Um sistema distribuído é o conjunto de computadores interconectados que trabalham juntos para fornecer uma funcionalidade coletiva. Em outras palavras, é um sistema em que diferentes componentes e recursos são compartilhados entre vários computadores conectados em rede, em vez de estarem localizados em um único sistema centralizado.

Um sistema distribuído, cada computador é chamado de nó ou nó de processamentos e eles são capazes de se comunicar e cooperar uns com os outros para realizar tarefas. Esses sistemas são usados em várias aplicações, desde serviços em nuvem e aplicações web até redes de sensores e sistemas de controle de tráfego áereo.

Os sistemas distribuídos podem oferecer vários benefícios em relação aos sistemas centralizados, como maior escalabilidade, maior tolerância a falhas e melhor desempenho em geral. No entanto, apresentam desafios únicos em termos de segurança, gerenciamento e coordenação de recursos distribuídos.

Existem muitos conceitos importantes em sistemas distribuídos, entre eles estão:

• Comunicação

A comunicação é um dos conceitos mais importantes em sistemas distribuídos. Os nós de processamento em um sistema distribuído precisam se comunicar uns com os outros para coordenar suas ações, trocar dados e compartilhar recursos. Existem alguns modelos de comunicação diferentes que podem ser usados em sistemas distribuídos, incluindo comunicação de processo a processo, comunicação de cliente a servidor e comunicação de grupo. A comunicação pode ser realizada através de diferentes protocolos, como TCP/IP, HTTP, RPC, entre outros.

• Consistência

A consistência é um conceito importante em sistemas distribuídos. A consistência refere-se à capacidade de um sistema distribuído de fornecer resultados precisos e atualizados para uma operação. Garantir que todos os nós vejam a mesma versão dos dados é importante para evitar inconsistências e erros. São encontrados alguns modelos de consistência diferentes que podem ser usados em sistemas distribuídos, incluindo consistência forte, consistência fraca e consistência eventual.

• Concorrência

A concorrência refere-se à capacidade de um sistema distribuído de executar várias tarefas simultaneamente, melhora o desempenho e a escalabilidade de um sistema distribuído. Existem vários modelos de concorrência diferentes que podem ser usados em sistemas distribuídos, incluindo concorrência de dados, concorrência de controle e concorrência de tarefas. É também um problema comum em sistemas distribuídos, uma vez que diferentes nós podem estar tentando acessar os memos recursos simultaneamente. As técnicas de controle de concorrência, como bloqueios e semáforos, são necessárias para garantir que os recursos sejam acessados de forma segura.

• Tolerância a falhas

A tolerância a falhas refere-se à capacidade de um sistema distribuído de continuar funcionando corretamente, mesmo que alguns de seus componentes falhem. A tolerância a falhas é importante para garantir que um sistema distribuído seja confiável e não pare de funcionar se um nó falhar. Existem várias técnicas diferentes que podem ser usadas para garantir a tolerância a falhas em sistemas distribuídos, incluindo replicação de dados, detecção de falhas e recuperação de falhas.

• Escalabilidade

A escalabilidade refere-se à capacidade de um sistema distribuído de lidar com um aumento na carga de trabalho. É importante para garantir que um sistema distribuído possa lidar com um aumento no número de usuários ou no volume de dados sem afetar o desempenho. Várias técnicas diferentes que podem ser usadas para garantir a escalabilidade em sistemas distribuídos, incluindo balanceamento de carga, particionamento de dados e replicação de dados.

• Segurança

A segurança refere-se à capacidade de um sistema distribuído de proteger seus dados e recursos contra acesso não autorizado. Existem várias técnicas diferentes que podem ser usadas para garantir a segurança em sistemas distribuídos, sendo um fator crítico em sistemas distribuídos, já que a rede pode ser vulnerável a ataques externos. Os mecanismos de autenticação, autorização e criptografia são fundamentais para garantir a segurança do sistema.

• Middleware

O middleware é a camada de software que fornece abstração e serviços aos aplicativos em um sistema distribuído, incluindo comunicação, gerenciamento de recursos e coordenação de transações. O middleware é importante para garantir que os aplicativos possam se comunicar e cooperar uns com os outros em um sistema distribuído. Existem muitos tipos diferentes de middleware que podem ser usados em sistemas distribuídos, incluindo middleware de objeto distribuído, middleware de mensagem e middleware de transação.

• Transações

As transações precisam ser gerenciadas adequadamente para garantir que as operações em diferentes nós sejam executadas de forma consistente. Isso envolve técnicas de coordenação e compensação, como commit de duas fases e compensação de duas fases.

• Cache

O cache é uma técnica importante para melhorar o desempenho em sistemas distribuídos. Usado para armazenar dados em um local próximo ao aplicativo que os acessa, para que possam ser acessados mais rapidamente. Existem vários tipos diferentes de cache que podem ser usados em sistemas distribuídos, incluindo cache de dados, cache de aplicativos e cache de rede.

• Virtualização

A virtualização é uma técnica importante para melhorar a eficiência e a escalabilidade em sistemas distribuídos. A virtualização envolve a criação de uma versão virtual de um recurso, como um servidor, sistema operacional ou dispositivo de armazenamento. Existem vários tipos diferentes de virtualização que podem ser usados em sistemas distribuídos, incluindo virtualização de servidor, virtualização de desktop e virtualização de armazenamento.

Então

Os sistemas distribuídos são uma abordagem poderosa e versátil para construir sistemas de computação em que os recursos são compartilhados entre vários computadores em rede. Eles podem oferecer uma série de benefícios, incluindo escalabilidade, tolerância a falhas e melhor desempenho em geral. No entanto, também apresentam desafios únicos, como gerenciamento de recursos distribuídos, coordenação de tarefas e segurança. Com a evolução contínua da tecnologia e a crescente demanda por sistemas mais escaláveis e flexíveis, os sistemas distribuídos continuarão a ser uma área importante de pesquisa e desenvolvimento na computação moderna.

• Referências

Boa parte dos materiais sobre o assunto estão em inglês, mas, abaixo está um livro em português que aborda o assunto de forma mais aprofunda de um autor referência na área Andrew S. Tanenbaum.

• Sistemas Distribuídos: Princípios e Paradigmas

Outro material que pode ajudar está na Wikipedia.