Προχωρημένα Ζητήματα Σχεδιασμού Κατανεμημένων Συστημάτων Εγχειρίδιο Μελέτης

Transcript

1

2

3

4 Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του υποέργου 2 με τίτλο «Ανάπτυξη έντυπου εκπαιδευτικού υλικού για τα νέα Προγράμματα Σπουδών» της Πράξης «Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήμιο», η οποία έχει ενταχθεί στο Επιχειρησιακό Πρόγραμμα «Εκπαίδευση και Διά Βίου Μάθηση» (ΕΠΕΔΒΜ) του ΕΣΠΑ ( ), Άξονας Προτεραιότητας 7: «Ενίσχυση της Διά Βίου Εκπαίδευσης Ενηλίκων στις 8 Περιφέρειες Σύγκλισης» με κωδικό MIS και η οποία συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο ΕΚΤ) και από εθνικούς πόρους, μέσω του Προγράμματος Δημοσίων Επενδύσεων (ΠΔΕ) του Υ.ΠΑΙ.Θ. Προχωρημένα Ζητήματα Σχεδιασμού Κατανεμημένων Συστημάτων Εγχειρίδιο Μελέτης Σημείωση Το ΕΑΠ είναι υπεύθυνο για την επιμέλεια έκδοσης και την ανάπτυξη των κειμένων σύμφωνα με τη Μεθοδολογία της εξ Αποστάσεως Εκπαίδευσης. Για την επιστημονική αρτιότητα και πληρότητα των συγγραμμάτων την αποκλειστική ευθύνη φέρουν οι συγγραφείς, κριτικοί αναγνώστες και ακαδημαϊκοί υπεύθυνοι που ανέλαβαν το έργο αυτό.

5 ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Σχολή Θετικών Επιστημών και Τεχνολογίας Πρόγραμμα Σπουδών ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΥΛΙΚΟΥ ΚΑΙ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ: ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΔΙΑΧΥΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ Θεματική Ενότητα ΒΑΣΙΚΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΔΙΚΤΥΩΝ ΚΑΙ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Τόμος Β Προχωρημένα Ζητήματα Σχεδιασμού Κατανεμημένων Συστημάτων Εγχειρίδιο Μελέτης Συγγραφή ΧΡΗΣΤΟΣ ΓΚΟΥΜΟΠΟΥΛΟΣ Λέκτορας Πανεπιστημίου Αιγαίου ΔΑΜΙΑΝΟΣ ΓΑΒΑΛΑΣ Επίκουρος Καθηγητής Πανεπιστημίου Αιγαίου Κριτική Ανάγνωση ΔΙΟΝΥΣΙΟΣ ΑΔΑΜΟΠΟΥΛΟΣ Δρ. Πανεπιστημίου Surrey Ακαδημαϊκός Υπεύθυνος για την ανάπτυξη του έντυπου διδακτικού υλικού του Π.Σ. ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ Ν. ΣΚΟΔΡΑΣ Καθηγητής Πανεπιστημίου Πατρών Συντονιστής για την ανάπτυξη του έντυπου διδακτικού υλικού της Θ.Ε. ΔΑΜΙΑΝΟΣ ΓΑΒΑΛΑΣ Επίκουρος Καθηγητής Πανεπιστημίου Αιγαίου Ειδικός στη Μεθοδολογία της Ανοικτής και εξ Αποστάσεως Εκπαίδευσης ΔΗΜΗΤΡΗΣ ΖΩΝΤΗΡΟΣ Γλωσσική Επιμέλεια ΔΗΜΗΤΡΗΣ ΚΑΡΑΔΗΜΑΣ Τεχνική Επιμέλεια Καλλιτεχνική Επιμέλεια Σελιδοποίηση opusmagnum ISBN: Κωδικός Έκδοσης: ΣΔΥ 50/Β Copyright 2013 για την Ελλάδα και όλο τον κόσμο ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Πάροδος Αριστοτέλους 18, Περιβόλα Πατρών Τηλ.: , Φαξ: To παρόν έργο πνευματικής ιδιοκτησίας προστατεύεται κατά τις διατάξεις του Ελληνικού Νόμου (Ν. 2121/1993 όπως έχει τροποποιηθεί και ισχύει σήμερα) και τις διεθνείς συμβάσεις περί πνευματικής ιδιοκτησίας. Απαγορεύεται απολύτως η άνευ γραπτής αδείας του εκδότη, κατά οποιονδήποτε τρόπο ή μέσο, αντιγραφή, φωτοανατύπωση και εν γένει αναπαραγωγή, εκμίσθωση ή δανεισμός, μετάφραση, διασκευή, αναμετάδοση στο κοινό σε οποιαδήποτε μορφή (ηλεκτρονική, μηχανική κ.λπ.) και η εν γένει εκμετάλλευση του συνόλου ή μέρους του έργου.

6 ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Σχολή Θετικών Επιστημών και Τεχνολογίας Πρόγραμμα Σπουδών ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΥΛΙΚΟΥ ΚΑΙ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ: ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΔΙΑΧΥΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ Θεματική Ενότητα ΒΑΣΙΚΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΔΙΚΤΥΩΝ ΚΑΙ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Τόμος Β Προχωρημένα Ζητήματα Σχεδιασμού Κατανεμημένων Συστημάτων Εγχειρίδιο Μελέτης ΧΡΗΣΤΟΣ ΓΚΟΥΜΟΠΟΥΛΟΣ Λέκτορας Πανεπιστημίου Αιγαίου ΔΑΜΙΑΝΟΣ ΓΑΒΑΛΑΣ Επίκουρος Καθηγητής Πανεπιστημίου Αιγαίου ΠΑΤΡΑ 2013

7 Βιογραφικά O Xρήστος Γκουμόπουλος είναι Λέκτορας στο Τμήμα Μηχανικών Πληροφοριακών και Επικοινωνιακών Συστημάτων του Πανεπιστημίου Αιγαίου με γνωστικό αντικείμενο «Κατανεμημένα Συστήματα Λογισμικού». Συνεργάζεται από το 2002 με το Ερευνητικό Ακαδημαϊκό Ινστιτούτο Τεχνολογίας Υπολογιστών (ΕΑΙΤΥ) ως Μηχανικός Έρευνας και Ανάπτυξης με αντικείμενο την έρευνα στην περιοχή των συστημάτων διάχυτου υπολογισμού. Είναι διδάσκων (ΣΕΠ) του Ελληνικού Ανοικτού Πανεπιστημίου στο Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών «Τεχνολογία Υλικού και Λογισμικού: Σχεδίαση και Ανάπτυξη Διάχυτων Συστημάτων Υπολογισμού» (ΣΔΥ). Ο Δαμιανός Γαβαλάς είναι πτυχιούχος Πληροφορικής του ΕΚΠΑ (1995), με μεταπτυχιακές σπουδές στις τηλεπικοινωνίες (1997) και διδακτορικό δίπλωμα στην κατανεμημένη διαχείριση δικτύων υπολογιστών (2001) στο Πανεπιστήμιο του Essex (Ηνωμένο Βασίλειο). Από το 2007 υπηρετεί ως Επίκουρος Καθηγητής στο Τμήμα Πολιτισμικής Τεχνολογίας και Επικοινωνίας του Πανεπιστημίου Αιγαίου και από το 2010 ως Σύμβουλος Καθηγητής στο Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών «Τεχνολογία Υλικού και Λογισμικού: Σχεδίαση και Ανάπτυξη Διάχυτων Συστημάτων Υπολογισμού» (ΣΔΥ) του Ελληνικού Ανοικτού Πανεπιστημίου. Η ερευνητική του δραστηριότητα εκτείνεται στις περιοχές των τεχνολογιών διαδικτύου, κινητού/κατανεμημένου/διάχυτου υπολογισμού και ασυρμάτων ad hoc δικτύων. Έχει δημοσιεύσει περισσότερες από 100 εργασίες στα παραπάνω θέματα σε διεθνή επιστημονικά περιοδικά, κεφάλαια βιβλίων και πρακτικά διεθνών επιστημονικών συνεδρίων. Έχει συμμετάσχει ως συντονιστής και κύριος ερευνητής σε πλήθος έργων έρευνας και ανάπτυξης που έχουν χρηματοδοτηθεί από εθνικούς και ευρωπαϊκούς πόρους.

8 Περιεχόμενα Πρόλογος...11 ΚΕΦΑ Λ ΑΙΟ 1 Εισαγωγή στα Κατανεμημένα Συστήματα Χρ. Γκουμόπουλος Σκοπός, Προσδοκώμενα Αποτελέσματα, Έννοιες-Κλειδιά, Εισαγωγικές Παρατηρήσεις Ορισμός Γιατί κατασκευάζουμε Κατανεμημένα Συστήματα; Προβλήματα Κατανεμημένων Συστημάτων Κατανεμημένα Συστήματα από την πλευρά του υλικού Κατανεμημένα Συστήματα από την πλευρά του λογισμικού Λειτουργικά Συστήματα Δικτύων Κατανεμημένα Λειτουργικά Συστήματα Ενδιάμεσο Λογισμικό Σύγχρονες τάσεις στα Κατανεμημένα Συστήματα...33 Σύνοψη...35 Λίστα Ελέγχου Γνώσεων...36 Βιβλιογραφία...37 Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη...38 Απαντήσεις σε Ασκήσεις Αυτοαξιολόγησης...39 Απαντήσεις Δραστηριοτήτων...42

9 8 ΠΡΟΧΩΡΗΜΕΝΑ ΖΗΤΗΜΑΤΑ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ: ΕΓΧΕΙΡΙΔΙΟ ΜΕΛΕΤΗΣ ΚΕΦΑ Λ ΑΙΟ 2 Σχεδιαστικά ζητήματα Κατανεμημένων Συστημάτων Χρ. Γκουμόπουλος Σκοπός, Προσδοκώμενα Αποτελέσματα, Έννοιες-Κλειδιά, Εισαγωγικές Παρατηρήσεις Σχεδιαστικές προκλήσεις Διαφάνεια Αξιοπιστία Απόδοση Ευελιξία και επεκτασιμότητα Ασφάλεια Μοντέλα Κατανεμημένων Συστημάτων Μοντέλο πελάτη-εξυπηρετητή Παραλλαγές μοντέλου πελάτη-εξυπηρετητή Ομότιμοι κόμβοι...68 Σύνοψη...70 Λίστα Ελέγχου Γνώσεων...71 Βιβλιογραφία...72 Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη...73 Απαντήσεις σε Ασκήσεις Αυτοαξιολόγησης...74 Απαντήσεις Δραστηριοτήτων...77 ΚΕΦΑ Λ ΑΙΟ 3 Συγχρονισμός ρολογιών σε Κατανεμημένα Συστήματα Δαμ. Γαβαλάς Σκοπός, Προσδοκώμενα Αποτελέσματα, Έννοιες-Κλειδιά, Εισαγωγικές Παρατηρήσεις Ρολόγια στα ΚΣ Διάταξη συμβάντων με χρήση λογικών ρολογιών Φυσικά ρολόγια...93

10 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 9 Σύνοψη...98 Λίστα Ελέγχου Γνώσεων...99 Βιβλιογραφία Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη Απαντήσεις σε Ασκήσεις Αυτοαξιολόγησης Απαντήσεις Δραστηριοτήτων ΚΕΦΑ Λ ΑΙΟ 4 Υπηρεσίες ιστού Δαμ. Γαβαλάς Σκοπός, Προσδοκώμενα Αποτελέσματα, Έννοιες-Κλειδιά, Εισαγωγικές Παρατηρήσεις Ορισμός και λειτουργία των υπηρεσιών ιστού Στοίβα πρωτοκόλλων υπηρεσιών ιστού Προσεγγίσεις για την ανάπτυξη υπηρεσιών ιστού Ανάπτυξη υπηρεσιών ιστού βασισμένων στο πρωτόκολλο SOAP Ανάπτυξη υπηρεσιών ιστού βασισμένων στο μοντέλο αλληλεπίδρασης REST Γλώσσα περιγραφής υπηρεσιών ιστού WSDL Ανακάλυψη υπηρεσιών ιστού Σύγκριση υπηρεσιών ιστού με εναλλακτικές τεχνολογίες ΚΣ Σύγχρονες τάσεις Σύνοψη Λίστα Ελέγχου Γνώσεων Βιβλιογραφία Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη Απαντήσεις σε Ασκήσεις Αυτοαξιολόγησης Απαντήσεις Δραστηριοτήτων...149

11 10 ΠΡΟΧΩΡΗΜΕΝΑ ΖΗΤΗΜΑΤΑ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ: ΕΓΧΕΙΡΙΔΙΟ ΜΕΛΕΤΗΣ ΚΕΦΑ Λ ΑΙΟ 5 Ομότιμα συστήματα Δαμ. Γαβαλάς Σκοπός, Προσδοκώμενα Αποτελέσματα, Έννοιες-Κλειδιά, Εισαγωγικές Παρατηρήσεις Εφαρμογές Κύκλος ζωής ομότιμων κόμβων 5.3 Επισκόπηση P2P συστημάτων και αρχιτεκτονικές P2P δικτύων Σύνοψη Λίστα Ελέγχου Γνώσεων Βιβλιογραφία Οδηγός για Περαιτέρω Μελέτη Απαντήσεις σε Ασκήσεις Αυτοαξιολόγησης Απαντήσεις Δραστηριοτήτων Γλωσσάρι...181