Cour algorithme Distrib 2eme partie

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  • 1. Architectures et Algorithmes Avancs Mohamed Mosbah - LaBRI ENSEIRB - Universit Bordeaux 1 Nesrine OULED ABDALLAH - ReDCAD 1

2. Objectifs du cours Connatre les caractristiques dun systme distribu (SD) Comprendre les concepts et les paradigmes fondamentaux dun SD, au del des technologies Etudier certains problmes fondamentaux (lection, arbre recouvrant, exclusion mutuelle, pannes) Pouvoir raisonner dans un environnement distribu. Par exemple : concevoir des applications distribues, les tester, les prouver, les valider et les implanter. 2 3. Exemplesdequestionsabords dans ce cours Comment dcrire une excution rpartie? Comment dterminer des proprits globales partir dobservations locales? Comment coordonner des oprations en labsence dhorloge commune ? Quelles sont les critres de qualit pour une application distribue? Comment garantir la cohrence (ou lascurit) dinformations distribues? Pas sr que vous aurez toutes les rponses. 3 4. Plan du cours Introduction aux systmes distribus Architectures des systmes distribus et communication Modles de lalgorithmique distribue Calculs locaux et calcul distribu darbre recouvrant Algorithmes dElection Algorithmesde RendezVous(RDV),algorithme probabiliste dlection locale Terminaison distribue Gestion de la concurrence: Temps, Synchronisation, gestiondes conflits Implmentation: Plateforme Visidia 4 5. Cours 1: Introduction aux systmes distribus 5 6. I/ Introduction linformatique distribue Linformatique rpartie:tatde fait de plusieurs applications, et une mutation -Besoin propre des applications Intgration : applications spares, ressources de calcul, ressources de gestion de donnes, etc Nouvelles applications: informatique omniprsente - Possibilitstechniques Interconnexion gnralise : convergence informatique tlcom Performance et cot des machines et des rseaux 6 7. Les progrs technologiques Avant les annes 80, les ordinateurs taient encombrants et chers (les systmes centraliss) Apartirdela mi80,deuxnouveauts: - Microprocesseurs (moins chers et trs rapide) - LANs et WANs Les ordinateurs en rseaux non seulement faisables, mais simples. 7 8. Technologie + besoins volution volution technologique des besoins banalisation et capillarit structure des entreprises et des des rseaux de tlcommunications organisations : communication et partage (ex. Intranet) performance des voies de tlcommunication accs universel linformation (ex. Web)(dbit et fiabilit) rapport cot/performance des stations Informatique distribue "grand public" convergence informatique et (ex. vido interactive) tlphonie Applications distribues 8 9. II/ Dfinitions dun SD Dfinition [Tanenbaum]: Unensemble dordinateursindpendantsquiapparat unutilisateurcommeunsystmeuniqueet cohrent Les machines sont autonomes Les utilisateurs ont limpression dutiliser un seul systme. 9 10. Dfinition [Lamport]: Adistributedsystemisone whichIcantdomyworkifsomecomputerhasf thatIneverheardof. Un systme rparti est un systme qui vous empche de travailler quand une machine dont vous navez jamais entendu parler tombe en panne. 10 11. Dfinition (pour ce cours) Un systme distribu est un ensemble dentits autonomes de calcul (ordinateurs, PDA, processeurs, processus, etc.) interconnectes et qui peuvent communiquer. Exemples: - rseau physique de machines - Un logiciel avec plusieurs processus sur une mme machine. 11 12. Pourquoi des systmes rpartis ? Aspects conomiques (rapport prix/performance) Adaptation de la structure dun systme celle des applications (gographique ou fonctionnelle) Besoin dintgration (applications existantes) Besoin de communication et de partage dinformation Ralisation de systmes haute disponibilit Partage de ressources (programmes, donnes, services) Ralisation de systmes grande capacit dvolution 12 13. Exemples: WWW Contrle du trafic arien Systme de courtage Banques Super calcul distribu Systme de fichier distribu DNS Systmes Pairpair (P2P) 13 14. Quelques domaines dapplication des systmes rpartis CFAO, Ingnierie simultane -Coopration dquipes pour la conception dun produit -Production cooprative de documents -Partage cohrent dinformation Gestion intgre des informations d'une entreprise -Intgration de lexistant Contrle et organisation dactivits en temps rel Centres de documentation, bibliothques -Recherche, navigation, visualisation multimdia Systmes daide la formation 14 15. Proprits Le systme doit pouvoir fonctionner (mme en cas de pannes de certains composants), et donner un rsultat correct Le systme doit pouvoir rsister des attaques contre sa scurit (confidentialit et intgrit, dni de service, ) Le systme doit pouvoir sadapter des changemen (modification de composants, sacalabilit, etc) Le systme doit prserver ses performances 15 16. III/ Objectifs dun systme distribu Transparence (Masquer la rpartition) - Uniformit des accs locaux et distants La sparation physique entre machines et les diffrences matriels/logiciels pour les accs sont invisibles par lutilisateur. - Localisation des ressources non perceptible (nom logique ex: URL http://www.labri.fr/ ) - Migration des ressources possible sans interfrence avec la localisation physique (ex. transfrer un objet uniquement par son nom logique sans modification de ce nom et sans modification de lenvironnement dun utilisateur) 16 17. - Rplication de ressources non visibles - Concurrence daccs aux ressources non perceptibles (ex. accs un mme fichier ou une table dans une base de donnes: mcanisme de verrou ou de transaction) Invisibilit du paralllisme offert par lenvironnement dexcution Tolrance aux pannes permettant un utilisateur de ne pas sinterrompre (ou mme se rendre compte) cause dune panne dune ressource 17 18. Ouverture -Services offerts selon des rgles standards qui dcrivent la syntaxe et la smantique de ces ser (Interfaces publies, ex. IDL) - Interoprabilit des matriels (de fournisseurs diffrents) - Portabilit - Flexibilit (facilit dutilisation et de configuration) - Extensibilit (ajout/MAJ de composants sans en affecter les autres) 18 19. Mise lchelle (scalability) fonctionne efficacement dans diffrentes chelles: -Deux postes de travail et un serveur de fichiers -Rseau local avec plusieurs centaines de postes de travail et serveurs de fichiers - Plusieurs rseaux locaux relis pour former un Internet 19 20. 20 20 21. Tolrance aux pannes -Pannes franches -Pannes byzantines -Dtection de pannes (difficult et mme impossibilit de dtection pour certains systmes, suspicion de machines) e.g. connexion par un navigateur un serveur distant qui rpond pas !! -Correction derreurs (de fichiers/messages corrompus) -Reprise sur pannes (techniques de journalisation dans les BD) (ventuellement systme dgrad) 21 22. Scurit - Confidentialit (authentification) - Intgrit (protection contre les falsification et les corruptions) - Disponibilit (accs aux ressources) e.g. commerce lectronique, banque en ligne. 22 23. IV/Systmesdistribusvs parallles Systmes Parallles. Une machine multiprocesseursavec un environnement du type SIMD (tous les processeurs excutent le mme programme et ont une vision uniforme de ltat global du systme). Extensible un rseau de machines asynchrones fortement couples Systmes distribus. Processus indpendants sur des machines distinctes et communiquant par change de messages asynchrones (en gnral, des rseaux faiblement coupls). 23 24. Caractristiques du paralllisme/distribu Objectifs: optimiser les solutions dun problme (e.g. calcul scientifique, calcul matriciel, tri) Calcul de complexit : temps et accs mmoire (pas le temps de communication ou nombre de messages) La topologie est gnralement fixe (grille, hypercube, grappes) 24 25. V/ Intergiciel (Middleware) Le middleware (intergiciel) est la couche logicielle situe entre les couches basses (systmes d'exploitation, protocoles de communication) et les applications dans un systme informatique rparti (CORBA, EJB, COM, etc.). 25 26. Buts: - Fournir une interface ou API de haut niveau aux applications - Masquer lhtrognit des systmes matriels et logiciels sous jacents - Rendre la rpartition aussi invisible (transparente) que possible - Faciliter la programmation rpartie (dvelop- pement, volution, rutilisation, portabilit des applications) 26 27. Coucheslogiciellesetmatrielles dansun SD (le middleware) APIs haut niveau Applications, services Middleware systme dexploitation APIs bas niveau Rseau, matriel, 27 28. VI/ Voies dtudes des systmes distribus Approche descriptive - Etude de modles de conception dapplications rparties (clientserveur, objets rpartis, composants rpartis, architecture) - Etude de diverses classes de systmes, intergiciels (middleware) et applications, et de leurs modes dorganisation et de fonctionnement Approche fondamentale : algorithmes distribus - Etude des principes de base: problmes fondamentaux, solutions connues, limites intrinsques Exemples:Electiondunchef;Structuredediffusion (arbre recouvrant), Exclusion mutuelle, Nommage, Dtection de la terminaison 28 29. Une application pratique Les virus sur nos machines Solution actuelle: protection individuelle (de sa machine). Limites: vulnrabilit, oubli, mise jour rgulire, solution locale mais non globale Alternative: dvelopper des stratgies globale de destruction de virus 29 30. Difficults Pas de connaissance de ltat global Absence de temps universel (ou horloge globale) Non dterminisme (li souvent au problme du synchronisme) Et surtout pas de modle universel et standard pour lalgorithmique distribue 30 31. Handover / mobilit RceptionTV en modeIP WiFi sur PDA WiMAX Carte WiFi WiMAX Serveurd'adaptation & de diffusion ReceptionTV Zone classique Site de diffusion TV RseauLocal DVB IP RceptionTV en modeIP(DomaineIP) sur portable CarteDVBT DVB 1Cable RceptionTV Reception TVclassique+ DVBT Internet (Web +Mail) RceptionTV en modeIP Estce que a fonctionne ? Scurit ? 31