Sistemas Distribuidos. Descubrimiento de servicios

Transcripción

1 Descubrimiento de servicios

2 Índice Introducción Servicio de nombres Estudio de un ejemplo práctico: DNS Servicio de directorio Estudio de un ejemplo práctico: LDAP Descubrimiento de servicios Computación móvil y ubicua Gestión de nombres en sistemas móviles/ubicuos Auto-configuración Servicios de descubrimiento de servicios 2

3 Computación móvil Mejoras en portátiles y redes inalámbricas Comput. móvil S. distribuido con nodos móviles usando redes inalámbricas WPAN: IR (IrDA), RF (IEEE : Bluetooth, Zigbee,...) WLAN: Wi-Fi (IEEE ) WMAN: WIMAX (IEEE ) Redes celulares de teléfonos móviles: GSM, 3G,... conectados a una infraestructura de red cableada o formando redes ad hoc solo con nodos móviles Información anywhere anytime Investigación desde década 90; tecnologías en maduración Portabilidad + inalámbrico + movilidad nuevos retos 3

4 Retos de la computación móvil Complejidad se multiplica 4 Pervasive Computing: Vision and Challenges M. Satyanarayanan

5 Retos de la computación móvil Por comunicaciones inalámbricas Ancho de banda menor y más variable que en redes cableadas Adaptación a ancho de banda disponible Mayor propensión a errores y a la desconexión Modo de operación desconectado (p. ej. CODA) Más problemas de seguridad Por portabilidad Portátiles: recursos limitados (energía, UCP, memoria, HW de IU) Resource-aware computing Context-aware computing Por movilidad Puede implicar cambio en punto de acceso a red cableada Facilitar configuración automática 5

6 6 Computación ubicua Tendencia: Progresiva miniaturización de computadores Computadores empotrados en todo tipo de objetos Nuevo modelo de computación: Computadores omnipresentes, parte de ellos móviles Algunos empotrados en sistemas físicos, invisibles al usuario Otros dedicados a interaccionar directamente con el usuario Conectados entre sí ofreciendo un valor añadido Plenamente integrados en el mundo para facilitar vida cotidiana Información everywhere everytime Computación ubicua (Ubiquitous Computing) Propuesta de Mark Weiser en PARC de Xerox finales de los 80 3ª era en la historia de la computación moderna Pervasive Computing: Propuesta de IBM; finalmente sinónimo

7 The Computer for the 21st Century, Weiser 1991 The most profound technologies are those that disappear. They weave themselves into the fabric of everyday life until they are indistinguishable from it Specialized elements of hardware and software, connected by wires, radio waves and infrared, will be so ubiquitous that no one will notice their presence We are therefore trying to conceive a new way of thinking about computers, one that takes into account the human world and allows the computers themselves to vanish into the background There is more information available at our fingertips during a walk in the woods than in any computer system, yet people find a walk among trees relaxing and computers frustrating. Machines that fit the human environment instead of forcing humans to enter theirs will make using a computer as refreshing as taking a walk in the woods 7

8 Evolución de la computación Computación ubicua: 1 persona N computadores 1 computador N personas 8 Ubiquitous Computing Fundamentals John Krumm

9 Comp. ubicua: la Visión de Weiser Computadores deberían integrarse en nuestro entorno Haciéndose invisibles, no requiriendo nuestra atención Invisible computing Como la escritura o el uso de la electricidad en el hogar Facilitando contacto personal directo en vez de aislar Calm technology: que se mantiene en la periferia Puntualmente centro de nuestra atención y vuelve a periferia Lo opuesto a realidad virtual RV. Simula el mundo real: mundo computador CU. Mejora/ aumenta el mundo real: mundo computador Prueba de concepto: CU en dispos. que muestran información Tres escalas: tab (nota), pad (bloc) y board (pizarra) 9

10 Tabs, Pads y Boards 10

11 Retos de la computación ubicua Complejidad se multiplica 11 Pervasive Computing: Vision and Challenges M. Satyanarayanan

12 Retos de la computación ubicua Todos los de la computación móvil pero acentuados HW con recursos más limitados (energía, UCP, HW de IU,...) Mayor escala por omnipresencia Problemas de seguridad y privacidad exacerbados Integración en el mundo físico Interfaces de usuario para sistemas ubicuos Minimizando el nivel de distracción del usuario Detección automática de serv./dispos. en espacio inteligente Llegó a mi habitación de un hotel donde nunca había estado antes Quiero imprimir fotos de mi cámara en impresora de la habitación No sería suficiente con un servicio de directorio (p.e. LDAP)? 12

13 Gestión de nombres en SD convencional Estructura del SD bastante estática Cada nodo se configura con (suponiendo uso de IP) Su dir. IP, máscara de red, dir. router, e info. de encaminamiento Su nombre, dominio DNS al que pertenece y direc. servidores DNS Nombre servidor(es) LDAP y conocimiento del esquema usado Los manejadores requeridos para interacción con dispositivos en SD Incluso en SD convencional, op. configuración no escalable Uso de DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) Necesidad limitada de descubrimiento de servicios/dispos. Una vez instalada nueva impresora se la da de alta en LDAP Próxima búsqueda de impresoras en LDAP la encontrará Dar de baja impresora (poco frecuente): basta con actualizar LDAP No se requiere Plug & Play en el nivel del SD 13

14 Gestión de nombres en SD móvil/ubicuo Computación ubicua invisible auto-configuración Sistemas dinámicos, espontáneos y volátiles: Nodos entran y salen de un SD: de un espacio inteligente (EI) Mi cámara digital y yo entramos/salimos en habitación de hotel Un vehículo entra/sale de EI controlado por un semáforo inteligente Descubrimiento de servicios clave para computación ubicua Nodo entra en EI: Se autoconfigura y descubre, y es descubierto, por nodos restantes Si proveedor de servicios, hace conocerlos a quiénes le interesen Si consumidor de serv., descubre los de otros nodos que le interesen Necesidad de lenguaje de definición y búsqueda de servicios Atributos-valores (similar a LDAP), basado en XML, ontologías,... Suficiente flexibilidad para incorporar nuevos tipos de serv./dispos. 14

15 Gestión de nombres en SD móvil/ubicuo Plug & play de servicios/dispositivos en SD Además de descubrirlos, hay que saber hablar con ellos Nuevo tipo puede requerir nuevo manejador Nodo abandona EI: servicio/dispositivo desaparece Abandono abrupto uso de leases Problema de frontera del espacio inteligente: Delimitación precisa de confines de un espacio inteligente Espero que mis fotos no se impriman en habitación contigua! Necesidad de crear ámbitos (scopes) Limitación de recursos y volatilidad pueden condicionar: Estrategias de auto-configuración y descubrimiento de servicios Ej. Jini, UPnP, Zeroconf, Service Location Protocol (RFC 2608) 15

16 Ejemplo plantilla de servicio de SLP service:printer://lj4050.tum.de:1020/queue1 scopes = tum, bmw, administrator printer-name = lj4050 printer-model = HP LJ4050 N printer-location = Room 0409 color-supported = false pages-per-minute = 9 sides-supported = one-sided, two-sided Extraído de A Comparison Of Service Discovery Protocols And Implementation Of The Service Location Protocol, Christian Bettstetter y Christoph Renner 16

17 Auto-configuración Obtención de dirección IP (e info asociada: máscara, router,...) Uso de DHCP: Nodo broadcast petición de dirección IP Servidor DHCP asigna dirección IP con lease asociado Si DHCP no disponible (por volatilidad o limitación de recursos) Dynamic Configuration of IPv4 Link-Local Addresses (RFC 3927) Nodo elige su dir. IP y usa ARP para comprobar que no está en uso Si conflicto, selecciona otra Obtención de nombre DNS (si requerido) Uso de DNS con protocolo de actualización: Dynamic-DNS Si DNS no disponible (por volatilidad o limit. recursos): Multicast-DNS Consultas a dominio.local. usan multicast dir. fija Nodo correspondiente responde (con unicast o multicast) Zeroconf (Bonjour, Avahi) usa Link-Local y Multicast-DNS 17

18 Servicios de descubrimiento de servicios Tres roles (usando terminología SLP): cliente (UA), proveedor servicio (SA), servidor descubrimiento (DA) Alternativa principal: con o sin DA Puede haber múltiples DA: replicación y/o info. de distintos ámbitos Con DA (Jini, UPnP): UA y SA deben localizar DAs (posible filtro por ámbitos) Localización activa: UA/SA multicast a dirección fija Localización pasiva: DA multicast a dirección fija Facilita incorporación de nuevos DAs al sistema SAs pueden registrar servicios y UAs realizar consultas SA registra servicio mediante unicast en DAs localizados UA consulta mediante unicast a alguno de los DAs localizados UA puede pedir a DA notificación si aparece un tipo de SA evento 18

19 Descubrimiento de DA en SLP Service Location Protocol: Automatic Discovery of IP Network Services. Erik Guttman 19

20 Registro y búsqueda de servicio en SLP Service Location Protocol: Automatic Discovery of IP Network Services. Erik Guttman 20

21 Servicios de descubrimiento de servicios Sin DA: pull versus push Pull: UA multicast petición; SA la recibe y responde Push: SA multicast anuncio de servicio; UAs guardan esa info. push descubrimiento automático nuevo SA; pull uso de polling Esquema híbrido (SLP) Mientras no haya ningún DA (suponiendo modelo pull como SLP): SA escucha dir. multicast peticiones de servicio UA envía a dir. multicast peticiones de servicio SAs/UAs escuchando dir. multicast posibles altas de DAs Cuando aparece un DA no habiendo ninguno antes SAs registra servicio en DA mediante unicast UAs consultan DA usando unicast Si desaparecen todos los DAs: vuelta al primer punto Zeroconf: DA DNS (real o multicast) con extensiones DNS-SD: Usa SRV, PTR y TXT y añade leases y long-lived queries 21

22 Descubrimiento de servicios en Jini No es un protocolo general sino una solución basada en Java Permite UA descarga de código (proxy) para interacción con SA/DA No se ocupa de aspectos como auto-conf. IP Esquema con DA (lookup service) Cada DA gestiona info. vinculada con uno o más grupos (ámbitos) UA/SA descubren DAs de grupos de interés usando multicast activo DAs les envían proxy de DA para interaccionar con ellos Nuevos DAs pueden usar multicast para anunciarse a UAs/SAs SA registra serv. en DAs especificando proxy de servicio y atributos Se asocia lease al registro del servicio UA consulta DA especificando plantilla de servicio: Tipo Java del servicio (subclase del registrado) y selección de atributos UA puede solicitar a DA notificación de futuros SAs de un cierto tipo Esquema alternativo sin DA (denominado peer lookup) 22

23 Descubrimiento de DA en Jini 23

24 Registro de servicio en Jini 24

25 Consulta de servicio en Jini 25

26 Petición de servicio en Jini 26

27 Descubrimiento de servicios en Jini Client 1. finance lookup service Printing service admin admin Lookup service Network 4. Use printing service 2. Here I am:... Client admin, finance Corporate infoservice Printing service finance 3. Request printing Lookup service Distributed Systems: Concepts and Design Coulouris, Dollimore y Kindberg 27