; public Helper getHelper() { if (helper == null) synchronized(this) { if (helper == null) helper = new Helper(); } return helper; }

19 Outro Exemplo: Objetos Ativos public class DataRace extends Thread { int a = 0; public DataRace() { this.start(); a = 1; } public void run() { System.out.println(a); }

20 Objetos Ativos: O problema é sutil public class DataRace extends Thread { protected int a = 0; public DataRace() { a = 1; this.start(); } public class ExtendRace extends DataRace { public ExtendRace() { super(); a = 2; }

21 Atomicidade: Suporte a Transações Transações são uma abstração muito poderosa tipicamente implementadas por banco de dados Transações são ACID –Atomicity: tudo ou nada –Consistency: atualizações levam os dados de um estado consistente para outro estado consistente –Isolation: transações executadas em paralelo não vêem uma a outra –Durability: é um banco de dados, né?

22 Transações Distribuídas: Two-phase Commit


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