Verkkojen verkko - maailmankylä. Hajautetut järjestelmät yhteistyön ongelmallinen maailma. Hajautettuja järjestelmiä. Hajautusta!. miksi oikeastaan?

Transkriptio

1 Hajautetut järjestelmät yhteistyön ongelmallinen maailma Verkkojen verkko - maailmankylä Timo Alanko Motto: Any technology distinguishable from magic is insufficiently advanced. Gregory Benford Hajautettuja järjestelmiä Sähköposti Internetin nimipalvelu WWW-palvelut Yrityksen tiedosto- ja tietokanta-järjestelmät Paikkaan liittyvät palvelut Joukko riippumattomia koneita, jotka käyttäjälle näkyvät yhtenä. Hajautusta!. miksi oikeastaan? Luonnostaan hajautettu Saatavuus Suorituskyky Luotettavuus Liikkuvuus Palvelija kaikkien asiakkaiden käytössä Palvelua antaa palvelijain joukko Key: Process: Computer:

2 Tasavertainen toimijaryhmä Web applets a) client request s in the downloading of applet code Application Coordination code Application Coordination code Applet code Web server b) client interacts with the applet Application Coordination code Applet Web server Ad hoc verkko: asiakas saapuu palvelijoiden keskelle Internet gateway Music Alarm Parisuhteen historia Löydä keskustelukaveri Sovi keskusteluprotokolla Yhteinen kieli: verbit ja substantiivit Discovery Hotel wireless network Camera Ollaanko valmiit lopettamaan? TV/PC Laptop PDA Guests devices Entä jos tapahtui jotain odottamatonta ikävää? Parisuhteen ilot Kukin komponentti voidaan toteuttaa itsenäisesti Kukin komponentti voi elää sopivassa ympäristössä, sopivalla alustalla Kukin komponentti toimii itsenäisesti, toisia häiritsemättä Kutakin komponenttia voidaan ylläpitää toisista riippumatta ja haasteet Keskustelusuhteen määrittelijä: protokolla oikeellisuus brute-force testing??? todistus: automaattien teoria, temporaalilogiikka tehokkuus kalusto & kuorma => kuormitus mittaus: koesuunnittelu, toteutus, analyysi mallitus: jonoteoria, jonoverkkojen teoria vikasietoisuus häiriömallitus vikasietoisuustekniikat

3 Alice La Tryste on a rainy day Agreement in Faulty Systems Bob Requirement: - an agreement - within a bounded time Agreement possible: only if more than two-thirds work correctly Alice -> Bob Let s meet at noon in front of La Tryste Alice <- Bob OK! Alice: If Bob doesn t know that I received his message, he will not come Alice -> Bob I received your message, so it s OK. Bob: If Alice doesn t know that I received her message, she will not come Yhteistyön ohjaus: synkronointi Communication: shared memory Thread A Thread B Communication A<->B A=f(..) X=A; A=f(Y); X: 5 Y: 0 A=X; Y=f(A ); A: 10 A: 5 A -> B 21-Sep-02 Copyright Timo Alanko, 2001 A: write into X B: read from X B-> A B: write into Y A: read from Y Synkronointi verkossa Communication: message passing X=f(..); send X to B X: 10 X: 5 OS kernel Process A procedure send procedure receive 21 -Sep-02 Copyright Timo Alanko, 2001 Process B receive X from A Y=f(X); buffer A_B Monen herran palvelija Poissulkemisongelma B A Key: Process: A: Onko vapaita paikkoja? Computer: B: Onko vapaita paikkoja? S: Paikka 127 S: Paikka 127 B: Otan sen! A: Otan sen! S Dining Philosophers (Dijkstra) Philosopher: think take two forks one from each side eat rice until satisfied return the forks Problem: how to reserve the forks without causing - deadlock - starvation Ongelmat ja ratkaisut Ongelmat synkronointi poissulkeminen lukkiutuminen Ratkaisut wait / signal -operaatiot varaa / vapauta operaatiot joiden huolettomasta käytöstä voi seurata esim. lukkiutuminen kovin hankalia algoritmeja

4 Kommunikoinnin turvallisuus Etäinen asiakas: pääsyn valvonta Process p Copy of m The enemy m m Communication channel Process q Kuka? Keneltä? Onko lupa? Access rights Objec Principal (user) Network Principal (server) Ryhmätyön ihanuus (1) Ryhmätyön ihanuus (2) Erikoismiesten yhteistyö gateway Internet Discovery TV/PC Music Hotel wireless network Alarm Camera Laptop PDA Guests devices Suorituskyky pienet palvelijat halpoja asiakas sinne, missä tilaa Luotettavuus saatavuus oikeellisuus Toisinnettu palvelu mutta on siinä näkökohtiakin X Kirjeitä kaikille Koordinointi ja sopiminen X Onko saapumisjärjestyksellä väliä? kausaalijärjestys säilyy? kaikki näkevät saman järjestyksen? menikö kaikille? resurssien varaus (hajautettu käytön valvonta) vaalit (koordinaattori, aloitteen tekijä)

5 Luotettavuuden lisäys Toisinnetut tiedot Toisinnetut prosessit => yhden puuttuminen ei haittaa => suorituskyky paranee (jonot ovat muualla) ja hinta Toisintojen ajantasaisuus Lukija näkee kaikki edeltävät päivitykset mikä on edeltävä? Kaikki lukijat näkevät samat tiedot? miten niin samat? Hajautettu tiedostojärjestelmä Workstations s Aika ja hajautus Venus User program User Venus program Venus User program Network Vice Vice Koneiden kellot ovat epätarkkoja ja niin on niiden tahdistuskin Loogista tahdistusta varten tarvitaan uusia aikakäsitteitä looginen aika ja kello sen mittaamiseen (Lamportin kello: merkittävien tapahtumien laskuri) vektoriaika (kellolla on käsitys merkittävistä tapahtumista ryhmän eri puolilla) Ajankohtaisia tutkimuskohteita heterogeeniset tietoliikenneverkot tietoliikenneprotokollien standardointi liikkuvien työasemien käyttö liikkuvuuden luomat tarpeet ja mahdollisuudet sovelluksen mukautuvuus päätelaitteeseen sovelluksen mukautuvuus käyttäjään sovelluksen hajauttaminen maailmalle agenttien maailma TKTL:n opetus Peruskäsitteet Menetelmät Tutkimus Tietokone (I, II) Käyttöjärjestelmät (I, II) Tietoliikenne (I, II) Rinnakkaisuus Hajautus Spesifiointi & verifiointi Suorituskyky & mallitus Tietoturva Verkkosovellusten toteutus Seminaarit ja erikoiskurssit

6 The NODES Group: Research Framework Formal Methods Nomadic Computing Distributed Software Systems Middleware Operating System Device Drivers Standardization Linux Developments Hardware