Einführung

Question 1

Welche 2 Interaktionsmuster können Prozesse nutzen um Daten zu Tauschen ?

Answer 1

1. Kooperation: Prozesse Arbeiten auf gemeinsamen Daten

2. Kommunikation: Daten werden zwischen den Prozessen ausgetauscht

Question 2

Was sind typische Beispiele für Verteilte Systeme ?

Answer 2

• Client-Server-Anwendungen (insbesondere Webapplikationen)
• Peer-To-Peer-Systeme
• Computer-Cluster
• Cloud-Computing
• Blockchains

Question 3

Warum nutzen wir verteilte Systeme bzw welche Vorteile bringt der nutzen von verteilten Systemen ?

Answer 3

1. Aufgaben sind von Natur aus verteilt ( Videokonferenzsystem, Internet-Telefonie,
   Fahrzeugleitsystem)
2. Robustheit, Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit, Unstoppbarkeit, Ausführungsgarantie: redundante Datenkopien, Stand-byRechner
3. Wirtschaftlichkeit: mehrere schwächere Rechner billiger als ein stärkerer
4. Nutzung brachliegender Ressourcen
5. Lastverteilung
6. verringerte Antwortzeiten bei Aufteilung einer Aufgabe in
   parallele Teilaufgaben
7. Erzeugung von Vertrauen durch Konsensmechanismen

Question 4

Welche zusätzlichen Kosten enstehen bei einem verteilten System ?

Answer 4

1. Kommunikationskosten (€, Latenz (latency),
   Schwankungen (Jitter))
2. erhöhte Komplexität (und damit noch mehr €)

Question 5

Inwiefern äußert sich die Komplexität eines verteilten Systems bei dem Entwurf eines solchen Systems ?

Answer 5

1. Entscheidung für ein Verteilungsmodell
2. Entscheidung über Kommunikationsmechanisumus, -protokolle (ideal: adaptives System)
3. Verwendung von dezentralen, komplexen Algorithmen

Question 6

Inwiefern äußert sich die Komplexität eines verteilten Systems bei der Implementierung ?

Answer 6

• Es enstehen neue Fehlerquellen:
  
  • Ausbleiben einer Antwort → Timer &
    Fehlerbehandlung)
  • unerwartete Antwort → evtl. zu kurze
    Timer
• Nebenläufigkeit: Warten auf Nachricht (Antwort) in
  separatem Thread um Parallelitätsgrad zu erhöhen →
  erfordert Thread-Synchronisation

Question 7

Inwiefern äußert sich die Komplexität eines verteilten Systems beim Testen ?

Answer 7

• Unit Tests: Simulation entfernter Komponenten inkl.
  fehlerhaftem Verhalten sehr aufwändig
• Integrationstest:
  • Setup bei geographisch weit verteiltem System
    aufwändig
  • verteiltes Logging und Systembeobachtung
    schwierig

kombinatorische Explosion möglicher verteilter
Konfigurationen und Plattformen → nur wichtigste
Kombinationen können getestet werden

Question 8

Inwiefern äußert sich die Komplexität eines verteilten Systems beim Debugging ?

Answer 8

• Fehlerreproduktion bei geographisch weit verteiltem System aufwändig
• Anhalten an Breakpoints unmöglich, wenn entfernte
  Komponenten auf Antwort warten (Time-Outs!)
• Erfordert Änderung der entfernten Komponenten zum
  Zweck des Debuggings → kann Reproduzierbarkeit
  verhindern (Heisenbug)

Question 9

Inwiefern äußert sich die Komplexität eines verteilten Systems beim Betrieb?

Answer 9

• Ausfall eines zentralen Rechners oder von Teilen des
  Kommunikationsnetzes kann zu Störung oder Stillstand des ganzen Systems führen
• viele Angriffspunkte, Komponenten prinzipiell von außen erreichbar, Kommunikationswege angreifbar
• möglicherweise schadhafte oder bösartige Knoten

Question 10

Inwiefern äußert sich die Komplexität eines verteilten Systems bei Versionierung und Konfiguration ?

Answer 10

• unterschiedliche Versionierungszyklen für einzelne
  Komponenten → System muss in unterschiedlichen
  Konfigurationen laufen
• erfordert Vorwärts- und Rückwärtskompatibilitäten
• Setzt Austausch von Versionsnummern in
  Kommunikationsprotokollen voraus

Question 11

Was sind die Hauptziele beim Entwurf eines verteilten Systems ?

Answer 11

1. Verteilungstransparenz

2. Skalierbarkeit

Question 12

Was bedeutet Verteilungstransparenz ?

Answer 12

Verteiltes System aussehen lassen wie lokales

Question 13

Was ist die Bedeutung der Zugriffstransparenz ?

Answer 13

versteckt Unterschiede im Zugriff auf Daten

Question 14

Was ist die Bedeutung der Ortstransparenz ?

Answer 14

verbirgt, wo sich eine Ressource befindet

Question 15

Was ist die Bedeutung der Migrationstransparenz ?

Answer 15

verbirgt, dass Ressource an anderen Ort verschoben werden kann

Question 16

Was ist die Bedeutung der Relokationstransparenz ?

Answer 16

verbirgt, dass Ressource während der Benutzung an anderen Ort verschoben werden kann

Question 17

Was ist die Bedeutung der Replikationstransparenz ?

Answer 17

verbirgt, dass mehrere Replika einer Ressource existieren

Question 18

Was ist die Bedeutung der Persistenztransparenz ?

Answer 18

verbirgt Unterschiede zwischen persistenten und transienten Ressourcen

Question 19

Was ist die Bedeutung der Nebenläufigkeitstransparenz ?

Answer 19

verbirgt, dass konkurrierende Nutzer Ressource gleichzeitig benutzen

Question 20

Was ist die Bedeutung der Fehlertransparenz ?

Answer 20

verbirgt Ausfall und Wiederherstellung einer Ressource

Question 21

Was ist Skalierbarkeit ?

Answer 21

Skalierbarkeit ist die Fähigkeit eines Systems, zu wachsen ohne das wesentliche Anpassungen der verwendeten Algorithmen und
Protokolle vorgenommen werden.

Question 22

In welche Dimensionen kann ein verteiltes System skaliert werden ?

Answer 22

1. Größe: Einfaches Hinzufügen neuer Komponenten
2. geographischen Verteilung: System funktioniert, egal ob verteilt innerhalb einer Institution, einer Stadt, eines Landes, eines Kontinentes oder über den Globus.
3. administrativen Verteilung: System funktioniert auch bei Verteilung über administrative Domänen hinweg.

Question 23

Nenne Hindernisse und Vermeidungsstrategien beim Skalieren einer Anwendung in der Größe

Answer 23

Hindernisse: zentral Dienste, zentrale Daten
Vermeidung: Replikation / Verteilung

Hindernisse: zentrale Algorithmen
Vermeidung: dezentrale Algorithmen

Question 24

Nenne Hindernisse und Vermeidungsstrategien beim Skalieren einer Anwendung in der geographischen Verteilung

Answer 24

Hindernisse: Latenzzeiten
Vermeidung: Kommunikationreduktion durch
Vorverarbeitung, preemptive Fetches, asynchrone Kommunikation

Question 25

Nenne Hindernisse und Vermeidungsstrategien beim Skalieren einer Anwendung in der administrativen
Verteilung

Answer 25

Hindernisse: Sicherheitsrichtlinien
Vermeidung: Traversierungstechniken für restriktive
Richtlinien verwenden