Context. Verteilte Programmierung im Überblick. Verteilte Systeme/Distributed Systems. Konzeption der LVA

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1 Motivation & Inhaltsübersicht Vorlesung Verteilte Systeme Wintersemester 2003/04 O.Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Wolfgang Pree Copyright Wolfgang Pree, All Rights Reserved Permission to make digital or hard copies of all or part of this work for personal or classroom use is granted without fee provided that copies are not made or distributed for profit or commercial advantage and that copies bear this notice and the full citation on the first page. To copy otherwise, or to republish, to post on servers or to redistribute to lists, requires prior specific permission and/or a fee. Context Verteilte Programmierung im Überblick Konzeption der LVA Verteilte Systeme/Distributed Systems 2

2 Verteilte Programmierung im Überblick 3 Definition Ein verteiltes (Datenverarbeitungs-)System besteht aus mehreren autonomen Prozessor-Speicher- Systemen, die mittels Datenaustausch kooperieren (Mühlhäuser 2002; Informatik-Handbuch, Hanser) häufig sind die Prozessor-Speicher-Systeme vollständige Rechner Mehrprozessorsysteme mit gemeinsamem Speicher sind KEINE verteilten Systeme ebenso eng gekoppelte Mehrrechnersysteme, die die durch zentrale oder verteilte Koordination die Autonomie der Teilsysteme einschränken 4

3 Charakteristika Fehlen einer aktuellen konsistenten Sicht auf das Gesamtsystem durch Autonomie, Parallelität und räumliche Entfernung der Knoten Heterogenität von Rechnerarchitekturen, Leistungskenngrößen, Kommunikationsprotokollen, Betriebssystemen und Benutzerschnittstellen 5 Ausprägungen verteilter Programmierung Verteilte Programmierung Pull-Prinzip mobiler Code Push-Prinzip Interproz.- Komm. Proz.-Fern aufruf verteilte OOP Nachrichten- Dienste (Pkt.-zu-Pkt.) Ereignis- virt. gem. Dienste Speicher (publish/ subscribe) Tupel- Raum mobile Objekte mobile Agenten 6

4 Beispiel für verteilte Programmierung Automatisierte Entwicklung von verteilter Software zur Steuerung von Echtzeitsystemen 7 Beispiele für (harte) Echtzeit- (Steuer-) Systeme Satelliten-, Flugzeugsteuerungen ABS, X-by-Wire, etc. 8

5 Charakteristika Olymp der Software-Entwicklung : muß funktional korrekt sein Einhalten von Zeitlimits ist sicherheitskritisch typischerweise verteilte Architektur (zb wegen Fault-Tolerance): Probleme von Concurrency, Deadlocks, etc. eingeschränkte Ressourcen (Speicher, Prozessor) Rebooting ist keine Option! 9 internationale Kooperationsprojekte Partner: Magna-Steyr (Graz) Univ. European Space Agency (ESA): Univ. Konstanz/ Boeing, U.S. Dept. of Defense: UC Berkeley 10

6 Beispiel: Helicopter Control System (I) Henzinger, Kirsch, Pree, Sanvido (UC Berkeley) Schaufelberger, Wirth (ETH Zürich) 11 Beispiel: Helicopter Control System (II) 12

7 h öhere Programmiersprache fü r Zeitaspekte Mode 1 Task S 400 Hz Task C 200 Hz Task A 1 khz Mode 3 Condition 1.2 Condition 2.1 Mode 2 Task S 400 Hz Task C 200 Hz Task A 1 khz Task A 1 khz Mode 4 Task S 400 Hz Task C 200 Hz Task A 2 khz Task C 100 Hz Task A 1 khz => spezif. HW-Plattform wird irrelevant 13 Timed Model: time determinism => value determinism + compositionality Sensor Driver Task d Actuator Input ports loaded. Task on CPU. Output ports read. Time t Time t Time t+d Time t+d 14

8 Konzeption der Lehrveranstaltung Verteilte Systeme 15 Ziele Konzepte und Begriffe kennen und verstehen ingenieurmäßiges Herangehen an verteilte Software-Entwicklung lernen 16

9 Example isn t another way to teach, it is the only way to teach Albert Einstein 17 Verteilte Systeme (primär nach Tanenbaum) Kommunikation Prozesse Namensgebung Synchronisation Konsistenz und Replizierung Fehlertoleranz Sicherheit Verteilte Services/Objekte Verteilte Dateisysteme Verteilte Dokument-basierte Systeme 18