Paskirstytu sistemu architekturos

1
Paskirstytu sistemu architekturos

• Architekturinis programines irangos, kuri vykdoma
  daugiau nei viename procesoriuje, projektavimas

2
Tikslai

• Paaiškinti architekturini projektavima
• Paaiškinti paskirstytu sistemu architekturos
  privalumus bei trukumus
• Išnagrineti skirtingus požiurius i
  kliento-serverio sistemu kurima
• Paaiškinti skirtumus tarp kliento-serverio ir
  paskirstyto objekto architekturos
• Išnagrineti objekto užklausos tarpininkus ir
  pagrindiniu CORBA standartu principus

3
Nagrinejamos temos

• Architekturinis projektavimas
• Paskirstytos sistemos
• Daugiaprocesorines architekturos
• Kliento-serverio architektura
• Paskirstytu objektu architektura
• CORBA

4
Architekturinis projektavimas

• Ankstyva sistemos projektavimo proceso stadija
• Atspindi ryši tarp specifikacijos ir projektavimo
  proceso
• Dažnai vykdoma lygiagreciai su kai kuriais
  specifikacijos veiksmais
• Apima didesnes sistemos dalies komponentu
  identifikavima ir ju bendravima.

5
Aiškios architekturos privalumai

• Suinteresuotu asmenu bendravimas
• architektura gali buti panaudota kaip sistema
  suinteresuotu asmenu (stakeholders) komunikavimo
  centras
• Sistemos analize
• reiškia, kad galima atlikti sistemos nefunkciniu
  reikalavimu analize
• Dideles apimties pakartotinis panaudojimas
• architektura gali buti panaudota daugeliui sitemu

6
Architekturinio projektavimo procesas

• Sistemos strukturizavimas
• sistema yra suskaidoma i keleta pagrindiniu
  posistemiu ir yra nustatomas komunikavimas tarp
  šiu posistemiu
• Valdymo modeliavimas
• nustatomas ryšiu valdymo modelis tarp skirtingu
  sistemos daliu
• Moduline dekompozicija
• nustatytos posistemes yra skaidomos i modelius.

7
Sistemos architektura

• Programines irangos architektas yra atsakingas už
  sistemos architekturini modeli, valdymo modeli ir
  posistemes dekomponavimo modeli.
• Retai dideles sistemos paklusta vienam
  architekturiniam modeliui.
• Sistemos dekompozicijos modeliai turi saugyklu
  modelius, kliento-serveriu modelius ir
  abstrakcius mašinu modelius.
• Valdymo modeliai susideda iš centralizuoto
  valdymo ir ivykiais paremto valdymo.

8
Srities architekturiniai modeliai

• Modulines dekompozicijos modelis susideda iš
  duomenu srautu ir objektu modeliu.
• Srities specialus (domain-specific)
  architekturiniai modeliai yra abstrakcijos tam
  tikroje veiklos sferoje. Jie gali buti
  konstruojami abstrahuojant egzistuojancias
  sistemas arba idealizuojant nurodomus modelius.

9
Nagrinejamos temos

• Architekturinis projektavimas
• Paskirstytos sistemos
• Daugiaprocesorines architekturos
• Kliento-serverio architektura
• Paskirstytu objektu architektura
• CORBA

10
Paskirstytos sistemos

• Iš esmes, dabar visos dideles kompiuterines
  sistemos yra paskirstytos sistemos
• Informacijos apdorojimas yra paskirstytas keletui
  kompiuteriu, o ne vienai mašinai
• Paskirstytos programines irangos inžinerija dabar
  yra labai svarbi

11
Sistemos tipai

• Personalines sistemos, kurios nera paskirstytos
  ir yra suprojektuotos veikti personaliniame
  kompiuteryje ar darbo stotyje
• Iterptines sistemos, kurios veikia viename
  procesoriuje ar integruotoje procesoriu grupeje
• Paskirstytos sistemos, kur sistemos programine
  iranga veikia laisvai integruotoje grupeje
  bendradarbiaujanciu procesoriu, sujungtu tinklu

12
Paskirstytos sistemos charakteristikos

• Resursu dalijimasis
• Atvirumas
• Lygiagretiškumas
• Išpleciamumas
• Klaidos toleravimas
• Skaidrumas

13
Paskirstytu sistemu trukumai

• Sudetingumas
• Saugumas
• Valdymo problemos
• Nenuspejamumas

14
Paskirstytos sistemos
Resurso identifikacija Resursai paskirstytoje
sistemoje yra paskirstyti tarp skirtingu
kompiuteriu
ir ivardinimo schema turi buti sukurta tokia,
kad vartotojai galetu surasti ir kreiptis i
jiems reikalingus resursus. Tokios ivardinimo
schemos pavyzdys yra URL (uniform resource
locator-pastovus resurso lokatorius), kuris
nau- dojamas identifikuoti www puslapius.
Jei nebus naudojama prasminga ir
visapusiškai suprantama identifikacijos schema,
tai daugelis šitu resursu bus neprieinami
sistemos vartotojams. Bendravimai
Universalus Interneto prieinamumas ir
Interneto TCP/IP bendravimo protokolu
efektyvus realizavimas reiškia, kad
daugeliui paskirstytu sistemu tai yra efekty-
viausias budas kompiuteriams bendrauti.
Nežiurint to, kur yra specifiniai reikala-
vimai našumui patikimumui ir kt. gali buti
panaudoti alternatyvus požiuriai i
bendravima. Serviso kokybe
Sistemos pasiulyta serviso kokybe atspindi jo
našuma, parengtuma ir patikimuma.
Tai yra veikiama daugelio
faktoriu, tokiu kaip procesoriu paskirstymas
procesams,
resursu paskirstymas sistemoje, tinklo ir
sistemos technines irangos ir sistemos
prisitaikymo. Progra
mines irangos Programines irangos
architektura nagrineja kaip programos
funkcionališkumas yra architektura
paskirstytas keletui loginiu komponenciu ir
kaip šitos komponentes yra paskirstytos
tarp procesoriu.
Teisingos programos architekturos pasirinkimas
yra esminis dalykas
norint pasiekti trokštama serviso
kokybe.
15
Paskirstytu sistemu architektura

• Kliento-serverio architektura
• Paskirstyti servisai yra iškvieciami klientu.
  Serveriai, kurie tiekia servisus yra traktuojami
  skirtingai nei klientai, kurie naudojasi
  servisais.
• Paskirstytu objektu architektura
• Nera skirtumo tarp klientu ir serveriu. Bet
  kuris objektas sistemoje gali tiekti ir naudotis
  servisus iš kitu objektu.

16
Tarpine programine iranga

• Programine iranga kuri valdo ir palaiko
  skirtingus paskirstytos sistemos elementus. Iš
  esmes, ji sedi sistemos viduryje ir
  tarpininkauja.
• Tarpines programines priemones yra paprastai
  standartizuotos (off-the-shelf ), o ne specialiai
  sudaryta programine iranga.
• Pavyzdžiai
• tranzakcijas vykdantys monitoriai
• duomenu konvertoriai
• komunikavimo kontroleriai

17
Nagrinejamos temos

• Architekturinis projektavimas
• Paskirstytos sistemos
• Daugiaprocesorines architekturos
• Kliento-serverio architektura
• Paskirstytu objektu architektura
• CORBA

18
Daugiaprocesorines architekturos

• Paprasciausios paskirstytos sistemos modelis
• Sistema sudaryta iš daugelio procesu, kurie gali
  buti ( bet nebutinai ) vykdomi skirtinguose
  procesoriuose
• Tai daugelio dideliu realaus laiko sistemu
  architekturinis modelis
• Proceso paskirstymas procesoriui gali buti iš
  anksto sutvarkytas arba gali buti kontroliuojamas
  dispecerio

19
Daugiaprocesorine eismo kontroles sistema
20
Nagrinejamos temos

• Architekturinis projektavimas
• Paskirstytos sistemos
• Daugiaprocesorines architekturos
• Kliento-serverio architektura
• Paskirstytu objektu architektura
• CORBA

21
Kliento-serverio architektura

• Taikomoji programa yra sumodeliuota kaip serveriu
  teikiamu paslaugu aibe ir jas naudojanciu
  klientu aibe.
• Klientai žino apie serverius, bet serveriai
  nebutinai žino apie klientus
• Klientai ir serveriai yra loginiai procesai
• Procesu paskirstymas procesoriams nebutinai yra
  11

22
Kliento-serverio sistema
Serverio procesas
Kliento procesas
23
Kompiuteriai kliento/serverio tinkle
24
Taikomuju programu sluoksniuota architektura

• Atvaizdavimo sluoksnis
• skirtas sistemos vartotoju skaiciavimo rezultatu
  atvaizdavimui ir vartotojo duomenu ivedimui
• Taikomosios programos vykdymo sluoksnis
• Skirtas programos specifiniam funkcionalumui,
  pvz., banko sistemoje, tokios banko funkcijos
  kaip saskaitos atidarymas, saskaitos uždarymas ir
  t.t.
• Duomenu valdymo sluoksnis
• Skirtas sistemos duomenu baziu valdymui

25
Taikymu sluoksniai
26
Lengvi (thin) ir sunkus ( fat) klientai

• Lengvo kliento modelis
• Lengvo kliento modelyje visu programu vykdymas ir
  duomenu valdymas yra vykdomas serveryje. Klientas
  yra atsakingas tik už atvaizdavimo programines
  irangos veikima.
• Sunkaus kliento modelis
• Šitame modelyje serveris yra atsakingas tik už
  duomenu valdyma. Kliento programine iranga
  igyvendina taikymus ir saveika su sistemos
  vartotoju.

27
Lengvi ir sunkus klientai
28
Lengvo kliento modelis

• Naudojamas, kai liktines sistemos yra perkeliamos
  i kliento serverio architektura
• Liktine sistema veikia kaip serveris su grafine
  sasaja, kuri yra realizuota kliente
• Pagrindinis trukumas yra tas, kad labai
  apkraunamas serveris ir tinklas

29
Sunkaus kliento modelis

• Daugiau skaiciavimu yra pavesta klientui, kai
  programos vykdymas atliekamas lokaliai
• Tinkamiausias naujoms kliento/serverio
  sistemoms, kur kliento sistemos galimybes yra
  žinomos iš anksto
• Sudetingesnis nei lengvo kliento modelis, ypac
  valdyme. Naujos programos versijos turi buti
  idiegtos visuose klientuose

30
Kliento-serverio architektura banko automatu
sistemoje
31
Triju lygiu architektura

• Triju lygiu architekturoje, kiekvienas iš
  programos architekturos sluoksniu gali buti
  vykdomas atskirame procesoriuje.
• Leidžia pasiekti didesni našuma, nei lengvo
  kliento metodas ir yra lengviau valdomas nei
  sunkaus kliento metodas.
• Labiau pleciama architektura padidejus
  poreikiui, gali buti prijungiami papildomi
  serveriai

32
Triju lygiu kliento/serverio architekturos schema
33
Internetine bankine sistema
34
Kliento/serverio architekturu naudojimas
35
Nagrinejamos temos

• Architekturinis projektavimas
• Paskirstytos sistemos
• Daugiaprocesorines architekturos
• Kliento-serverio architektura
• Paskirstytu objektu architektura
• CORBA

36
Paskirstytu objektu architektura

• Paskirstytu objektu architekturoje tarp klientu
  ir serveriu nera skirtumu
• Kiekviena paskirstoma esybe yra objektas, kuris
  tiekia servisus kitiems objektams ir priima
  servisus iš kitu objektu
• Objektai bendrauja per tarpines programines
  priemones, vadinamas objekto užklausos tarpininku
  (programines irangos magistrale)
• Taciau tai sudetingiau projektuoti nei K/S
  sistemas

37
Paskirstytu objektu architektura
38
Paskirstytu objektu architekturos privalumai

• Leidžia sistemos projektuotojui atideti sprendima
  kur ir kaip servisai turetu buti teikiami
• Tai labai atvira sistemos architektura, kuri
  leidžia prijungti naujus resursus pagal
  reikalavimus
• Sistema yra lanksti ir išpleciama
• Imanoma dinamiškai perkonfiguruoti sistema su
  objektais migruojanciais per tinkla pagal
  reikalavimus

39
Paskirstytu objektu architekturos naudojimas

• Kaip loginio modelio, kuris leidžia konstruoti ir
  organizuoti sistema. Šiuo atveju, jus galvojate
  kaip pateikti programos funkcijas tiktai
  išreiškiant servisais ir servisu kombinacijomis
• Kaip lankstu metoda kliento-serverio sistemos
  idiegimui. Loginis sistemos modelis yra
  kliento-serverio modelis, bet ir klientai ir
  serveriai yra realizuojami kaip paskirstyti
  objektai, bendraujantys per programines irangos
  magistrale.

40
Duomenu išgavimo sistema
41
Duomenu išgavimo sistema

• Loginis sistemos modelis nera tik vienas servisu
  teikimo budu, kur budingi ivairus duomenu
  valdymo servisai
• Ji leidžia didinti nagrinejamu duomenu baziu
  kieki nesugriaunant sistemos
• Ji leidžia nauju tipu ryšius išgauti papildant
  naujais integruojanciais objektais

42
Nagrinejamos temos

• Architekturinis projektavimas
• Paskirstytos sistemos
• Daugiaprocesorines architekturos
• Kliento-serverio architektura
• Paskirstytu objektu architektura
• CORBA

43
CORBA

• CORBA yra tarptautinio standarto objekto užklausu
  tarpininkas tarpine programa, skirta bendravimo
  tarp paskirstytu objektu valdymui
• Galimi keli CORBA realizavimai
• Alternatyvi Microsoft priemone skirta objekto
  prašymu tarpininkavimui yra DCOM
• CORBA apibreže Objektu Valdymo Grupe (OMG)

44
Taikymo struktura

• Taikomieji objektai
• Standartiniai objektai, apibrežti OMG,
  specifinems sritims, pvz. draudimas
• Fundamentalus CORBA servisai, tokie kaip katalogu
  ir apsaugos valdymas
• Horizontalios (t.y. tinkancios visiems taikymams)
  galimybes, tokios kaip vartotojo sasajos
  priemones

45
CORBA taikomosios programos struktura
Taikomosios programos

Horizontalios CORBA galimybes
Srities galimybes

Objektu užklausos tarpininkas (ORB)

CORBA servisai
46
CORBA standartai

• Objektinis modelis, skirtas taikomuju programu
  objektams
• CORBA objektas yra busenu apjungimas
  (encapsulation) su gerai apibrežta, neutralia
  kalboms sasaja, nusakyta IDL kalba (sasajos
  apibrežimo kalba)
• Objekto užklausu tarpininkas (Object Request
  Broker ORB) valdo prašymus skirtus objektu
  servisams
• Aibe bendru objektu servisu, naudojamu daugelyje
  paskirstytu programu
• Aibe bendru komponentu esanciu virš šiu servisu

47
CORBA objektai

• Iš principo, CORBA objektai yra palyginami su C
  ir Java objektais
• Jie privalo tureti skirtingus sasajos
  apibrežimus, išreiškiamus naudojant bendra kalba
  (IDL) panašia i C
• Yra IDL atvaizdavimas kitomis programavimo
  kalbomis (C, Java ir t.t.)
• Todel objektai, aprašyti skirtingomis
  programavimo kalbomis, gali tarpusavyje
  bendrauti

48
Objektu užklausu tarpininkas (ORB)

• ORB valdo objektu bendravima. Jis žino visus
  sistemos objektus ir ju sasajas
• Naudojant ORB, kvieciantis objektas pririša IDL
  kelma (stub), nustatanti kvieciamo objekto
  sasaja
• Rezultatas gaunamas kreipiantis i ORB, kuris
  kviecia reikalaujama objekta per paskelbta IDL
  šablona (skeleton) ir susieja sasaja su serviso
  realizavimu

49
ORB pagristas objektu bendravimas
o
1
o
2
S

(
o
1
)
S

(
o
2
)
I
D
L
I
D
L
kelmasstub
šablonas skeleton
Objektu užklausos tarpininkas (ORB)


50
Išorinis-ORB bendravimas

• ORB dažniausiai nera atskiros programos, o yra
  objektu rinkinys bibliotekoje, kuris susiejamas
  su kuriama programa
• ORB valdo bendravima tarp objektu naudojamu tame
  paciame mechanizme
• Gali buti prieinami keletas ORB ir kiekvienas
  kompiuteris paskirstytoje sistemoje tures savo
  ORB
• Išorinio ORB bendravimai yra naudojami
  paskirstytu objektu kvietimams

51
Išorinis-ORB bendravimas
o
4
o
3
o
1
o
2
S

(
o
3
)
S

(
o
4
)
S

(
o
1
)
S

(
o
2
)
I
D
L
I
D
L
I
D
L
I
D
L
Objektu užklausos tarpininkas (ORB)
Objektu užklausos tarpininkas (ORB)




Tinklas
52
CORBA servisai

• Ivardinimo ir apsikeitimo servisai
• Jie leidžia atrasti objektus ir pranešti kitiems
  objektams tinkle
• Pranešimu servisai
• Leidžia objektams pranešti kitiems objektams, kad
  ivyko ivykis
• Tranzakciju servisai
• Remia atskiras tranzakcijas ir grižima atgal,
  esant klaidai

53
Esminiai aspektai

• Beveik visos naujos dideles sistemos
  paskirstytos sistemos
• Paskirstytos sistemos remia resursu dalinima,
  atviruma, lygiagretiškuma, išpleciamuma, klaidu
  tolerancija ir permatomuma
• Kliento-serverio architektura apima serveriu
  teikiamus servisus programoms, veikiancioms pas
  klientus
• Vartotojo sasajos programine iranga visada veikia
  pas klienta ir duomenys valdomi serveryje

54
Esminiai aspektai

• Paskirstytu objektu architekturoje nera skirtumo
  tarp klientu ir serveriu
• Paskirstytu objektu sistemos reikalauja tarpiniu
  programiniu priemoniu objektu bendravimui
• CORBA standartai yra tarpiniu programiniu
  priemoniu aibe, kuri remia paskirstytu objektu
  architekturas