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Université du Littoral - Côte d’Opale

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Présentation au sujet: "Université du Littoral - Côte d’Opale"— Transcription de la présentation:

1 Université du Littoral - Côte d’Opale
Systèmes distribués Généralités L. Deruelle – N. Melab Systèmes distribués Généraliés

2 Plan Motivations et objectifs Domaines d’utilisation Architecture
Modèles et systèmes d’exploitation Modèles de communication Propriétés et problèmes Références bibliographiques Systèmes distribués Généraliés

3 Motivations et objectifs
Systèmes distribués Généraliés

4 Définitions Un système centralisé est un système dans lequel une seule UC peut travailler Exemple : Mini-ordinateurs ou mainframes Un système distribué est un système dans lequel plusieurs UCs interconnectées travaillent ensemble NOWs (Networks of Workstations), ... Méta-systèmes : Machines parallèles, ... Un logiciel distribué est un logiciel pouvant être exécuté dans un système distribué Systèmes distribués Généraliés

5 Un peu d’historique ... : Ordinateurs gros et chers Mini-ordinateurs : plusieurs milliers de dollars Loi de Grosch : la puissance de calcul d’une UC est proportionnelle au carré de son prix En accord avec la technologie des systèmes centralisés A partir de 1985 : développement rapide des microprocesseurs et des réseaux locaux (LAN) Emergence des systèmes distribués Systèmes distribués Généraliés

6 Motivations et objectifs (1)
Répondre aux besoins : Décentralisation imposée par la mondialisation Partage d’informations (économique) Puissance de calcul plus importante pour un traitement plus efficace des informations Extensibilité pour suivre l’évolution des besoins des entreprises et établissements Coopération d’applications patrimoines appartenant à plusieurs organismes différents Systèmes distribués Généraliés

7 Motivations et objectifs (2)
Evolution technologique du matériel informatique Croissance du ratio performance/prix des ordinateurs Puissance de calcul comparable à celle de gros ordinateurs Prix nettement inférieur à celui des gros ordinateurs Evolution technologique des réseaux (de plus en plus rapides et de moins en moins chers) Réseaux haut débit : Myrinet, ATM, GigaEthernet, etc. Internet Systèmes distribués Généraliés

8 Evolution du matériel Evolutions
Capacité mémoire double chaque 1.5 an La performance CPU double tous les 2 ans La largeur du bus de données double tous les 5 ans La vitesse de la DRAM double tous les 7 ans Prévision : la performance des microprocesseurs respectera la loi de Moore en 2007 Systèmes distribués Généraliés

9 Domaines d’utilisation
Systèmes distribués Généraliés

10 Domaines d’utilisation (1)
Gestion Décentralisation Coopération entre les différentes filiales Bases de données distribuées Télécommunications Informatique mobile (mobile computing) Systèmes de sécurité très développés Telemarketing & finances E-business Gestion de la bourse Systèmes distribués Généraliés

11 Domaines d’utilisation (2)
World Wide Web «Gros» document réparti Metacomputing Calcul distribué sur internet Programme (recherche d’extra-terrestres : ordinateurs) Data Warehousing/Data Mining Hautes Performances Bases de données réparties larges et denses etc. Systèmes distribués Généraliés

12 Architecture Systèmes distribués Généraliés

13 Vue macroscopique d’un SD
Utilisateurs Applications OS (services+noyau) Matériel Systèmes distribués Généraliés

14 Matériel SD = noeuds + réseau Noeuds Réseau de communication
Noeud = puissance de calcul+mémoire Choix dépendant de la nature des applications Critères : coût, puissance, disponibilité, etc. Réseau de communication Géographie Topologie Protocole de communication Critères : coût, bande passante, débit, etc. Systèmes distribués Généraliés

15 Les noeuds Mainframe Super-calculateur
Machine massivement parallèle (MPP) Ordinateur personnel (PC) Ordinateur réseau (NC) ... Loi de Moore : La vitesse de traitement double tous les 18 mois Systèmes distribués Généraliés

16 Réseau (Géographie) [Bus sur «chip»] [Bus sur carte mère]
[Machines parallèles] Clusters Même salle : 1-100m Bande passante : >= 1 Gb/s Exemples : Myrinet, GigaEthernet, etc. Systèmes distribués Généraliés

17 Réseau (Géographie) Local Area Network (LAN)
Même bâtiment : m Bande passante : Mb/s Exemples : Ethernet, étoile, anneau, etc. Metropolitan Area Network (MAN) Même ville : km Bande passante : Mb/s et plus Exemples : FDDI, ATM Systèmes distribués Généraliés

18 Réseau (Géographie) Wide Area Network (WAN) Large échelle (Internet)
Latence plus importante Exemple : Web Systèmes distribués Généraliés

19 Topologie de connexion
Comment connecter les processeurs ? Comment l’échange d’informations est-il assuré ? Topologies Hypercube (nCube Hypercube, SGI Origin 2000) Arbre (TMC CM-5) Grille (Intel Paragon) Mesh torique (Cray T3E) Anneau (hiérarchie d’anneaux) (KSR-1) Bus (NOW) Topologies hybrides : réseaux complexes Systèmes distribués Généraliés

20 Réseau (Protocole) TCP/IP (Internet, réseau hétérogène)
AppleTalk (Macintosh) IPX/SPX (Novell Netware) NetBios (IBM), NetBEUI (NetBios de Microsoft) DCE (Digital) ... Systèmes distribués Généraliés

21 Modèles et systèmes d’exploitation
Systèmes distribués Généraliés

22 Modèles (1) Modèle station de travail-serveur
Modèle «pool» de processeurs Modèle client/serveur Modèles hybrides ... Systèmes distribués Généraliés

23 Modèles (2) Station de travail - serveur
Matériel : stations de travail + réseau Quelques stations fournissent des services spéciaux Chaque station fournit une puissance de calcul locale & un accès réseau «Pool» de processeurs Matériel : terminaux + ordinateur virtuel unique Partage : puissance de calcul + ressources Systèmes distribués Généraliés

24 Modèles (3) Client /serveur Serveur + ensemble de clients
Serveur : fournit un ensemble de services Client : requêtes de services Echange de requêtes/réponses Systèmes distribués Généraliés

25 Systèmes d’exploitation (3)
Deux classes d’OS NOS (Network Operating System) : OS classique + couche réseau (ex : Windows NT, UNIX/NFS - rlogin <machine>, rcp <machine1:fichier1> <machine2:fichier2>, etc.) DOS (Distributed Operating System) : vrai système distribué complètement transparent (ex : Amoeba) Systèmes distribués Généraliés

26 Modèles de communication
Systèmes distribués Généraliés

27 Modèles Echange de messages Partage de mémoire
Appel de procédure à distance (RPC) Objets distribués Systèmes distribués Généraliés

28 L’échange de messages (1)
Modèle sans espace d’adressage partagé Basé sur l’utilisation de messages Application distribuée = ensemble de processus communiquant par échange de messages Echange d’un message m entre P1 (M1) et P2 (M2) Emballage des données dans la machine M1 Transmission de m (à travers le réseau) Déballage de m dans la machine M2 et traitement de m Systèmes distribués Généraliés

29 L’échange de messages (2)
Modes de communication Synchrone Asynchrone Synchrone différée La performance du modèle dépend de plusieurs facteurs : Débit du réseau : vitesse de transmission des messages Latence du réseau : nombre de messages pouvant passer dans le réseau en même temps Puissance des machines (puissance du processeur, taille des buffers, etc) : emballage et déballage Systèmes distribués Généraliés

30 L’échange de messages (3)
Les librairies de communication les plus utilisées : Parallel Virtual Machine ou PVM (Dongarra, Mancheck, Geist et al.) Message Passing Interface ou MPI (Mancheck , Geist, et al.) PVM et MPI sont des standards de facto Systèmes distribués Généraliés

31 Le partage de mémoire Modèle basé sur l’utilisation d’un espace mémoire partagé en mémoire centrale ou sur disque visible et accessible par plusieurs processus en même temps pour coopérer Problème de synchronisation et de cohérence de données Deux types de modèles : Threads, modèle à espace de tuples (ou modèle LINDA) Glenda : implémentation sur PVM JavaSpaces : Notification + gestion des transactions Systèmes distribués Généraliés

32 Remote Procedure Call (RPC)
Application distribuée = Ensemble de procédures réparties Exécution Appel de procédures à distances Procédures exécutées par un serveur Le serveur fournit : nom, numéro de version et localisation de la procédure Liaison dynamique par le client via les pages jaunes, un serveur de noms DNS, etc. Systèmes distribués Généraliés

33 Objets distribués Application distribuée = ensemble d’objets répartis (fournisseurs de services) Les services sont demandés par des clients connaissant le contrat Les objets sont implantés par un ou plusieurs serveur(s) Exemples : CORBA, Java/RMI, DCOM, etc. Systèmes distribués Généraliés

34 Propriétés et problèmes
Systèmes distribués Généraliés

35 Problèmes & propriétés (1)
Efficacité Délais de communication De quelques µs à quelques ms, voire quelques secondes Causes Propagation des données Surcoût (Overhead) des protocoles de communication Régulation de charge Hétérogénéité Deux niveaux : matériel & OS Format XDR, ... Langages tels que Java Systèmes distribués Généraliés

36 Problèmes & propriétés (2)
Consistance Absence d’un état global Echec de composants répartis Robustesse Tolérance aux fautes Checkpointing, ... Gestion des situations d’erreur Changement de la topologie du système Délai des messages lents Impossibilité de localiser le serveur Sécurité pour les utilisateurs et le système Systèmes distribués Généraliés

37 Problèmes & propriétés (3)
Transparence des ressources : plein d’illusions ... Localisation Migration (pas de changement de noms) Réplication (nombre de copies non connu) Concurrence (illusion d’être seul) Parallélisme Extensibilité (scalability) Réplication Distribution Caching Problème : consistance etc. Systèmes distribués Généraliés


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