1 MAC-5759 – Sistemas de Objetos Distribuídos Quality Objects – QuO Germano Capistrano Bezerra Junho de 2002.

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1 1 MAC-5759 – Sistemas de Objetos Distribuídos Quality Objects – QuO Germano Capistrano Bezerra Junho de 2002

2 2 Roteiro Apresentação Apresentação CORBA e Aplicações Distribuídas CORBA e Aplicações Distribuídas QoS em Ambientes Distribuídos QoS em Ambientes Distribuídos Visão Geral de QuO Visão Geral de QuO QDL – Quality Description Languages QDL – Quality Description Languages Componentes Internos de QuO Componentes Internos de QuO Cenário de Desenvolvimento Cenário de Desenvolvimento Conclusões Conclusões

3 3 Objetivos do Seminário Apresentar uma visão geral de Quality Objects visando discutir conceitos complementares ao curso de SOD, fomentando o interesse de futuros estudos no assunto. Apresentar uma visão geral de Quality Objects visando discutir conceitos complementares ao curso de SOD, fomentando o interesse de futuros estudos no assunto.

4 4 CORBA e Aplicações Distribuídas Aplicações distribuídas estão cada vez mais difundidas Aplicações distribuídas estão cada vez mais difundidas CORBA contribuiu bastante para essa difusão: CORBA contribuiu bastante para essa difusão: Interface funcional é especificada de forma separada da implementação em si Interface funcional é especificada de forma separada da implementação em si Interoperabilidade mesmo não considerando detalhes de implementação Interoperabilidade mesmo não considerando detalhes de implementação Transparência de SO, HW, localização física, linguagem de implementação Transparência de SO, HW, localização física, linguagem de implementação

5 5 CORBA e Aplicações Distribuídas Na prática, CORBA funciona bem: Na prática, CORBA funciona bem: Qdo. os recursos são plenos Qdo. os recursos são plenos As condições de ambiente são estáveis As condições de ambiente são estáveis O ambiente de execução é previsível O ambiente de execução é previsível Isso vale para LAN´s Isso vale para LAN´s Em WAN´s: Em WAN´s: Muitos recursos são ou podem tornar-se escassos Muitos recursos são ou podem tornar-se escassos Variáveis de sistema são imprevisíveis Variáveis de sistema são imprevisíveis Há uma enorme combinação de cenários possíveis Há uma enorme combinação de cenários possíveis

6 6 CORBA e Aplicações Distribuídas Problemas encontrados em muitas aplicações: Problemas encontrados em muitas aplicações: Desconsideração das condições variáveis de ambientes distribuídos Desconsideração das condições variáveis de ambientes distribuídos Quando se considera, falta experiência para tratar condições diferentes das condições locais aos quais o programador está acostumado Quando se considera, falta experiência para tratar condições diferentes das condições locais aos quais o programador está acostumado IDL esconde aspectos de implementação que lidam com tradeoffs que um objeto poderá fazer IDL esconde aspectos de implementação que lidam com tradeoffs que um objeto poderá fazer Não há padrão de reusabilidade de componentes que lidam com esses aspectos Não há padrão de reusabilidade de componentes que lidam com esses aspectos

7 7 QoS em Ambientes Distribuídos QoS – Aplicações distribuídas constantemente possuem requisitos de Qualidade de Serviço em paralelo aos requisitos funcionais especificados na IDL de CORBA QoS – Aplicações distribuídas constantemente possuem requisitos de Qualidade de Serviço em paralelo aos requisitos funcionais especificados na IDL de CORBA Desempenho em tempo real Desempenho em tempo real Sincronia de dados Sincronia de dados Segurança Segurança Dependência Dependência Tolerância a falhas Tolerância a falhas

8 8 QoS em Ambientes Distribuídos Aplicações podem prover QoS, com o custo de se tornarem muito específicas Aplicações podem prover QoS, com o custo de se tornarem muito específicas IDL e ORB´s IDL e ORB´s Especificam, monitoram e controlam os aspectos funcionais da aplicação Especificam, monitoram e controlam os aspectos funcionais da aplicação QuO – Arquitetura proposta pela BBN Technologies para implementar QoS em objetos CORBA QuO – Arquitetura proposta pela BBN Technologies para implementar QoS em objetos CORBA QuO especifica, monitora e controla QoS QuO especifica, monitora e controla QoS

9 9 QoS em Ambientes Distribuídos QuO QuO Estados de QoS, definidos em “contratos” entre os clientes e os provedores do serviço Estados de QoS, definidos em “contratos” entre os clientes e os provedores do serviço Elementos de sistema monitorados e controlados para medir e controlar os estados de QoS Elementos de sistema monitorados e controlados para medir e controlar os estados de QoS Comportamento adaptativo para as mudanças ocorridas nos estados Comportamento adaptativo para as mudanças ocorridas nos estados Com QuO, tem-se o controle tanto de aspectos funcionais como de estratégias de implementação a serem adotadas Com QuO, tem-se o controle tanto de aspectos funcionais como de estratégias de implementação a serem adotadas

10 10 QoS em ambientes Distribuídos Os objetivos de QuO são: Os objetivos de QuO são: Aplicações distribuídas mais robustas – seleção do melhor mecanismo específico em vez de um mecanismo geral Aplicações distribuídas mais robustas – seleção do melhor mecanismo específico em vez de um mecanismo geral Controle sobre como as aplicações distribuídas podem ser adaptativas – possuir a informação correta para a decisão de como o sistema deve se comportar Controle sobre como as aplicações distribuídas podem ser adaptativas – possuir a informação correta para a decisão de como o sistema deve se comportar Prover reusabilidades de mecanismos adaptativos – Quality Description Languages Prover reusabilidades de mecanismos adaptativos – Quality Description Languages

11 11 Visão Geral de QuO QuO especifica os aspectos de QoS de forma análoga à especificalção funcional da IDL QuO especifica os aspectos de QoS de forma análoga à especificalção funcional da IDL O fluxo de requisição em QuO é modificado em relação ao fluxo de CORBA O fluxo de requisição em QuO é modificado em relação ao fluxo de CORBA Surgem alguns novos elementos: Surgem alguns novos elementos: Delegados (Delegates) Delegados (Delegates) “Contratos” (Contracts) “Contratos” (Contracts) Objetos de condições de sistema (System condition objects) Objetos de condições de sistema (System condition objects)

12 12 Visão Geral de QuO Invocação remota de métodos em uma aplicação QuO

13 13 Visão Geral de QuO Objetos Delegados – provê uma interface idêntica à interface do objeto remoto, mas pode fazer verificação de contratos nas chamadas e retornos dos métodos Objetos Delegados – provê uma interface idêntica à interface do objeto remoto, mas pode fazer verificação de contratos nas chamadas e retornos dos métodos Objetos de Contrato – especifica o nível de serviço esperado, as regiões de operação e acionamento de comportamento adaptativo Objetos de Contrato – especifica o nível de serviço esperado, as regiões de operação e acionamento de comportamento adaptativo Objetos de Condições de Sistema – faz a ligação entre os contratos e os recursos, mecanismos, objetos e ORB´s. Objetos de Condições de Sistema – faz a ligação entre os contratos e os recursos, mecanismos, objetos e ORB´s.

14 14 Visão Geral de QuO Detalhamento da chamada de método em QuO

15 15 Visão Geral de QuO Chamada é direcionada ao Objeto Delegado Chamada é direcionada ao Objeto Delegado Delegado pode verificar o contrato Delegado pode verificar o contrato O contrato possui um conjunto de regiões aninhadas que descrevem os possíveis estados de QoS no sistema O contrato possui um conjunto de regiões aninhadas que descrevem os possíveis estados de QoS no sistema As regiões são definidas de acordo com os valores de todas as propriedades de sistema avaliadas, através dos objetos de condições de sistema As regiões são definidas de acordo com os valores de todas as propriedades de sistema avaliadas, através dos objetos de condições de sistema

16 16 Visão Geral de QuO Surge mais uma função a ser desempenhada na elaboração do sistema distribuído: a do desenvolvedor QuO Surge mais uma função a ser desempenhada na elaboração do sistema distribuído: a do desenvolvedor QuO O trabalho desse novo elemento é feito através de: O trabalho desse novo elemento é feito através de: Uma coleção de Quality Description Languages (QDL) que descrevem contratos, objetos de condições de sistema e o comportamento adaptativo Uma coleção de Quality Description Languages (QDL) que descrevem contratos, objetos de condições de sistema e o comportamento adaptativo Núcleo de QuO (kernel) Núcleo de QuO (kernel) Geradores de código Geradores de código

17 17 QDL – Quality Description Languages Contract Description Language (CDL) – estabelece os padrões de uso esperado e os requisitos de QoS, define as regiões de condições de sistema e o comportamento adaptativo Contract Description Language (CDL) – estabelece os padrões de uso esperado e os requisitos de QoS, define as regiões de condições de sistema e o comportamento adaptativo Resource Description Language (RDL) – descreve os recursos disponíveis no sistema e seus estados Resource Description Language (RDL) – descreve os recursos disponíveis no sistema e seus estados Structure Description Language (SDL) – define a estrutura interna de um objeto remoto Structure Description Language (SDL) – define a estrutura interna de um objeto remoto

18 18 QDL – Quality Description Languages Elementos de um contrato: Elementos de um contrato: Um conjunto de regiões aninhadas Um conjunto de regiões aninhadas Transições para cada nível de regiões e comportamento a ser disparado Transições para cada nível de regiões e comportamento a ser disparado Referência a objetos de condições de sistema, que podem ser parâmetros ou locais Referência a objetos de condições de sistema, que podem ser parâmetros ou locais Callbacks para notifiação de clientes e objetos Callbacks para notifiação de clientes e objetos Isso engloba os possíveis estados de um sistema, a informação que necessita ser monitorada e as ações a ser tomadas Isso engloba os possíveis estados de um sistema, a informação que necessita ser monitorada e as ações a ser tomadas

19 19 QDL – Quality Description Languages contract repl_contract( syscond ValueSC ValueSCImpl ClientExpectedReplicas, syscond ValueSC ValueSCImpl ClientExpectedReplicas, callback AvailCB ClientCallback, callback AvailCB ClientCallback, syscond ValueSC ValueSCImpl MeasuredNumberReplicas, syscond ValueSC ValueSCImpl MeasuredNumberReplicas, syscond ReplSC ReplSCImpl ReplMgr ) is syscond ReplSC ReplSCImpl ReplMgr ) is negotiated regions are negotiated regions are region Low_Cost : when ClientExpectedReplicas == 1 => region Low_Cost : when ClientExpectedReplicas == 1 => reality regions are reality regions are region Low : when MeasuredNumberReplicas region Low : when MeasuredNumberReplicas region Normal : when MeasuredNumberReplicas == 1 => region Normal : when MeasuredNumberReplicas == 1 => region High : when MeasuredNumberReplicas > 1 => region High : when MeasuredNumberReplicas > 1 => transitions are transitions are transition any->Low : ClientCallback.availability_degraded(); transition any->Low : ClientCallback.availability_degraded(); transition any->Normal : ClientCallback.availability_back_to_normal(); transition any->Normal : ClientCallback.availability_back_to_normal(); transition any->High : ClientCallback.resources_being_wasted(); transition any->High : ClientCallback.resources_being_wasted(); end transitions; end transitions; end reality regions; end reality regions;

20 20 QDL – Quality Description Languages region Available : when ClientExpectedReplicas >= 2 => region Available : when ClientExpectedReplicas >= 2 => reality regions are reality regions are region Low : when MeasuredNumberReplicas region Low : when MeasuredNumberReplicas region Normal : when MeasuredNumberReplicas >= ClientExpectedReplicas => region Normal : when MeasuredNumberReplicas >= ClientExpectedReplicas => transitions are transitions are transition any->Low : ClientCallback.availability_degraded(); transition any->Low : ClientCallback.availability_degraded(); transition any->Normal : ClientCallback.availability_back_to_normal(); transition any->Normal : ClientCallback.availability_back_to_normal(); end transitions; end transitions; end reality regions; end reality regions; transitions are transitions are transition Low_Cost->Available : transition Low_Cost->Available : ReplMgr.adjust_degree_of_replication(ClientExpectedReplicas); ReplMgr.adjust_degree_of_replication(ClientExpectedReplicas); transition Available->Low_Cost : transition Available->Low_Cost : ReplMgr.adjust_degree_of_replication(ClientExpectedReplicas); ReplMgr.adjust_degree_of_replication(ClientExpectedReplicas); end transitions; end transitions; end negotiated regions; end negotiated regions; end repl_contract;

21 21 Componentes Internos de QuO

22 22 Componentes Internos de QuO Ambiente de execução encapsulado em um objeto delegado que é executado na aplicação Ambiente de execução encapsulado em um objeto delegado que é executado na aplicação Contratos e condições de sistema executados em um núcleo (kernel) independente Contratos e condições de sistema executados em um núcleo (kernel) independente Comunicação entre o delegado e o núcleo feita através de CORBA Comunicação entre o delegado e o núcleo feita através de CORBA Vantagens desse modelo Vantagens desse modelo Contratos podem ser gerados na linguagem de implementação do núcleo Contratos podem ser gerados na linguagem de implementação do núcleo Comportamento assíncrono dos objetos de contratos e condições em múltiplos processos Comportamento assíncrono dos objetos de contratos e condições em múltiplos processos

23 23 Componentes Internos de QuO Núcleo: biblioteca de serviços, escritos em Java Núcleo: biblioteca de serviços, escritos em Java Serviço do Objeto Factory Serviço do Objeto Factory Implementado usando reflexão em Java Implementado usando reflexão em Java Instancia, localiza e carrega objetos no núcleo Instancia, localiza e carrega objetos no núcleo Núcleo mantém listagem de objetos usados por cada objeto delegado Núcleo mantém listagem de objetos usados por cada objeto delegado Serviço do Objeto Contract Evaluator Serviço do Objeto Contract Evaluator Agenda a avaliação de contratos Agenda a avaliação de contratos Avaliação por demanda de métodos Avaliação por demanda de métodos Avaliação disparada por observação Avaliação disparada por observação

24 24 Componentes Internos de QuO Delegado: representante do objeto remoto, com comportamento adaptativo Delegado: representante do objeto remoto, com comportamento adaptativo Código gerado a partir da IDL e QDL Código gerado a partir da IDL e QDL Descrição de Contratos Descrição de Contratos Descrição Estrutural Descrição Estrutural Mecanismo de Seleção Mecanismo de Seleção Comportamentos alternativos Comportamentos alternativos Objeto implementado na linguagem do cliente, com suporte a C++ e Java Objeto implementado na linguagem do cliente, com suporte a C++ e Java

25 25 Componentes Internos de QuO bind substituído por connect bind substituído por connect connect() connect() Instancia um CORBA proxy Instancia um CORBA proxy Localiza o núcleo do QuO ou cria um Localiza o núcleo do QuO ou cria um Usa os serviços do objeto Factory para criar objetos Usa os serviços do objeto Factory para criar objetos Inicializa e faz a ligação entre todos os objetos do ambiente de execução Inicializa e faz a ligação entre todos os objetos do ambiente de execução Objetos delegados podem estar aninhados Objetos delegados podem estar aninhados Objetos do núcleo podem ser passados como parâmetros do connect() Objetos do núcleo podem ser passados como parâmetros do connect()

26 26 Componentes Internos de QuO Objetos de Contrato Objetos de Contrato Cada região do contrato é definida como uma sentença de predicado de todos os valores das condições Cada região do contrato é definida como uma sentença de predicado de todos os valores das condições O primeiro predicado verdadeiro determina a região atualmente ativa O primeiro predicado verdadeiro determina a região atualmente ativa Pode-se usar um modificar precedence para manipular a ordem de avaliação Pode-se usar um modificar precedence para manipular a ordem de avaliação Comportamentos de transição podem ser especificados Comportamentos de transição podem ser especificados

27 27 Componentes Internos de QuO Objetos de Sistema – uma única propriedade do sistema Objetos de Sistema – uma única propriedade do sistema Tempo passado desde a última chamada Tempo passado desde a última chamada Número de sessões ativas Número de sessões ativas Objeto Java que implementa uma interface comum a todos os objetos de sistema Objeto Java que implementa uma interface comum a todos os objetos de sistema Apenas getValue() na forma mais simples Apenas getValue() na forma mais simples Objetos CORBA na forma mais complexa Objetos CORBA na forma mais complexa

28 28 Cenário de Desenvolvimento Programadores de Clientes Programadores de Clientes Usuários de objetos adaptativos Usuários de objetos adaptativos Trabalham de forma semelhante à de CORBA Trabalham de forma semelhante à de CORBA Inicializam cliente com alguns comportamentos esperados Inicializam cliente com alguns comportamentos esperados Programadores de Objetos Programadores de Objetos Adicionam funcionalidade aos tipos de adaptação Adicionam funcionalidade aos tipos de adaptação Programadores QoS Programadores QoS Contratos e condições de sistemas Contratos e condições de sistemas

29 29 Conclusões Aplicações distribuídas precisam adaptar-se a situações onde as condições de sistema são aquém das desejáveis Aplicações distribuídas precisam adaptar-se a situações onde as condições de sistema são aquém das desejáveis Os desenvolvedores precisam de ferramentas para tratar esses casos de forma sistemática Os desenvolvedores precisam de ferramentas para tratar esses casos de forma sistemática QuO propõe um modelo de arquitetura para prover QoS a aplicações distribuídas QuO propõe um modelo de arquitetura para prover QoS a aplicações distribuídas Os objetivos de QuO são complementares aos de CORBA, não de confronto Os objetivos de QuO são complementares aos de CORBA, não de confronto