Systèmes d'Information Répartis

Introduction au
Middleware, aux systèmes distribués
et au système d'information
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Système d'informations
• Ensemble des applications nécessaires au bon
fonctionnement de l'entreprise
• Applications dédiées (edt)
• Applications standards (mail)
• Applications d'infrastructures (ldap)
➢ Ensemble de l'infrastructure supportant ces
applications
• Machines : Clients, Serveurs, Backup...
• Réseau : ...
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• Systèmes centralisés :
Mise en oeuvre du SI
– 1970-80, IBM, machine unique
– AS 400/OS 390
– Liaison série vers les postes
– Enterprise Resource Planning
• Systèmes client / serveur :
– 80-90, IBM, base de données
– NS/DK, BusinessObject, Oracle
– L'application est décomposée en une partie cliente et une partie
serveur
– Le rôle du client et du serveur a largement évolué dans le temp
• Client lourd (90) : client = Affichage, serveur= traitement + Data
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Un système d'information médical
• Des bases de données
– Administratives
– Dossier médical
– Données médicales
• Une infrastructure réseau
– Liaisons Ethernet
– Liaisons modem
• Des postes de travail
– MacIntosh, PC (WIN98, PC…)
– Bureau du médecin, des infirmières…
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• Gestion :
Des applications médicales
– administrative
– du dossier médical
– des médicaments
– des lits
– des actes
– des examens
– du courrier électronique
– des annuaires
– …
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M a c I I
C o m p a t i b l e I B M
C o m p a t i b l e I B M
Le système d'information
M a c I I
C o m p a t i b l e I B M M a c I I
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M a c I I
M a c I I
M a c I I

Les besoins du SI pour l'entreprise
• Echange de données entre applications hétérogènes
• Répartition des données sur des sites géographiques distants
• Interopérabilité des plates-formes (ouverture)
• Gestion des accès concurrents
• Gestion de la Tolérance de panne
• Persistance des données
• Intégration des systèmes légacy
• Sécurité
==> Urbanisation du système d'information
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• Application :
Application
– Logiciel s'exécutant sur une ou plusieurs machines et
rendant un ou plusieurs services
– Elle s'exécute en mémoire vive au dessus d'un système
d'exploitation
– Avant exécution, elle est stockée sur un support
persistant (DD)
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Exemple commande sur Internet
• Authentification sur le réseau local
• Connexion sur le serveur distant
• Passage de la commande
• Gestion du suivi
• Gestion de relance
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Un modèle d'exécution standard
Application
Système d'exploitation
Processus
Données
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Applications distribuées
• Un grand nombre d'applications ne s'exécutent pas
intégralement sur un seul noeud de calcul
– Il s'agit d'applications distribuées
• L'intégration de la dimension réseau dans une
application soulève un certain nombre de problèmes
– Calcul distribué, Bases de données distribuées, Interfaces
utilisateurs distantes...
– Temps de réponse, consensus...
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La distribution du SE (Processus)
Système
d'exploitation
Données
Application
Système
d'exploitation
Données
Clusters : Beowulf,
SE distribués : Mach, Mosix...
Grid Computing : http://www.gridforum.org
Système
d'exploitation
Données
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La distribution du SE (les données)
Application
Système
d'exploitation
Données Données
Données
Disques RAID
Mémoire partagée
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La distribution du SE (l'affichage)
Application
Cliente
Système
d'exploitation
Telnet
X11
Ica/Vnc
Application
Serveur
Système
d'exploitation
Données
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Application
Système d'exploitation
Processus
Données
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Répartition "horizontale" d'une application
Application de
Présentation
Système
d'exploitation
Données
Application de
traitement
Système
d'exploitation
Données
Application de
Données
Système
d'exploitation
Données
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Client
de
présentation
Répartition d'une application : e-
Serveur de
requêtes web
Serveur de
présentation
Serveur de
traitements
Serveur de
données
mozilla apache tomcat jonas oracle
Http
html
Client
de
présentation
Serveur Web
Serveur de traitement
mozilla Apache
php
Http
html
php_jdbc
Connecteur jk2 RMI
Interface Java
Serveur de
données
Mysql
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Jdbc
Sql

Répartition "verticale" d'une application
Application de
Application
traitement
de
Application
traitement
de
Présentation
Système
d'exploitation
Données
Application de
Application
traitement
de
Application
traitement
de
traitement
Système
d'exploitation
Données
Application de
Application Donnéesde
Application
Données
de
Données
Système
d'exploitation
Données
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Client
de
présentation
Proxy de
répartition de
charge
Serveur de
présentation
Serveur de
présentation
Serveur de
présentation
Serveur de
présentation
Serveur de
traitements
Serveur de
traitements
Serveur de
traitements
Serveur de
traitements
Moniteur
Transactionnel
Serveur de
données
Serveur de
données
Serveur de
données
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La distribution indépendante du SE
• Base de données :
– Répliquées / Réparties
• Moniteurs transactionnels
• Web
• Serveurs d'applications
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Middleware
• Le middleware est couche intermédiaire
entre le système d'exploitation et
l'application afin d'en améliorer sa mise en
oeuvre
Machine 1 Machine 2 Machine 3
SE local
Applications distribuées
Middleware
SE local
SE local
Réseau
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Défis pour les systèmes distribués
d'une manière générale
• Modèles de connexion des ressources, des
traitements, des données ou des utilisateurs
• Gestion de l'hétérogénéité
• Ouverture
• Sécurité
• Capacité de croissance
• Gestion des pannes
• Gestion de la concurrence
• Gestion de la transparence
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• Concepts
Modèles de communication
– C/S : Le client serveur, le modèle de base
– Évènements : Principes des canaux de communication
• P2P : les entités d'exécution sont identiques
• Orienté Message : Synchrone/Asynchrone
– Orienté Flux
• Techniques
– Communication de groupes
– Espaces partagés : tableau blanc/tuple space
– Protocole de validation distribuée : 2 phase commit
– Tube Unix : IPC
– Copier/Coller
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• Réseau,
• Matériel,
Gestion de l'hétérogénéité
• Système d'exploitation,
• Langages de programmation,
• Génie logiciel
==> Le Middleware
Machines virtuelles
Plates-formes à composants
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• Extensible,
• Ré-implantation,
Ouverture
==> Interfaces publiques : posix
==> Support de communication standard
==> Normes : ISO, Ietf, OMG...
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• Confidentialité
• Intégrité
Sécurité
– Protection par contrôle des droits d'accès
– Isolation (pare-feux)
• Authentification, signature électronique
– Identification des partenaires
– Non-deni d'envoi ou de réception
– Messages authentifiés
– Respect possible de l'anonymat
• Une méthode de base : la cryptographie
– Aspects techniques
– Aspects sociaux, juridiques et législatifs
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Capacité de croissance (1)
• Propriété souhaitables : éviter la dégradation des
performances lorsque augmentent :
– le nombre de sites et la distance entre les sites
– le nombre d'utilisateurs / de processus
– Le nombre de domaines de reponsabilité
– le volume des données
– la fréquence des interactions
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Capacité de croissance (2)
Techniques
• Distribution : Répartir les données et les calculs entre plusieurs machines
– Déplacement du calcul vers les clients (Applet Java)
– Systèmes de nommage décentralisés (DNS)
– Systèmes d'information décentralisés (WWW)
• Réplication : Rendre des copies de données disponibles à plusieurs endroits
– Serveurs de fichiers répliqués (Principalement pour la tolérance de pannes)
– Bases de données répliquées
– Site Web miroirs
– Systèmes de mémoire partagées large échelle
• Mise en cache : Permettre aux clients d'accéder à des copies locales
– Caches Web (Proxy web)
– Caches de fichiers (au niveau serveur et client)
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• Quelques heuristiques
Capacités de croissance (2)
– Eviter la centralisation des données
– Eviter les algorithmes nécessitant la participation de tous les sites
– Déléguer et décentraliser les décisions
• Mettre en oeuvre des techniques de croissance est facile à part un détail
– Posséder de multiples copies (en cache ou répliqué) conduit à des
inconsistances. Modifier une copie la rend différent du reste
– Maintenir toutes les copies consistantes demande une synchronisation
globale à chaque modification
– La synchronisation globale empêche les solutions large-échelle
• Remarque 1 : Si on tolère les inconsistances, le besoin de synchronisation
global n'est pas nécessaire
• Remarque 2 : Accepter les inconsistances est dépendant des applications !
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Gestion des pannes
• Système de pannes partiel
– Détection de pannes
– Masquage de pannes
– Tolérance de pannes
– Récupération de pannes
– Redondance
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Gestion de la concurrence
• Plusieurs clients accèdent simultanément à
une donnée partagée
– Mécanisme de synchronisation
– Mécanisme de transaction
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Transparence de la distribution
• Accès Masquer les différence de représentation de données et des
mécanismes d'invocation (RPC)
• Localisation On cache la localisation d'un objet
• Migration Permettre à un système de changer l'emplacement d'un objet
sans qu'il ne soit perturbé (migration à froid)
• Relocalisation Masquer à un client la migration d'un objet qu'il est en
train d'utiliser (migration à chaud)
• Replication L'objet est présent sous la forme de plusieurs réplicats
• Concurrence L'accès à un objet se fait par de multiples clients. La
consistance globale doit être préservée
• Panne Masquer la panne et éventuellement la reprise d'un objet
• Persistance Masquer le fait qu'un objet est régulièrement sauvegardé
==> La transparence peut être un but, sa réalisation est une autre histoire
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Degré de transparence
• La transparence totale c'est un peu trop
– Les utilisateurs sont naturellement répartis, pourquoi
masquer la distribution ?
– Masquer complètement les pannes du réseau et des
noeuds est impossible (résultat théorique)
• Impossible de distinguer un ordinateur lent d'un ordinateur en panne
• Impossible d'être certain qu'un ordinateur a réalisè une certaine
opération avant de tomber en panne
– La transparence totale a un coût
• Conserver les caches exactement à jour à chaque MAJ de
la copie principale
• A chaque écriture en cache mémoire on écrit sur le disque
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Systèmes distribués : Une vision globale
•Caractéristiques des Systèmes distribués
•Modèles de systèmes distribués
•Réseaux
Fondements
•Communication Interprocessus
•Objets distribués et Invocation distante
•Sécurité
•Nommage
•Exemple : les EJB / Webservices
Infrastructure Système
•Support pour système d'exploitation
•Systèmes de fichiers distribués
•Systèmes multimédia distribués
•Mémoire partagée distribuée
•Exemple : Le système MACH
Middleware
•Temps et états globaux
Algorithmes distribués
•Coordination et Accords
•Transaction et Contrôle de concurrence
•Transactions distribuées
•Réplication
Données partagées
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Biblio
• Kenneth P. Birman, "Reliable Distributed Systems", Springer, 2005
• George Coulouris, Jean Dollimore, Tim Kindberg "Distributed Systems : Concepts and Design »,
Addison-Wesley
• Michel raynald, Tous...
• Andrew S. Tanenbaum "Distributed Operating Systems", Prentice-Hall
• Sape Mullender, 2nd Edition "Distributed Systems », Addison-Wesley
• Clemens Szyperski with Dominik Gruntz and Stephan Murer, "Component-Software Beyond Object-
Oriented Programming"
• Richard Monson-Haefel, "Enterprise JavaBeans"
• Thierry Brethes, François Hisquin and Pierre Pezziardi "Serveurs d'applications", Eyrolles
• Jean-Marie Chauvet, "Services Web avec SOAP, WSDL, UDDI, ebXML", Eyrolles
• James Goodwill, "Mastering Jakarta Struts"
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