Evoluzione dei sistemi distribuiti

L’evoluzione dei sistemi distribuiti è stata un processo graduale che ha portato a sistemi sempre più complessi e sofisticati. Le tappe fondamentali di questa evoluzione possono essere riassunte come segue:

1. I mainframe

Negli anni ‘50, l’invenzione dei transistor ha rappresentato una svolta fondamentale nella storia dell’informatica. I transistor sono dispositivi elettronici molto più piccoli e affidabili delle valvole termoioniche, che erano utilizzate nei primi computer. Questo ha consentito di ridurre le dimensioni e il consumo energetico dei computer, rendendoli più accessibili e facili da usare.

Prima dell’invenzione dei transistor, i computer erano grandi e costosi apparecchi, che richiedevano un’enorme quantità di energia. Erano soggetti a frequenti guasti e richiedevano un’elevata manutenzione. Solo pochi operatori altamente specializzati potevano gestirli.

In questo contesto, i programmatori stessi non lavoravano quasi mai a contatto con i calcolatori. Preparavano i programmi utilizzando ad esempio delle schede perforate, che venivano poi caricate nei computer dagli operatori.

L’invenzione dei transistor ha reso possibile la realizzazione di computer più piccoli, economici e affidabili. Questo ha portato a un aumento dell’interesse per l’informatica e a una sua diffusione sempre più ampia.

I mainframe sono stati i primi sistemi informatici distribuiti. Sono sistemi centralizzati in cui tutte le risorse di elaborazione, memoria e storage sono concentrate in un unico nodo. I mainframe hanno avuto un ruolo fondamentale nello sviluppo dell’informatica, consentendo di eseguire applicazioni complesse e di gestire grandi quantità di dati.

In questi ambienti il computer centrale consente il collegamento tramite la rete da un apparecchio, denominato terminale, senza alcuna potenza di calcolo (per questo spesso si parla anche di terminale stupido) che semplicemente riceve ed invia al mainframe i codici corrispondenti ai tasti premuti sulla sua tastiera ricevendo dal mainframe i caratteri da scrivere a schermo in risposta ai comandi inviati.

In questo modo, le applicazioni venivano eseguite tutte sul mainframe, che gestiva gli accessi concorrenti da parte dei vari terminali collegati. Questo consentiva di ottenere due vantaggi:

• Utilizzare una potenza di calcolo maggiore in quanto accentrata.
• Accedere al mainframe da remoto e in un numero maggiore di utenti, portando ad un utilizzo massimale delle risorse disponibili. I mainframe erano utilizzati principalmente da grandi aziende e organizzazioni governative, per applicazioni come la gestione dei dati contabili, la gestione dei sistemi di prenotazione e la gestione dei sistemi di elaborazione delle transazioni.

L’evoluzione delle tecnologie produttive ha portato alla creazione di sistemi intermedi tra mainframe e terminali: i minicomputer. I minicomputer erano meno potenti dei mainframe, ma erano più economici e facili da usare. Questo ha portato alla diffusione dei sistemi di calcolo anche al di fuori di universitá, banche e strutture militari.

Verso la fine degli anni ‘60, nelle università americane iniziarono ad essere disponibili in modo sempre più diffuso i primi minicomputer. Questo ha consentito la programmazione dei primi sistemi operativi scritti in linguaggi di alto livello (nacque il linguaggio C) o delle prime infrastrutture di rete.

La nascita delle prime reti, grazie alla rete militare americana Arpanet, ha portato a un ulteriore passo avanti nell’evoluzione dell’informatica. Con le reti è infatti possibile iniziare a creare dei servizi a cui delle macchine poco potenti possono connettersi in modo autonomo per richiedere dei servizi. Questo ha consentito di superare il vincolo del dover essere fisicamente nelle vicinanze del mainframe per poter accedere alle risorse di calcolo.

I sistemi client-server

Alla fine degli anni ‘70 e all’inizio degli anni ‘80, l’evoluzione di CPU e memorie, l’introduzione dei personal computer e lo sviluppo delle reti ha portato allo sviluppo dei sistemi client-server.

L’evoluzione dei processori ha avuto un impatto significativo sull’evoluzione dei sistemi informatici. La legge di Moore, che afferma che il numero di transistor per centimetro quadrato raddoppia ogni 18 mesi, ha portato a un aumento esponenziale della potenza di calcolo dei computer. Questo ha reso possibile la realizzazione di sistemi informatici sempre più complessi e potenti.

L’avvento dei personal computer negli anni ‘80 ha rappresentato un’altra svolta importante nell’evoluzione dei sistemi informatici. I personal computer erano più economici e facili da usare dei mainframe e dei minicomputer. Questo ha portato alla diffusione dei sistemi informatici a un numero sempre maggiore di persone e organizzazioni.

L’architettura client-server è un’architettura di sistema distribuito in cui le responsabilità di elaborazione sono divise tra un client e un server. Il client è responsabile dell’interazione con l’utente e della presentazione dei dati, mentre il server è responsabile dell’elaborazione vera e propria.

L’architettura client-server ha diversi vantaggi rispetto ai sistemi centralizzati. Innanzitutto, consente di distribuire le risorse di elaborazione su più nodi, migliorando l’efficienza e la disponibilità del sistema. In secondo luogo, consente di aggiornare i componenti del sistema in modo indipendente, rendendo più semplice il processo di manutenzione.

In questi sistemi, i client sono responsabili dell’interazione con l’utente e la presentazione dei dati, mentre i server gestiscono le risorse di elaborazione e storage. I sistemi client-server hanno reso possibile la condivisione delle risorse tra utenti e applicazioni, migliorando l’efficienza e l’accessibilità dei sistemi informatici.

I sistemi distribuiti peer-to-peer

All’inizio degli anni ‘90, l’affermarsi di Internet ha portato allo sviluppo dei sistemi distribuiti peer-to-peer. In questi sistemi, i nodi sono tutti uguali e possono condividere risorse e informazioni tra loro. I sistemi distribuiti peer-to-peer hanno rivoluzionato la condivisione di file e la comunicazione online, consentendo a chiunque di condividere le proprie risorse con gli altri.

I sistemi P2P vengono utilizzati ancora oggi ed i più comuni sono quelli di condivisione di file, come BitTorrent, quelli di comunicazione, come Skype e WhatsApp e quelli applicati alla verifica delle transazioni per criptovalute quali il Bitcoin.

I sistemi P2P hanno diversi vantaggi rispetto ai sistemi centralizzati e client-server. Innanzitutto, sono più scalabili, in quanto possono essere ampliati o ridotti in modo semplice, semplicemente aggiungendo o rimuovendo nodi. In secondo luogo, sono più resilienti, in quanto possono continuare a funzionare anche in caso di guasti o attacchi. In terzo luogo, sono più economici, in quanto non richiedono l’acquisto o la manutenzione di hardware e software specializzati.

Tuttavia, i sistemi P2P presentano anche alcuni svantaggi. Innanzitutto, possono essere più difficili da gestire e mantenere, in quanto è necessario coordinare le attività dei diversi nodi. In secondo luogo, possono essere meno sicuri, in quanto i dati possono essere condivisi con un numero maggiore di persone. In terzo luogo, possono essere soggetti a censure o attacchi di tipo DDoS.

I sistemi P2P sono una tecnologia in continua evoluzione, e sono sempre più utilizzati in diversi ambiti, come l’intrattenimento, l’istruzione, la medicina e la ricerca.

I sistemi cloud-based

Negli ultimi anni, il cloud computing ha portato a una nuova evoluzione dei sistemi distribuiti. I sistemi cloud-based sono sistemi distribuiti che utilizzano le risorse di calcolo, di storage e di rete di un fornitore esterno. I sistemi cloud-based hanno reso possibile l’accesso ai servizi informatici da qualsiasi luogo e dispositivo, migliorando l’efficienza e l’economicità dei sistemi informatici.

Uno dei principali vantaggi dei sistemi cloud-based è l’accesso flessibile e ubiquo. Gli utenti e le aziende possono accedere alle risorse informatiche in modo flessibile da qualsiasi luogo e dispositivo connesso a Internet. Questo rappresenta un cambiamento fondamentale rispetto ai sistemi tradizionali che richiedevano hardware e software locali specifici.

Grazie al cloud, è possibile evitare costosi investimenti in infrastrutture hardware e software. Invece, i servizi cloud sono spesso basati su un modello di pagamento “pay-as-you-go”, in cui gli utenti pagano solo per le risorse effettivamente utilizzate. Ciò riduce i costi operativi e consente alle aziende di scalare le risorse in modo efficiente.

Uno dei vantaggi distintivi dei sistemi cloud-based è la loro capacità di scalare in modo dinamico. Le risorse possono essere aumentate o diminuite in risposta alle esigenze del momento. Questo è particolarmente utile per le applicazioni soggette a picchi di carico occasionali.

I fornitori di servizi cloud si occupano della gestione dell’infrastruttura sottostante, inclusa la manutenzione hardware e la sicurezza fisica dei data center. Ciò consente alle organizzazioni di concentrarsi sullo sviluppo e sulla distribuzione delle proprie applicazioni senza doversi preoccupare dell’infrastruttura.

I sistemi cloud-based sono progettati per essere altamente elastici e ridondanti. Ciò significa che possono adattarsi alle variazioni del carico di lavoro e mantenere elevata la disponibilità dei servizi. La ridondanza è spesso implementata su più data center geograficamente distribuiti.

Oltre alle risorse di calcolo e di storage di base, i fornitori cloud offrono una vasta gamma di servizi specializzati, tra cui database, servizi di intelligenza artificiale, analisi dei dati, sicurezza informatica e molto altro. Questi servizi consentono alle organizzazioni di utilizzare tecnologie avanzate senza doverle implementare internamente.

I fornitori di servizi cloud investono pesantemente nella sicurezza dei loro servizi e dei dati dei clienti. Forniscono spesso strumenti per gestire l’accesso, monitorare le attività e garantire la conformità alle normative.

I sistemi cloud-based hanno un impatto significativo sulla società in diversi modi.

In termini di trasformazione digitale, i sistemi cloud-based consentono alle organizzazioni di adottare tecnologie digitali più rapidamente e facilmente. Questo ha portato a una maggiore innovazione e competitività in una vasta gamma di settori, tra cui l’istruzione, la sanità, la produzione e il commercio.

In termini di occupazione, i sistemi cloud-based creano nuovi posti di lavoro in settori come il cloud computing, l’analisi dei dati e l’intelligenza artificiale. Tuttavia, i sistemi cloud-based possono anche portare alla perdita di posti di lavoro in settori che non sono in grado di adattarsi alle nuove tecnologie.

In termini di economia, i sistemi cloud-based possono contribuire alla crescita economica creando nuovi posti di lavoro e aumentando l’efficienza delle imprese. Tuttavia, i sistemi cloud-based possono anche portare a una maggiore concentrazione del potere economico nelle mani dei grandi fornitori di servizi cloud.

Ecco alcuni esempi specifici di come i sistemi cloud-based stanno influenzando la società:

• Nell’istruzione, i sistemi cloud-based consentono agli studenti di accedere a risorse e contenuti didattici in modo flessibile e da qualsiasi luogo. Questo sta rivoluzionando il modo in cui le scuole insegnano e gli studenti imparano.
• Nella sanità, i sistemi cloud-based consentono ai medici di condividere dati e informazioni in modo sicuro e rapido. Questo sta migliorando la qualità dell’assistenza sanitaria e rendendola più accessibile.
• Nella produzione, i sistemi cloud-based consentono alle aziende di automatizzare i processi e migliorare l’efficienza. Questo sta portando a una riduzione dei costi e a un aumento della produttività.
• Nel commercio, i sistemi cloud-based consentono alle aziende di vendere i propri prodotti e servizi online in modo più efficiente. Questo sta portando a un aumento della concorrenza e a una maggiore scelta per i consumatori.

I sistemi distribuiti di oggi

I sistemi distribuiti di oggi sono sistemi complessi e sofisticati che combinano le caratteristiche dei sistemi precedenti. Sono caratterizzati da una forte integrazione tra le diverse componenti, una maggiore scalabilità e disponibilità, e una maggiore attenzione alla sicurezza.

Forte integrazione tra le diverse componenti

I sistemi distribuiti di oggi sono caratterizzati da una forte integrazione tra le diverse componenti. Ciò significa che le diverse parti del sistema sono in grado di comunicare e collaborare in modo efficiente. Questo è reso possibile da tecnologie come i protocolli di rete, i servizi di messaggistica e i sistemi di gestione dei dati.

Maggiore scalabilità e disponibilità

I sistemi distribuiti di oggi sono progettati per essere scalabili e disponibili. Ciò significa che possono essere ampliati o ridotti in modo semplice per soddisfare le esigenze crescenti o mutevoli. Inoltre, sono in grado di continuare a funzionare anche in caso di guasti o attacchi.

Maggiore attenzione alla sicurezza

I sistemi distribuiti di oggi sono sempre più soggetti a minacce di sicurezza. Per questo motivo, i sistemi distribuiti di oggi sono progettati con una maggiore attenzione alla sicurezza. Ciò include l’utilizzo di tecnologie come l’autenticazione, la crittografia e l’analisi dei dati per proteggere i dati e le risorse.

Ecco alcuni esempi di sistemi distribuiti di oggi:

• I sistemi di e-commerce, che consentono agli utenti di acquistare prodotti e servizi online da aziende in tutto il mondo.
• I sistemi di logistica, che gestiscono il trasporto e la consegna di prodotti e servizi.
• I sistemi di sanità, che consentono ai medici di condividere dati e informazioni sui pazienti.
• I sistemi di produzione, che automatizzano i processi produttivi.
• I sistemi di intelligenza artificiale, che raccolgono e analizzano dati per prendere decisioni.

Questi sistemi sono tutti esempi di sistemi distribuiti che combinano le caratteristiche dei sistemi precedenti con nuove tecnologie e innovazioni. Queste innovazioni hanno reso i sistemi distribuiti più potenti, efficienti e affidabili, consentendo loro di svolgere un ruolo sempre più importante nella nostra società.

Motivazioni

La principale spinta all’evoluzione dei sistemi distribuiti è stata la crescente complessità dei sistemi informatici. I sistemi centralizzati non erano in grado di soddisfare le esigenze di prestazioni, scalabilità e disponibilità di applicazioni sempre più complesse. I sistemi distribuiti hanno permesso di superare questi limiti, consentendo di distribuire le risorse di elaborazione e storage su più nodi, e di migliorare l’efficienza e l’affidabilità dei sistemi informatici.

Altre ragioni dell’evoluzione dei sistemi distribuiti sono state:

• L’aumento della disponibilità di tecnologie di rete e di comunicazione, che ha reso possibile la connessione di più nodi in modo efficiente e affidabile.

• L’aumento della potenza di calcolo dei computer, che ha consentito di distribuire più facilmente le applicazioni su più nodi.

• La crescente necessità di condividere risorse e informazioni tra utenti e applicazioni, che ha reso i sistemi distribuiti più flessibili e scalabili.

  I sistemi distribuiti hanno avuto un impatto significativo sullo sviluppo dell’informatica, consentendo di realizzare applicazioni sempre più complesse e potenti. Sono diventati una parte essenziale della nostra vita quotidiana, e continueranno a evolversi in futuro per rispondere alle esigenze sempre più complesse della società.