Pengantar Sistem Terdistribusi

Definisi
Sebuah sistem terdistribusi (DS) terdiri dari sekumpulan komputer yang mandiri yang terhubung dalam jaringan komputer dan dilengkapi dengan software sistem terdistribusi (Colouris 1994). Software Sistem Terdistribusi dapat mengkoordinir aktifitas masing-masing komputer dan melakukan pertukaran sumber daya sistem HW, SW dan data. Pengguna sistem terdistribusi dapat merasakan sebuah fasilitas komputer yang terpadu meskipun sebenarnya terdiri dari banyak komputer yang berada di lokasi yang berbeda secara geografis
Sistem Terdistribusi vs Sistem Paralel
Kelebihan sistem terdistribusi

Pertukaran sumber daya (prosesor)
Pertukaran data
Struktur geografis
Penyederhanaan logik
Modular
Reliabel
Biaya rendah

Kelemahan sistem terdistribusi

Biaya komunikasi membengkak
Pemaduan yang sulit
Pembuatan program yang lebih sulit

Alasan untuk sistem terdistribusi

Distribusi fungsi : komputer memiliki kemampuan fungsi yang berbeda-beda

client/server
Host/terminal
Data gathering / data processing

Distribusi beban/keseimbangan : pemberian tugas ke prosesor secukupnya sehingga unjuk kerja seluruh sistem teroptimasi.
Sifat terdistribusi mencegah terjadinya application domain, e.g.

cash register dan sistem persediaan untuk supermarket,
Komputer pendukung collaborative work

Replikasi kekuatan pemrosesan : independent processors bekerja untuk pekerjaan yang sama

Sistem terdistribusi terdiri dari kumpulan mikrokomputer yang memiliki kekuatan pemrosesan yang tidak dapat dicapai oleh super komputer
10000 CPU, masing-masing berjalan pada 50 MIPS, mencapai 500000 MIPS,
Maka satu perintah dijalankan dalam waktu 0.002 nsec

Pemisahan fisik : sistem yang menggantungkan pada fakta bahwa komputer secara fisik terpisah (e.g., untuk mencapai kehandalan).
Ekonomis : kumpulan mikroprosesor menawarkan harga/unjuk kerja yang lebih baik dari pada mainframe

Mengapa Sistem Terdistribusi ?

Butuh berbagi data dan resource di antara pemakai
Mendukung komunikasi person-to-person
Fleksibilitas : komputer yang berbeda dengan kemampuan yang berbeda dapat di share antar user

Masalah dengan sistem terdistribusi
Software – bagaimana merancang dan mengatur software dalam DS
Ketergantungan pada infrastruktur jaringan (world wide wait….)
Kemudahan akses ke data yang di share, memunculkan masalah keamanan
Konsekuensi(Karakteristik Sistem Terdistribusi)

Sistem terdistribusi adalah sistem concurrent (serentak)

Setiap komponen hardware/software bersifat otonom (kita akan menyebut komponen otonom adalah “proses”)
Komponen menjalankan tugas bersamaan

Contoh : A dan B adalah concurrent jika A dapat terjadi sebelum B, dan B dapat terjadi sebelum A

Sinkronisasi dan koordinasi dengan message passing
Sharing resources
Masalah umum dalam sistem concurrent

Deadlock
Lifeclock
Komunikasi yang tidak handal

Keterbatasan dalam global clock

Terdapat batasan pada ketepatan proses sinkronisasi clock pada sistem terdistribusi, oleh karena asynchronous message passing
Pada sistem terdistribusi, tidak ada satu proses tunggal yang mengetahui global state sistem saat ini (disebabkan oleh concurrency dan message passing)

Independent failure

Kemungkinan adanya kegagalan proses tunggal yang tidak diketahui
Proses tunggal mungkin tidak peduli pada kegalalan sistem keseluruhan

Tantangan dalam perancangan dan penerapan

Karaketristik sistem terdistribusi

Heterogenitas
Pertukaran sumberdaya
Keterbukaan
Konkurensi / Multi proses
Berubah ukuran
Mampu mengatasi kesalahan
Transparan
Keamanan

Software Sistem dan aplikasinya harus dirancang dengan baik

Heterogenitas

Bermacam-macam dan unik
Sebuah DS memungkinkan para pengguna untuk mengakses dan menjalankan beberapa aplikasi dengan bermacam-macam komputer dan jaringan
Keragaman ini meliputi :

Jaringan
Komputer (PC-IBM-Aple-Mac …)
Sistem operasi â€“ Windows2000, Unix/Linux, OS2
Bahasa pemrograman dan DBMS â€“ Java, C++, Oracle, SQL server
Diterapkan oleh berbagai pengembang sistem

Jaringan

Internet terdiri dari berbagai tipe jaringan yang berbeda, namun perbedaan tersebut tertutup dengan kenyataan bahwa semua komputer dapat berkomunikasi menggunakan protokol TCP/IP

Hardware

Tipe data mis. integer digambarkan berbeda tergantung dari perangkatnya :

Berdasarkan byte 0 Big endian, Little endian
Ukuran â€“ 16 bit, 23, 64 bit
Perbedaan tersebut harus diselesaikan jika pesan diubah selama program jalan di hardware

Sistem operasi

Unix/Linux/Window 2000 memiliki kode API yang berbeda, untuk saling berhubungan melalui protokol TCP/IP

Bahasa pemrograman dan DBMS

Menggunakan gambaran yang berbeda untuk karakter dan struktur data – array dan record
Perbedaan ini harus di samakan

Diterapkan oleh pengembang yang berlainan

Program ditulis oleh pengembang berbeda yang tidak dapat dikomunikasikan satu dengan yang lain sampai ada standar untuk menyamakan
Standar butuh persetujuan dan diterima

Pertukaran sumber daya

Berbagai alat dengan karakter yang berbeda dapat diâ€shareâ€ secara penuh dalam DS :

HW : printer, cd-rom, hd
SW : file, database, compiler, aplikasi

Sharing, mengurangi biaya
Sangat penting untukÂ mendukung kerjasama grup
Setiap perlatan yang terhubung dengan sebuah komputer (mis. Printer) dalam DS harus dikelola dengan sebuah program sehingga dapat di :

Akses

Untuk mencetak, mengubah kwalitas cetak
Diberi alamat sendiri (IP)

Manipulasi dan update

Sikronisasi pada saat akses bersamaan untuk menjaga konsistensi, mis: database

Keterbukaan

Artinya sistem dapat di ubah dan diterapkan dengan berbagai cara seperti :

Tingkat HW, posisi komputer dalam jaringan
Tingkat SW, pengenalan layanan baru mengganti yang lama

Kunci dari file tersebut telah dipublikasikan sehingga memungkinkan untuk dikembangkan siapapun
Dasar DS yang terbuka adalah adanya mekanisme komunikasi yang seragam(mis. RPC, CORBA) dan antar muka umum untuk akses pertukaran sumber daya
DS yang terbuka dapat dibangun dari berbagai HW dan SW dari vendor yang berbeda. Meskipun demikian berbagai komponen tersebut harus sudah diuji kesesuaiannya sehingga sistem berjalan dengan benar.

Concurrency

Concurrency dan eksekusi paralel dalam DS untuk :

Memisahkan kegiatan masing-masing user
Kemandirian sumberdaya
Lokasi proses di komputer yang terpisah

Jika ada M komputer (dg CPU) terhubung dalam DS, maka M proses dapat berjalan secara bersamaan
Jika beberapa proses menggunakan sumber daya yang sama, maka perlu sinkronisasi supaya tidak konflik

Berubah ukuran

DS harus beroperasi secara efektif dan efisien pada berbagai keadaan:

Dua workstation dengan file server
LAN dengan ratusan ws dan banyak file server
Beberapa LAN terhubung membentuk WAN

SW sistem dan aplikasi harus tidak memerlukan perubahan meskipun ukuran sistemnya berubah
Waktu proses yang diperlukan sebuah sumber daya tidak berubah meskipun luas jaringan bertambah
Tidak ada sumber daya tunggal (hw/sw) yang harus selalu ada untuk pengembangan sumber daya lain

Toleransi kesalahan

Terkadang sistem rusak
Ketika ada hw atau sw yang salah, program akan :

Membetulkan hasil
Berhenti sebelum proses penghitungan selesai

Mendeteksi kesalahan

Beberapa kesalahan dapat dideteksi (sebelumnya)
Mis. cheksum yang dapat digunakan untuk mendeteksi pencurian data dalam sebuah pesan atau file

Menutupi kerusakan

Beberpa kerusakan yang terdeteksi dapat di hidden atau diminimalkan akibatnya
Pesan dapat dikirim ulang
File dapat ditulis di disk berbeda jika kapasitas tidak mencukupi

Toleransi kesalahan

Kebanyakan layanan di internet melakukan kesalahan yang wajar terjadi pada sistem yang berjalan bersamaan
Klien dapat dirancangkan pemberitahuan kesalahan, ketika sebuah browser tidak menemukan webserver, sehingga user tidak dibiarkan terus menunggu

Perbaikan dari kesalahan

Ada fasilitas perbaikan atau proses ulang saat sebuah server mengalami kerusakan

Kerangkapan

Fasilitas untuk mentoleransi kerusakan dapat mengakibatkan kerangkapan komponen :

Mungkin karena menggunakan dua saluran yang berbeda diinternet
Dalam DNS, setiap tabel nama selalu ada di dua server berbeda
Sebuah database mungkin duplikasi di server berbeda untuk meyakinkan data yang sebenarnya setelah terjadi kerusakan di suatu server

Ketersediaan

Ketika sebuah komponen rusak dalam DS, hanya pekerjaan yang sedang diproses komponen yang mungkin rusak
Seorang user mungkin berganti komputer setelah mengalami kerusakan
Sebuah proses dapat dijalankan dari komputer berbeda

Transparansi

Dapat berarti penyembunyian pengguna dan programer aplikasi dari bagian komponen DS, sehingga sistem terlihat sperti lubang kosong dari pada sekumpulan komponen yang berdiri sendiri
Beberapa contoh transparansi :

Akses : dapat mengakses informasi lokal atau jarak jauh menggunakan operasi identifikasi
Lokasi : informasi dapat diakses tanpa mengetahui lokasinya
Cocurrency : beberapa proses dapat berjalan bersamaan dengan satu sumber daya tanpa terjadi interferensi
Replikasi : dapat meningkatkan isi suatu sumber daya tanpa ijin pemilik atau programernya
Kerusakan : Dapat menyembunyikan kerusakan seijin user dan programer aplikasi untuk melengkapi pekerjaannya akibat kerusakan hw/sw
Mobilitas : memungkinkan memindahkan sumber daya dan pengguna dalam sistem tanpa mempengaruhi operasi user atau programer
Scalling : ukuran sistem dapat diperluas (jaringannya) tanpa mengubah struktur sistem dan pemrograman
Transparansi Akses dan LokasiÂ sesuai bersama sebagai bagian jaringan transparan. Kberadaannya maupun ketiadaannya sangat mempengaruhi sistem

Gambaran transparansi jaringan

Memprtimbangkan perintah login Linux

Hanya bisa seorang nama user yang dapat logonÂ di host

Sehubungan dengan alamat e-mail

Alamat heri@yahii.com hanya berisi nama pribadi dan nama domainnya.
Domain didefinisikan dan dialokasikan sesuai nama organisasi
Mengirim pesan ke user lain tidak perlu tahu lokasi fisik dari domainnya
Apakah prosedur pengiriman surat tergantung pada lokasi penerima?

Scalability

Apakah sistem masih efektif dan handal dalam perkiraan pertumbuhannya?

Rancangan

Hal yang penting dalam membangun DS :

Naming
Komunikasi
Struktur sw
Alokasi beban kerja
Perawatan yang konsisten

Seorang perancang harus memahami sistem terdistribusi, rancangan interface, rekayasa sw dll.

Naming

Dasar DS adalah pada pertukaran sumber daya dan pada transparansi penyebaran sumber daya
Nama yang menunjukkan sumber daya harus :

Mempunyai arti global yang menunjukkan lokasi
Didukung dengan nama sistem yang dapat diterjemahkan program untukmengakses sumber daya

Proses yang membutuhkan akses sumber daya yang mana tidak dikelola harus menyertakan nama atau identitasnya.

Nama, menunjuk nama yang dapat diinterprestasikan user atau program
Identitas, menunjuk nama yang diinterprestasikan atau digunakn hanya oleh program

Struktur nama

Harus menunjukkan setiap tipe sumber daya
Hirarki, mis. /etc/passwd memungkinkan untuk berkembang
Flat / datar selalu memperhatikan ukuran panjang maksimal yang ditentukan

Komunikasi

Komponen DS meliputi bagian logika dan fisik yang terpisah; mereka harus di komunikasikan secara urut supaya dapat berinteraksi
Komunikasi antara sepasang proses meliputi :

Transfer data dari lingkungan yang mengirim proses ke linglungan yang menerima proses
Beberapa komunikasi memrlukan sinkronisasi antara pengirim dg penerima, sehingga pengirm dan penerima berhenti s.d proses yang lain membebaskannya

Mekanisme :

Syncron (blocking) â€“ pengirim menunggu sesudah pengiriman pesan s.d penerima melakukan operasi penerimaan
Asyncron (non-blocking) â€“ pesan di tempatkan dalam antrian menunggu penerima menerima dan pengirim melakukan pengirimanlagi

Bentuk komunikasi

Client-server

Cenderung melakukan layanan searah
Pertukaranmeliputi :
Transmisi dari client ke server
Eksekusi pesan oleh server
Transmisikan kembali ke client
Server harus selalu siap pada adanya permintaan dan client harus menunggu sampai dengan balasan diterima
Tidak ada client yang diprioritaskan
Setiap permintaan berisi CID yang digunakan untuk mengirmkankembali ke client
Dalam open system client tidak dapat dikenali untuk menunda CID semua server yang ingin diakses

Group multicast

Sasaran pesan adalah kelompok proses
Alasan :

Multiple update
Pesan dari client berisi nama dari direktori file server. Setiap saat hanya satu permintaan client yang bisa dilayani oleh file server

Struktur SW

Setiap kategori sw berhubunganÂ dengan tingkat yang berbeda dalam abstraksi DS :

User yang bekerja dg spreadsheet mempunyai bagian tersendiri dalam DS
Seorang programer mungkin menulis dalam bahasa pemrograman terdistribusi dan menggunakan lapisan servis

Kategori sw dalam DS :

Aplikasi
Sistem operasi

Menyediakan pengelolaan sumber daya dasar

Alokasi memori dan perlindungan
Penciptaan proses dan penjadwalan
Komunikasi antar proses
Penanganan peralatan

Memberikan kumpulan abstraksi pemorgraman berorientasi masalah yang umum, seperti proses aplikasi, melindungi dari lapisan prosesor dan peralatan lain
Harus menmperkuat perlindungan kode dan data terhadap perubahan waktu proses

Open service (layanan terbuka)

Membawa fasilitas pemrograman dalam DS sesuai tingkat yang diperlukan
Layanan baru dapat dibangun dan diinstal sesuai kebutuhan
Layanan mulai dari file layanan dasar s.d layanan e-mail
Mendukung pemrograman terdistribusi

Contoh DS : Internet

Jaringan komputer dan aplikasi yang heterogen
Mengimplementasikan protokol Internet

Contoh DS : Sistem Multimedia Terdistribusi

Biasanya digunakan pada infrastruktur internet
Karakteristik

Sumber data yang heterogen dan memerlukan sinkronisasi secara real time

Video, audio, text

Multicast

Contoh:

Teleteaching tools (mbone-based, etc.)
Video-conferencing
Video and audio on demand

Contoh DS : Intranet

Jaringan yang teradministrasi secara lokal
Biasanya proprietary
Terhubung ke internet (melalui firewall)
Menyediakan layanan internal dan eksternal

Contoh DS : Mobile dan Sistem Komputasi Ubiquitous

Sistem telepon Cellular (e.g., GSM)
Resources dishare : frekuensi radio, waktu transmisi dalam satu frekuensi, bergerak
Komputer laptop, ubiquitous computing
Handheld devices, PDA, etc