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ARCHITETTURE DEI SISTEMI DI

ELABORAZIONE

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SISTEMI ACCENTRATI

CARATTERISTICHE

• Sistemi proprietari

• Monocultura

• Scarsa diffusione informatica

• Backlog

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TERMINALE

TERMINALE TERMINALE

TERMINALE

ELABORATORE CENTRALE

Soluzione centralizzata

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SISTEMI DISTRIBUITI

Insieme di elaboratori autonomi, collegati attraverso una rete di comunicazione per svolgere compiti di varia natura (amministrativi, gestionali,tecnici, produttivi,logistici etc..) propri di un’organizzazione

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ELABORATORE

BASE DI DATI

TERMINALI LOCALI

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MAINFRAME

MINI

PC

AZIENDA

DIPARTIMENTO

UTENTE

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Evoluzione guidata da:

• avvento e diffusione dei personal computer

• sviluppo delle reti locali di comunicazione (LAN)

• aumento della velocità di trasmissione (LAN, WAN)

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Vantaggi dei sistemi distribuiti:

• rapporto costo /prestazioni

• decentralizzazione delle applicazioni

• affidabilità del sistema

• modularità del sistema

• condivisione di informazioni

• condivisione di dispositivi

• comunicazione

• flessibilità

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Alcune definizioni:

• affidabilità (reliability)

• disponibilità (availability): frazione di tempo in cui il sistema è usabile. Si può ottenere con la ridondanza.

• sicurezza (security): protezione contro accessi non autorizzati

• tolleranza ai guasti (fault tolerance): un guasto in un server non è avvertito dai client (molteplicità di server equivalenti)

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• Una LAN si caratterizza per il fatto che la sua funzione è di interconnettere apparecchiature informatiche tutte localizzate nel “fondo utente”.

• Trasmissione dati: operano in modo digitale ad alta velocità (centinaia di Mbit/sec fino a decine di Gbit/sec) e con grande affidabilità.

• Fisicamente: cavi coassiali, fibre ottiche.Interconnessioni mediante borchie di accesso

• Si differenziano in funzione dell’ampiezza di banda(numero di bit trasmissibili al secondo).BANDA BASE (Base Band):viene trasmesso un solo segnale alla voltaLARGA BANDA (Broad Band): il mezzo trasmissivo è suddiviso in tanti canali, di portata ridotta, capaci di trasportare più segnali contemporaneamente

RETI LOCALI

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S

SR

G

CC

RETE LOCALE

Altra LAN

WAN Stampante

Database

Stazioni di lavoro

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TOPOLOGIA

BUS ANELLO

STELLA ALBERO

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Ad una LAN possono essere collegati:

• PC e workstation che effettuano elaborazioni locali.

• Elaboratori specializzati come fornitori di servizi (server). Esempio:

• file server: gestiscono un archivio di file condiviso da più macchine della rete.

• data base server: gestiscono le interrogazioni e le richieste di aggiornamento della base dati

• mail server: specializzati nell’invio e smistamento della posta elettronica

• gateway: operano conversioni di protocollo e consentano la interconnessione con altre reti (es.:X25)

• print server: specializzati nella gestione di una o più stampanti

• Elaboratori tradizionali (mini o mainframe) con i loro terminali e la loro utenza.Utilizzo del mainframe per la gestione di grandi basi di dati

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• Attraverso il server di comunicazione è possibile collegare la rete con altre reti.

• LAN garantisce la massima flessibilità: utenti e risorse possono facilmente essere inseriti o tolti dalla rete.

• Quando una nuova risorsa viene collegata in rete diventa disponibile a tutti.

• Quando viene aggiunto un nuovo utente, questo acquisisce un’immediata visibilità di tutti gli altri utenti e di tutte le risorse presenti.

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Estensione

• LAN (Local Area Network)Macchine collegate in un’area di dimensioni ridotte (ufficio,edificio) che consente all’utente di condividere file, stampanti ed altre risorse.

• MAN (Metropolitan Area Network)Dimensione urbana. Velocità di trasmissione elevata

• WAN (Wide Area Network)copre un’area geografica di notevoli dimensioni. Collega tra loro reti locali tramite router. Larghezza di banda (velocità di trasmissione) ridotta rispetto alla LAN)

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SISTEMI APERTI

• Sistema distribuito costruito utilizzando componenti hardware e software eterogenei, ossia provenienti da costruttori diversi.

• Contrapposto a sistema proprietario, che può essere assiemato usando componenti provenienti da un unico fornitore.

• Uso di standard

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Standard

• Insieme di norme disponibili pubblicamente che definiscono le caratteristiche funzionali dei componenti hardware e software di un sistema di elaborazione.

• Standard de jure: emessi da enti internazionali

• Standard de facto: accordi a livello industriale e commerciale.

• Il concetto di standard si applica agli aspetti funzionalidi un componente, lasciando invece completa libertà circa il modo con cui realizzarlo

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Proprietà di un sistema aperto:

• Portabilità

• Consistenza

• Interoperabilità

• Modularità

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MODELLO CLIENT-SERVER

Modello di coordinamento in un sistema distribuito. Stabilisce:

• Chi può iniziare l’interazione

• Chi può rispondere

• Come trattare le condizioni di errore

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Classificazione dei processi in:

• processi che richiedono servizi (client)

• processi che forniscono servizi (server)

• Il client richiede un servizio, il server esegue il servizio e rende disponibili i risultati al client

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Funzioni del client

• fornisce un’interfaccia grafica (es. Windows) per ricevere richieste di servizio dall’utente.

• può eseguire, in parte, localmente il servizio

• prepara richieste per il/i processi servitori (utilizzo di SQL)

• utilizza strumenti di interprocess communication (IPC) Es. Utilizzo di RPC (Remote Procedure Call)

• analizza i risultati inviati dal server

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Funzioni del server

• Può solo rispondere alle richieste del client

• Può comunicare con altri server per rispondere alle richieste del client in modo invisibile al client

• Nasconde al client e all’utente la struttura del sistema

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Tipologie di server

• Data base server- Gestisce le richieste di accesso a basi di dati (SQL).

• Transaction server- Gestisce le chiamate di procedure remote (transazioni) che accedono al data-base (On Line Transaction Processing: OLTP). Applicazioni mission critical: elevato numero di utenti, basi di dati di grandi dimensioni (mainframe come server).

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Application server

Supporto ad esigenze del client di varia natura. Esempi:

• gestione della posta elettronica (mail server)

• condivisione di risorse di archiviazione e stampa (file server)

• utilizzazione di una stesa linea di comunicazione da parte di più terminali (terminal server)

• localizzazione nel sistema di un particolare servizio o funzione(name server)

• autenticazione dell’utente e dei suoi diritti di accesso (authentication server)

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• interconnessione di reti diverse consentendo il colloquio tra lemacchine ad essi collegate (gateway server)

• supervisione del sistema distribuito: guasti, trasferimento nuova versione programmi (administration server)

I programmi che forniscono i servizi indicati sono, in genere, reperibili sul mercato

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Un server deve contenere codice che assicura:

autenticazione: verifica dell’identità del cliente

autorizzazione: verifica la possibilità del cliente di accedere al servizio

data security: garantire che i dati non vengano compresi o resi noti

privacy: impedire l’accesso non autorizzato a dati individuali

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Caratteristiche di una architettura client-server

• Combinazione di una parte (client o front-end) che interagisce con l’utente e di un’altra che interagisce con le risorse condivise.

• Diverse esigenze di risorse (memoria, velocità di elaborazione, dischi,..) delle macchine client e server

• Eterogeneità dell’ambiente

• Scalabilità orizzontale (aumento delle macchine client) e verticale (migrazione ad un server più potente o a soluzioni multiserver)

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SERVER E CALCOLATORI DI CLASSE SERVER

• Server è un programma che aspetta passivamente di essere contattato ed esegue un particolare servizio.

• I calcolatori dedicati all’esecuzione di uno o più programmi server sono detti server(calcolatori potenti)

• Calcolatore di classe server. Può offrire contemporaneamente più servizi, ciascuno erogato da una specifica applicazione server.

• Migliore utilizzazione delle risorse fisiche del server

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Classificazione delle strutture client server

In una applicazione client/server sono distinguibili tre funzioni:

• interfaccia verso l’utente• programmi applicativi• gestione dei dati

A seconda della suddivisione delle funzioni tra lato client e lato server si hanno tre tipi di architettura:

• frontware• remote data management• distributed function processing

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Enterprise server• Mette a disposizione servizi ed applicazioni comuni a tutti

gli utenti della (es. data-base server)

Area server• Svolge compiti che interessano gruppi di utenti che

operano nello stesso ambito.

Legacy system• Sistema “vecchio” che rimane in uso temporaneamente o

definitivamente dopo che è stato installato un nuovo sistema

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PROPRIETA’ DEL MODELLO CLIENT-SERVER

•Connection-oriented Vs Connectionless

•Stateless Vs Statefull Servers

•Server concorrenti

•Creazione dinamica dei server•

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STATELESS Vs STATEFULL SERVERS

•Informazione di stato: l’informazione che un server mantiene circa lo stato delle interazioni con i clienti.

•L’informazione di stato consente ai server di ricordare cosa un cliente ha chiesto precedentemente e di fornire una risposta incrementale quando arriva una nuova richiesta.

•L’informazione di stato può aumentare l’efficienza ma, in caso di duplicazioni, ritardi, messaggi arrivati non in ordine può creare problemi .

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SERVER con STATO

• File server - accesso remoto da parte dei client. Due tipi di richieste: estrarre dati da un file e memorizzare dati in un file.

• Server privo di stato (stateless) - non mantiene le informazioni circa le transazioni. Ogni richiesta deve specificare il nome del file, la posizione nel file da cui prelevare o inserire dati, numero di byte da estrarre o memorizzare.

• Server con stato (stateful) - il server mantiene una tabella che memorizza informazioni di stato sui file che sono acceduti

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SERVER con STATO

Il server invia l'identificatore del file aperto al client che lo usa per richieste successive

Identificatore nome file posizione corrente1 test.program.c 02 tcp.book.doc 4563 dept.budget.txt 384 tetris.exe 128

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SERVER con STATO

• Vantaggi: maggiore efficienza, operazioni incrementali, messaggi di dimensione minore.

• Problemi: possibili malfunzionamenti dovuti alla rete (uso di UDP come protocollo). Duplicazione di comandi, ritardi, messaggi non in ordine, crash del server (con conseguente non chiusura dei file aperti.

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COOKIES

•Record di informazioni che il server spedisce al client che ne ha richiesto un servizio.

•Contengono:• informazioni sull’utente• informazioni sulla pagina visitata• etc.

•Le successive richieste da parte del client verso il server comportano la trasmissione dei relativi cookies

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Cookies

La risposta del server ad una richiesta del client contiene l’intestazione:

Set-cookie: numero di identificazione dell’utente generato dal server web;Set-cookie: 1678453.

Il client appende la linea ad un file cookie. La linea comprende il nome dell’host del server ed il numero di identificazione dell’utente.

Nelle successive richieste il client include la linea di intestazione con il nome del server ed il numero identificativo.

Il server non conosce l’user name dell’utente, ma è in grado di riconoscerlo.

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I server web usano i cookie per scopi diversi:

Evitare di richiedere user name e password per l’autenticazione.

Memorizzare le preferenze di un utente

Tenere traccia degli oggetti che un acquirente sta acquistando su un sito

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Server concorrenti

• Concetto di concorrenza: due programmi in esecuzione si icono concorrenti se la loro esecuzione si sovrappone nel tempo (parallelismo o interleaving).

• Thread (processi leggeri, task). Un’applicazione si può suddividere in più parti (thread) eseguenti concorrentemente più flussi di esecuzione anziché un solo flusso.

• Importanza fondamentale per il modello client/server: il server può erogare “contemporaneamente” lo stesso servizio a più client.

• Una nuova copia del server si occupa di ogni nuova richiesta

• Problemi di sincronizzazione tra i thread nell’accesso a risorse comuni

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Creazione dinamica dei server

• Creazione di un nuovo thread all’arrivo di ogni nuova richiesta.

• I programmi server sono costituiti da due parti: una per la ricezione delle richieste e la creazione del nuovo thread, l’altra per soddisfare le richieste.

• All’avvio del server entra in esecuzione la prima parte (il server attende). All’arrivo della richiesta la prima parte (thread principale ) crea un thread secondario che soddisfa la richiesta e termina.

• Se N clienti usufruiscono di un dato servizio offerto da un server, questo eseguirà N+1 thread concorrenti: un thread principale che riceve le richieste e N threadsecondari che soddisfano le richieste

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SOLUZIONI CLIENT/SERVER

File server Condivisione di file (documenti, immagini, disegni, etc.). Scambio di molte informazioni sulla rete.

Data base server Condivisione di un data-base. Invio di richieste SQL da parte del client. Elaborazione nel server. Invio dei messaggi di risposta. Riduzione del traffico sulla rete.

Transaction server Cliente richiede un servizio al server (remote procedures). Esecuzione sul server di un insiemedi richieste SQL (transazione). Una sola risposta del server.OLTP On Line Transaction Processing (sicurezza e integrità del data-base).

Groupware server Gestione di documenti, posta, immagini etc. con l’obiettivo di consentire l’esecuzione di una applicazione da parte di più persone.