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Aula 13 - Coordenação - Coggle Diagram

- - - - O que é coordenação?
        
        É quando um conjunto de processos coordenam suas ações ou um ou mais valores, com o objetivo de compartilhar recursos
        
        A ideia é que os computadores sejam capazes de executar suas ações mesmo que não haja um relacionamento mestre-escravo
      - Por que não utilizar um relacionamento mestre-escravo?
        
        Devido ao fato de que existe um único ponto de falha, e os sistemas precisam funcionar mesmo em um cenários de falha do mestre
      - Existe diferença entre coordenação em sistemas sincronos e assincronos?
        
        Sim existe, em sistemas assincronos não conseguimos definir o que seria um atraso de uma mensagem visto que os componentes trabalham em paralelo, já em sistemas sincronos podemos definir um limite para um atraso e definir como um possível erro
    - - O que é exclusão mútua?
        
        É a necessidade de múltiplos processos que precisam acessar um mesmo recurso local
        
        Existe diferença de exclusão mútua em sistemas operacionais comuns e distribuidos?
        
        Para sistemas distribuidos precisamos implementar uma solução baseada em mensagem, visto que não é possível acesso mutualmente exclusivo de processos a variáveis e recursos compartilhados
        
        Algoritmo de exclusão mútua
        
        Quais são as ações básicas de um algoritmo de exclusão mútua?
        
        enter()
        
        resourceAccesses()
        
        Acessa o recurso compartilhado
        
        exit()
        
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        Entra na seção crítica e bloqueia o acesso a seção se necessário
        
        Quais os requisitos para garantir a exclusão mútua?
        
        Segurança
        
        Subsistência
        
        Ordenação
        
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        As requisições de entrada e saída sempre devem ter sucesso, não podem ficar em impasse
        
        Apenas um processo por vez pode ser executado na seção crítica
        
        Como podemos analisar qual algoritmo de exclusão mútua é melhor?
        
        Largura de banda
        
        Atraso do cliente
        
        Vazão
        
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        O atraso que o cliente sofre em cada operação de entrada e saída
        
        Numero de mensagens enviadas nas operações de entrada e saída da seção crítica
        
        Tipos de algoritmo de exclusão mútua
        
        Centralizados
        
        Distribuídos
        
        Realiza o controle da ordenação sem a presença de um agente central
        
        Como não temos um agente central e não temos um relógio global (único) para todos os processos, precisamos de uma ordenação completa dos eventos que ocorrem nos diferentes processos
        
        Possui dois tipos de algoritmos de exclusão mútua distribuidos
        
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        Simula a coordenação realizada por um sistema monoprocessador
        
        Um dos processos é eleito o Coordenador/Servidor e será responsável por gerenciar a exclusão mútua no acesso a recursos compartilhados
        
        Quais as etapas de requisição de um recurso compartilhado?
        
        Requisição
        
        2 more items...
        
        Quais as vantagens do algoritmo centralizado? Ele garante a exclusão mútua?
        
        Trata-se de um algoritmo simples com a politica FIFO e que garante que processos fiquem em inanição, bem como em deadlock, visto que, existe apenas um processo acessando o recurso por vez
        
        Quais as desvantagens do algoritmo centralizado?
        
        Por ser um sistema centralizado temos a presença de um único ponto de falha e gargalo, que é o coordenador
        
        Caso o coordenador falhe todos os processos serão afetados
        
        Os processo não conseguem distinguir se o coordenador está inativo ou o processo de permissão foi negado, pois nenhuma mensagem é enviada
        
        Quais as considerações sobre o desempenho do algoritmo centralizado?
        
        O custo para entrada na seção crítica é de duas mensagens: a requisição de entrada e a concessão
        
        O custo da saída da seção crítica é de uma mensagem: a liberação
        
        O servidor se torna um gargalo, pois terá um atraso de sincronização que considerará o tempo de ida e volta da mensagem de liberação, seguido da mensagem de concessão para o próximo processo entrar na seção crítica
    - - Algoritmos de Eleição
        
        O que é um algoritmo de eleição?
        
        É uma variante do algoritmo de exclusão mútua centralizado, porém, o coordenador poderá ser alterado ao longo do tempo
        
        O processo escolhe qual dos processos desempenhará a função do coordenador
        
        Todos os processos devem concordar para que o processo seja o coordenador
        
        Se um processo se retira como coordenador, outra eleição é realizada
        
        Como um processo é eleito entre os demais?
        
        O processo é eleito coordenador se possuir o maior identificar entre os demais
        
        Tipos de algoritmo de eleição tradicional
        
        Algoritmo de Anel
        
        Algoritmo do Valentão
        
        Pemite que os processos falhem durante a eleição
        
        Presume que o sistema é sincrono e atribui um limite para envio da mensagem
        
        Cada processo sabe quais processos tem identificadores mais altos e que pode se comunicar com todos esses processos
        
        Existem três tipos de mensagens
        
        Eleição
        
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        Como funciona o processo de eleição do algoritmo do valentão?
        
        Sempre é eleito o processo com maior identificador
        
        Quando um nó detecta que um coordenador está demorando para responder, caso ele tenha o maior identificador dentre os demais ele passa a ser o coordenador e envia mensagem a todos os processo de identificadores menores
        
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        Quais as vantagens do algoritmo do valentão?
        
        Garante exclusão mútua
        
        Quais as desvantagens do algoritmo do valentão?
        
        Precisamos controlar os tempos limites para identificar falhas, e caso eles não estejam bem definidos podemos ter atrasos mais longos que serão considerados falhas
        
        Desempenho
        
        O melhor caso o processo com segundo maior identificador nota a falha do coordenador e envia N-2 mensagens
        
        No pior caso temos N² mensagens
        
        O tempo de ciclo de rotação é o de uma mensagem, pois são disparadas em paralelo
        
        Utiliza uma estrutura em anel mas não usa token
        
        Quando o processo identifica que o coordenador não está ativo, ele se marca como Participante e monta uma mensagem de Eleição com seu número de identificação
        
        A mensagem é enviada para o próximo nó que esteja ativo no sentido horário
        
        O processo recebe a mensagem de eleição, verifica se ele é participante de uma eleição
        
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        Vantagens
        
        Garante a exclusão mútua pois todos os identificadores são comparados, uma vez que um processo precisa receber seu identificador de volta para disparar a mensagem do eleito
        
        Desvantagens
        
        Um nó pode falhar antes de enviar a mensagem da eleição para o seu anel vizinho
        
        Desempenho
        
        Tem um pior desempenho de 3N - 1
        
        O tempo do ciclo de rotação também é 3N - 1, pois essas mensagens são enviadas sequencialmente
        
        Trata-se de um algoritmo limita pois não tolera falhas, necessário implementar tolerância a erros