Prof. Dr. Th. Letschert CS5001. Verteilte Systeme. Master of Science (Informatik) - Einleitung - Th Letschert FH Gießen-Friedberg

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1 Prof. Dr. Th. Letschert CS5001 Master of Science (Informatik) - - Th Letschert FH Gießen-Friedberg

2 Modulnr.: CS5001 Verwendbar : Master of Science (Informatik) Master of Science (Wirtschaftsinformatik) Master of Science (Medieninformatik) Informatik / Diplomstudiengang (mit abgeschlossenem Vordiplom) Pflichtfach Wahlpflichtfach Wahlpflichtfach Wahlpflichtfach Keine Zulassung für Bachelor-Studiengänge Organisation : Vorlesung Übung Bewertung : Klausur, eine Hausübung als Vorleistung (schriftliche Ausarbeitung + Vortrag)

3 CS5001 Sommersemester Was ist ein Verteiltes System - Bezug zu anderen Lehrveranstaltungen

4 Was ist ein verteiltes System Ein verteiltes System ist ein System das aus mehreren aktiven Komponenten besteht die sich an verschiedenen Orten befinden und die eine gemeinsame Anwendung realisieren. Also ein lose gekoppeltes (keine gemeinsamen Ressourcen, nur Nachrichtenaustausch) nebenläufiges System. Aktive Komponenten = autonome Handlungsträger (Agenten: Personen, Rechner, Prozesse,...) kooperieren nur durch den Austausch von Nachrichten Die Verteiltheit kann physikalisch sein (Verteilung im Raum) logisch sein (kommunizierende Prozesse)

5 Wesentliche Eigenschaft verteilter Systeme Kooperation autonomer Agenten ohne gemeinsame Ressource (Speicher, Uhr,...) Warum Verteilt: Natürliche Verteiltheit , Chat, Web,... Steigerung der Leistung Lastteilung: Cluster,... erhöhte Robustheit Redundanz => Fehlertoleranz Wirtschaftlichkeit Preis/Leistung kleine/große Systeme Ressourcennutzung

6 Besondere Herausforderung verteilter Systeme Komplexe und vielfältige Problemstellungen Algorithmische Probleme der Verteiltheit Verteilt = Nebenläufig unter verschärften Bedingungen (ohne gemeinsamen Speicher, gemeinsame Uhr,...) sequenziell + parallel Prozesse gemeinsamer Speicher => parallel => verteilt Komplexe Infrastruktur / Heterogenes Umfeld (diverse) Netze, (diverse) Betriebssysteme (diverse) Datendarstellungen (diverse) neueste / kuhlste / heftig umstrittene / wechselnde Infrastrukturkonzepte mit ihren Marketingstrategien...

7 Besondere Herausforderung verteilter Systeme Verteilte Algorithmen Nebenläufig / Nichtdeterministisch / ohne 'globale Sicht' Kein beteiligter Agent (Maschine / Prozess,..) verfügt über vollständige Informationen über das (Gesamt-) System Entscheidungen müssen auf Basis unvollständiger Informationen getroffen werden Der Ausfall eines Agenten (Maschine / Prozess,..) stoppt das Gesamtsystem nicht: es kann und muss (wie?)! weiter betrieben werden.

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9 Leistungen verteilter Systeme: haben die Aufgabe, die besonderen Probleme der Verteiltheit zu lösen und damit die Verteiltheit auf irgendeiner Ebene transparent (unsichtbar) zu machen. unsichtbar für den Benutzer verteilte Anwendungen machen die Verteiltheit für den Benutzer transparent unsichtbar für das Anwendungsprogramm verteilte Betriebssysteme / Middleware machen die Verteiltheit für die Anwendung transparent Unsichtbar für andere Systemprogramme z.b. IP-Routing macht IP-Netze für TCP/UDP transparent Transparenz ist schwer zu erreichen und darum oft nur graduell angestrebt hat verschiedene Aspekte (Ortstransparenz, Replikationstransparenz,...)

10 : Trends und Moden Forschungstrends Markttrends Transparenz der Verteilung Kommunizierende Systeme Netzwerkbetriebssysteme verteilte Betriebssysteme Client-Server Systeme Middleware RPC/RMC-basierte Middleware Ubiquitious Computing Web-basierte (Middleware) Peer-to-Peer Systeme Forschungsthemen Protokolle Grid-Computing Algorithmen Architekturen Mega-Trend Rechen- und Kommunikationsleitung wird immer billiger

11 : Stand der Technik Viele Probleme sind prinzipiell gelöst Protokolle / verteilte Algorithmen Fehler-/Fluss-Kontrolle, Routing, Broadcast, Fehlerentdeckung,... Konzepte Benennen Auffinden Nachrichtenformate Umsetzung in Technologien und Produkte noch in Erprobung Markt-, Anbieter, Visionäre kämpfen um Technologien und Standards

12 Bezug der Veranstaltungen Betriebssysteme Prozesse, Synchronisation über gemeinsamen Speicher Rechnernetze (Standard-) Hardware/Software für eine Basis-Infrastruktur der Verteilung Internet-basierte Geschäftssysteme [auch] Web-basierte Client-Server Strukturen Nebenläufige und verteilte Programme Entwicklung nebenläufiger und verteilter Programme (Programmierpraxis, Java) Dienstorientierte Softwarearchitekturen Verteilte Anwendungen auf erweiterter Infrastrutur der Verteilung (Middleware) Spezifische Probleme und Lösungen in verteilten Systemen Grundlagen-orientiert Dienstorientierte SW-Technik / Anwendungsentwicklung SW-Architekturen spielen untergeordnete Rolle. Internet-basierte Geschäftssysteme Verteilte Systeme Betriebssysteme Rechnernetze

13 Nebenläufige und verteilte Programme Systemorientierter Dienstorientierte SW-Architekturen Internetbasierte Geschäftssysteme Anwendungsorientierter Schicht 7 Schicht 6 Schicht 5 Middleware: Infrastruktur für verteilte Anwendungen Schicht 4 Schicht 3 Rechneretze Schicht 2 Schicht 1 Middleware ist heute das, was OSI einmal als Session/Presentation-Layer geplant hatte.

14 Aspekte verteilter Systeme I. Infrastruktur der Verteilung Architekturen und Systemlösungen für verteilte Anwendungen Middleware RPC / RMI CORBA JEEE / DotNet Client-Server Systeme Web-Technologien Web-Services II. Spezifische Problemstellungen und Lösungen Modelle Algorithmen Konzepte

15 Voraussetzungen Alle Pflichtfächer im Bachelor insbesondere Rechnernetze Betriebssysteme: Nebenläufigkeit und Synchronisation Internet-basierte Geschäftssysteme: Web-Technologien Programmieren und Softwaretechnik: Entwicklung von Java-Programmen nützlich Nebenläufige und verteilte Programme Literatur A. S. Tanenbaum, M. van Steen: Distributed Systems, Prentice Hall G. Tel: Introduction to Distributed Algorithms, Cambridge University Press V. K. Garg : Concurrent and Distributed Computing in Java, John Wiley Internet-Quellen nach Bedarf