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História dos Sistemas - Por que estamos fazendo desse jeito
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História dos Sistemas - Por que estamos fazendo desse jeito

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Com fatos do passado e presente ajudar novos profissionais entender como as tecnologias estão ajudando no desenvolvimento web atual.

Com fatos do passado e presente ajudar novos profissionais entender como as tecnologias estão ajudando no desenvolvimento web atual.

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  • Transcript

    • 1. História dos SistemasPorque estamos fazendo desse jeitosob uma perspectiva da web moderna lorieri@ google mail dot com
    • 2. Agenda Rapidamente pelo PASSADO
    • 3. Agenda Rapidamente pelo PASSADO Lentamente do PRESENTE
    • 4. Agenda Rapidamente pelo PASSADO Lentamente do PRESENTE Olhadinha no FUTURO
    • 5. Objetivos •  Desenvolvimento Web não é tão fácil como era alguns anos atrás •  Com fatos do presente do passado, ajudar novos profissionais •  Mostrar como velhas tecnologias foram reempacotadas para ajudar na Web •  Ficar rico e famoso, e vocês acharem que eu sou inteligente
    • 6. Quem eu NÃO Sou- não sou programador- não sou cientista- não sou professor de português- não sou historiadorSou apenas um “velho” sysadmin - "Surge” = "se tornou popular” = "agora é hora de falar" - "Hacker" aqui é o Cracker, o malvado - A sequência dos fatos não são precisas - Termos começam em português depois mudam para inglês
    • 7. Quem eu NÃO Sou- não sou programador- não sou cientista- não sou professor de português- não sou historiadorSou apenas um “velho” sysadmin - "Surge” = "se tornou popular” = "agora é hora de falar" - "Hacker" aqui é o Cracker, o malvado - A sequência dos fatos não são precisas - Termos começam em português depois mudam para inglês
    • 8. Quem eu NÃO Sou- não sou programador- não sou cientista- não sou professor de português- não sou historiadorSou apenas um “velho” sysadmin - "Surge” = "se tornou popular” = "agora é hora de falar" - "Hacker" aqui é o Cracker, o malvado - A sequência dos fatos não são precisas - Termos começam em português depois mudam para inglês
    • 9. 1 - Começo, primeiro computador elétrico •  ... para propósitos gerais •  CPU fraco / pouca memória •  sem disco •  somente linguagem de máquina •  somente cientistas •  muito caro, para poucos: governos, e instituições •  feito em laboratórios •  bugs de verdade •  Sem rede
    • 10. 1 - Começo, primeiro computador elétrico •  ... para propósitos gerais •  CPU fraco / pouca memória •  sem disco •  somente linguagem de máquina •  somente cientistas •  muito caro, para poucos: governos, e instituições •  feito em laboratórios •  bugs de verdade •  Sem rede
    • 11. 2 – Era Comercial, computadores corporativos •  Empresas: Menos CPU e mais armazenamento •  Tecnologia de 1795: cartões perfurados para entrada de dados, armazenamento e processamento •  Tempo de CPU caro, programadores sem acesso aos computadores •  Programação em lote •  mais simplicidade, mais mão de obra •  fornecedores comerciais, preços menores •  Surge o LEO, o primeiro computador corporativo
    • 12. Primeira "modinha”Batch: performance, aproveitando ao máximo o tempo de uso do CPU vsMultiprogramação: poposta de dividir o tempo de CPU para aumentar a produtividade dos programadores
    • 13. Empresas e CiênciaProcessamento de Dados Cálculos
    • 14. 3 - Interpretadores •  Abstração = produtividade •  Surgimento de fitas magnéticas •  Começo da abstração de hardware (System Calls) •  Primórdios dos “frameworks” •  Mais estudantes •  Passos para executar um programa: 1 - Carrega o programa interpretador dos cartões para a fita 2 - Carrega o seu programa dos cartões para fita 3 - Carrega os dados dos cartões para a fita 4 - Fita é carregada em outro computador com o sistema básico 5 - Executa os programas e salva o resultado em outra fita 6 - Em outro computador com impressora, resultados são impressos
    • 15. from Tanenbaums bookfrom Tanenbaums book
    • 16. 4 - Circuito Integrado •  Começo da Lei de Moore •  Tudo mais rápido/poderoso porém menor •  Mais fácil de fabricar = menor preço •  Popularização
    • 17. E o que fazer com tanto poder ?
    • 18. E o que fazer com tanto poder ?- Hora da Multiprogramação !
    • 19. E o que fazer com tanto poder ?- Hora da Multiprogramação !
    • 20. 5 - Multi-programação •  "THE Multiprogramming System", SO muti-tarefa •  time-sharing •  separou a memória e inventou os bugs! •  separou o sistema em níveis de execução e inventou os...
    • 21. System Levels +Access Control +Bugs +Complexity=HACKERS !!!
    • 22. 5 - Multi-programação •  "THE Multiprogramming System", SO muti-tarefa •  time-sharing •  separou a memória e inventou os bugs! •  separou o sistema em níveis de execução e inventou os hackers •  introduziu a paginação de memória •  Surge o sistema de arquivos: abstração de pedaços de memória persistentes •  Surge a comunicação inter-processos (IPC) •  Manipulação de erros amadurecem
    • 23. 6 - Redes •  Multi-programming necessitava de multi terminais •  Popularização entre universidades •  Mais estudantes •  Trouxe mais criatividade e colaboração •  Mais Bugs •  Mais Hackers
    • 24. 6 - Redes •  Multi-programming necessitava de multi terminais •  Popularização entre universidades •  Mais estudantes •  Trouxe mais criatividade e colaboração •  Mais Bugs •  Mais Hackers
    • 25. 7 - Mainframes•  Big Iron•  Grande quantidade de dados•  Tempo=dinheiro, hardware tolerante a falhas•  Redes lentas contribuem para centralização•  Custos centralizados de manutenção•  Começo da Virtualização•  Surgem os hypervisors•  Mão de obra super especializada
    • 26. 8 - PC, computadores pessoais •  Terminais cresceram •  Ideais para necessidades básicas •  Jogos ! •  Podiam ser usados como terminal •  Sem time-sharing, sem multi-tasking •  Surge o DBM, chave-valor para persistir configurações, ranking dos jogos, etc. •  Surge o SO popular e barato: Microsoft
    • 27. 8 - PC, computadores pessoais •  Terminais cresceram •  Ideais para necessidades básicas •  Jogos ! •  Podiam ser usados como terminal •  Sem time-sharing, sem multi-tasking •  Surge o DBM, chave-valor para persistir configurações, ranking dos jogos, etc. •  Surge o SO popular e barato: Microsoft
    • 28. 9 - Um pouco de caos bugs+popularização -> solução de hardware para segurança MMU mapeia a memória para criar/traduzir endereços virtuais de memória de modo que os programas não consigam roubar espaços um dos outros A propósito... “computadores reduzem a duplicação de dados e economizam recursos” Tamanho da memória ainda uma fração do tamanho de armazenamento permanente
    • 29. 10 - Popularização •  Redes: mais e melhores •  Memoria e armazenamento maiores •  Mais bugs e mais hackers •  Conhecimento e mão de obra aumentaram •  Preços melhores !! •  Surge o banco de dados relacional (SQL) •  Surgem os softwares livres e de código fonte aberto
    • 30. 10 - Popularização •  Redes: mais e melhores •  Memoria e armazenamento maiores •  Mais bugs e mais hackers •  Conhecimento e mão de obra aumentaram •  Preços melhores !! •  Surge o banco de dados relacional (SQL) •  Surgem os softwares livres e de código fonte aberto
    • 31. 11 - Era Cliente/Servidor (era da latência) •  Máquinas pequenas com poder suficiente centralizar tarefas •  Parte do processamento nos terminais •  Mainframes começaram a desaparecer •  Surge o roteador: INTERNET virou realidade! •  Pequenos websites estáticos •  Máquinas mais simples = mais fornecedores •  Internet = fácil acesso ao conhecimento •  Mão de obra ficou mais cara que o tempo de CPU = mais foco em produtividade
    • 32. EmpresasMainframes Client/Server
    • 33. 12 - Conteúdo dinâmico na Web•  Shopping !! e Grana !!•  Apache inventa os Virtual Hosts: Um computador = diversos sites•  Surge o PHP: programação simples para internet Estilo Abre-roda-morre*milhões = Alta escalabilidade•  Surge o RPC•  Conceito do MMU para virtualizar Ips (Ip Masq) 1 IP = diversos computadores conectados•  muita mão de obra criando milhões de pequenos e simples sistemas web•  Mais bugs, mais hackers
    • 34. Shopping = Dinheiro Tempo é Dinheiro Tempo = Alta DisponibilidadeShopping = Experiência do Usuário
    • 35. Pessoas começaram aescrever as respostasem cima dos e-mails
    • 36. 13 - Caos Físico •  Morte da Lei de Moore •  Necessidade de mais inovações no software •  Discos maiores, porém ainda lentos •  Memórias melhores e mais baratas! •  Nomes sofisticados e estranhos •  Engenheiro •  Arquiteto •  "Operador" foi substituído por "System Administrator" •  “Governança em TI” •  Lei de Moore virou um Objetivo
    • 37. 14 - Paralelismo se tornou crucial •  Única saída •  Multi, multi, multi... (CPU, core, thread) •  Real multi-tasking !!! (Multi-tarefa real) •  Muitos, muitos, muitos bugs •  Memória pra todo lado como buffers e caches: CPU, FileSystem, HD, Controladoras... •  Lei de Amdahl: "...se 95% do programa pode ser paralelizado, o aumento teórico de performance máximo atingido usando paralelismo será de 20x... não importa quantos processadores serão usados."
    • 38. ... e depois de tanto tempo, o Windows aprendeu comousar os níveis de execução, a memória virtual e conseguiudiminuir os travamentos do sistema :)
    • 39. 15 - Virtualização •  Multiprocessamento trouxe Virtualização para máquinas simples •  Consolidação de sistemas •  Fácil de rodar testes e POCs •  Facilidade de criar ambientes de contingência •  Porém a velocidade de acesso a disco que já era lenta...
    • 40. EmpresasMainframes Client/Server
    • 41. EmpresasMainframes Client/Server
    • 42. Mainframes trabalham com paralelismo, caches dehardware, virtualização, multi-core e multi-cpus há 50 anos, pelos menos motivos. (porém com latência menor)
    • 43. 16 - Situação atual •  Dados aumentando absurdamente •  mídias sociais, UGC (User generated content) •  Porém sem Lei de Moore •  Storage e banda crescendo, mas latência não diminui •  Significando: BD central é o gargalo e atual vilão Banda = tamanho total de operações em um espaço de tempo Latência = tempo mínimo de uma operação •  BD = ~ milhares de pequenas operações de I/O por segundo •  Operações que não deveriam ser colocadas em caches e buffers
    • 44. Banda Latência
    • 45. 17 - Como os softwares podem ajudar? •  Separando os acessos a disco? •  Ajustando tudo na memória? •  Quebrando a lei de não duplicar dados para evitar acessos a disco ? •  Fizemos tudo isso: máquinas baratas + rede (Federate) •  Estilo PHP precisou ser otimizado •  sem fácil/barato shared memory •  sem fácil/barato IPC •  sem fácil/barato controle de “lock”, mutex •  Mais componentes no backend •  Hoje me dia é fácil ter um loadbalancer •  Lembra do IPC e RPC ? Evoluíram para ser a API •  Use massivo de SOAP e REST
    • 46. 18 - Acessos mais lentos (I/O) •  Recursos fora das máquinas •  Caches foras das máquinas •  Buffers e RPCs cresceram, mas overheads trouxeram Filas e Message Brokers •  Respostas mais lentas -> abordagens Assíncronas •  Lembra do DBM ? Ganhou rede e tornou-se Sistemas NoSql •  Lembra do MMU ? Teve um neto: Distributed hash table (partitioning) •  Acesso a dados mais complicados: CAP (Escolher 2 entre 3: consistência, disponibilidade e distribuição) •  Manipulação de erro mais importante que nunca
    • 47. 1 ns = .000000001 segundo http://www.cs.cornell.edu/projects/ladis2009/talks/dean-keynote-ladis2009.pdf
    • 48. 1 ns = .000000001 segundo pior para multi-cpu ou virtual machines http://www.cs.cornell.edu/projects/ladis2009/talks/dean-keynote-ladis2009.pdf
    • 49. 1 ns = .000000001 segundo pior para multi-cpu ou virtual machinesquantos pedaços de hardware pode falhar entre EUA e Europa? http://www.cs.cornell.edu/projects/ladis2009/talks/dean-keynote-ladis2009.pdf
    • 50. 19 - Muito mais desafios •  Maior complexidade = mais falhas -> tolerância a falhas •  Complexidade requer maior abstração -> mar de Frameworks •  Lembra do níveis de execução de sistema ? Também saíram do computador e viraram ambientes: •  Development Env •  Testing Env •  Staging Env •  Production Env •  rollbacks não são mais triviais •  muitas tecnologias e linguagens misturadas •  Para reduzir incidentes: •  automação •  processos de controle •  processos de deploy •  Um grande problema: controle de acesso agora é mundial
    • 51. Ter mais ambientes antes do ambiente de produção não é burocracia, É liberdade
    • 52. 20 - e os SSD ? •  No começo eram bugados e tinham tempo de vida curto •  Foram bem vindos, porém o desenvolvimento para web estava chato •  Novos desafios são muito legais •  Se juntaram a festa •  Ainda são muito caros •  Estão sendo usados como grandes buffers e caches, mais rápidos que acesso a disco porém mais lentos que a memória
    • 53. 21 - *aaS Era aaS = As a Service, “vendido como serviço” •  Conceito do Mainframe evoluiu para a nuvem •  Pay-per-use, assim como eletricidade e telefonia •  Serviço aaS → “me dê somente um login e senha para usar” •  Hardware aaS: •  Lembra dos system calls ? Tornou-se "cloud call” •  Redução de desperdícios •  Sem plano de capacidade para picos •  Software (ou Platform) aaS •  Deploys tornando-se commodity
    • 54. 22 - Nova ordem mundial •  Updates constantes, inclusive para OS •  Github •  API que mudam toda hora •  Sistemas complexos e distribuídos agora na web (Erlang, Nginx, NodeJS) •  Linguagens funcionais na web (stateless, de fácil distribuição) •  Browser para gravar, processar e cachear, e agora para guardar •  RPC direto no browser (JSON) •  Serem humanos se comunicando em IPC (Twitter) •  Diversos Dispositivos •  Ao contrário dos tempos dos Mainframes, os dados são maiores do que um único computador sequer imagina em processar •  Map-reduce para todos esses dados
    • 55. Troca de mensagens e programação orientada a eventos é exatamente o que o kernel vem fazendo por 40 anos
    • 56. Y U NOPARALLELIZE EASILY !?!?!?!
    • 57. 23 - Por que web devs não paralelizam ?"Entretanto, novas tecnologias são sempre difíceis de usar no começo, mas tornam-se invariavelmente Is Parallel Programming Hard, And, mais simples com o passar do tempo. Por exemplo, If So,What Can You Do About It? .... dirigir um carro era para poucos, ... agora é Edited by:comum. .... Paul E. McKenney(1) carros ficaram mais baratos e mais fáceis de Linux Technology Centerpossuir, dando mais oportunidade para mais IBM Beaverton pessoas aprender, e paulmck@linux.vnet.ibm.com(2) carros tornaram-se mais simples de operar, .... January 2, 2011 inclusão de diversas melhorias vinda de outrastecnologias.”http://kernel.org/pub/linux/kernel/people/paulmck/perfbook/perfbook.2011.01.02a.pdfSignifica: Empresas! Porque empresas precisam de produtividade e baixos riscos, então as coisas acontecem mais devagar
    • 58. 24 - Aceitação de novas tecnologias E se trocássemos todos os carros por algum outro tipo de veículo ? Douglas Crockford thoughts (http://yuiblog.com/crockford/) "As pessoas que deveriam ser as primeiras a reconhecer o valor de uma inovação são geralmente as últimas." E ele está falando de desenvolvedores Quando fábricas de chip estavam mudando para 16bits a Intel lançou um chip revolucionário que foi um fiasco, conseguiu sobreviver porque voltou atrás e criou um chip 16bits compatível com o antigo de 8bits e conquistou o mercado que não queria grandes mudanças, e vem fazendo isso até hoje "Estamos em um grande momento para ser um programador, temos diversas escolhas, e precisamos ser espertos fazendo essas escolhas se sermos abertos a aceitar novas idéias porque existes muitas idéias por aí, não devemos rejeitá-las somente porque não são familiares ou não vemos nenhum necessidade pra elas”
    • 59. 25 - Manutenção-”ability” Não podemos mudar somente nosso carro Em empresas, não basta somente aceitação, mas todas adaptações necessárias •  Ferramentas •  Bibliotecas suficientes •  Integração com os processos existentes •  Integração com automações (de testes e segurança também) •  Colaboração de colegas dispostos e querendo aprender •  Comunidade que dê suporte •  Ótima utilização de recursos, inclusive pessoais
    • 60. "You are not Google, Amazon or Facebook” -Ivan Ribeiro, na apresentação "You shall Not Get Excited” falando sobre a jornada de 2-3 anos para usar Erlang em produçãohttp://www.slideshare.net/x697272/you-shall-not-get-excited-5851097
    • 61. 26 - Novas Linguagens Para quebrar o tradicional "LAMP” e trazer outras tecnologias para a Web Mas as vezes... exageram Exemplo: as 4 linguagens mais populares são: C, Java, Php, JavaScript, todas baseadas na mesma sintaxe Geralmente mudanças são justificadas por novas abordagens e novas tecnologias. As vezes não mudam nada, só perdem produtividade
    • 62. 26 - Novas Linguagens Para quebrar o tradicional "LAMP” e trazer outras tecnologias para a Web Mas as vezes... exageram Exemplo: as 4 linguagens mais populares são: C, Java, Php, JavaScript, todas baseadas na mesma sintaxe Geralmente mudanças são justificadas por novas abordagens e novas tecnologias. As vezes não mudam nada, só perdem produtividade
    • 63. 27 - ORM, agora não •  Abstrações requerem poder •  POO na web, só 40 anos depois •  Templatização, só quando ficou fácil escalar o PHP •  SQL não é só abstração, é também paralelização •  Bancos de dados modernos já possuem ótimo cache interno e um ótimo otimizador de queries •  Vai contra nosso atual problema: dados •  Tempo de “cortar”, não podemos pagar por overheads •  Aceitação de NoSql imediata: necessidade imediata •  Um problema que não é hora de fingir que não existe •  Sistemas web são compostos por poucas queries •  Poucas queries são fáceis de empacotar dentro de funções, utilizando sistemas especializados de caches "… frequentemente suposições inseridas na interface se tornam equívocos” http://research.microsoft.com/en-us/um/people/blampson/33-Hints/Acrobat.pdf 9th ACM Symposium on Operating Systems Principles, Oct. 1983
    • 64. Matt Yonkovit - at Percona Live NYC 2011http://www.percona.com/files/presentations/percona-live/nyc-2011/PerconaLiveNYC2011-How-MySQL-and-NoSQL-Coexist.pdf
    • 65. Matt Yonkovit - at Percona Live NYC 2011http://www.percona.com/files/presentations/percona-live/nyc-2011/PerconaLiveNYC2011-How-MySQL-and-NoSQL-Coexist.pdf
    • 66. 28 - E a ciência? •  Últimas palavras em computação científica: •  GPU: Graphic CPU, nasceu paralela e distribuída •  FPGA: Trazendo o software mais próximo do hardware •  GRID: Rede Internacional e Compartilhada http://www.opensciencegrid.org/ 3 coisas que você pode ter em casa!
    • 67. 29 - Futuro ? Pare de pensar serial e sequencial "Compute Local, Act Global. Otherwise the Overhead will kill you” - Carlos Bueno, um amigo Juntar disco e memória e montar sistemas que não precisam de boot Nunca houveram tantos dados para serem usados, especialmente de livre acesso, tornando pesquisas com grafos muito mais interessantes 2012 - Fim do mundo ? Se não: Para de fazer “brute force” usando computação quântica From GWANs website
    • 68. 29 - Futuro ? Pare de pensar serial e sequencial "Compute Local, Act Global. Otherwise the Overhead will kill you” - Carlos Bueno, um amigo Juntar disco e memória e montar sistemas que não precisam de boot Nunca houveram tantos dados para serem usados, especialmente de livre acesso, tornando pesquisas com grafos muito mais interessantes 2012 - Fim do mundo ? Se não: Para de fazer “brute force” usando computação quântica From GWANs website
    • 69. "A new vogue for the now generation A new profit in the same old game We got new thoughts, new ideas its all so groovyIts just a shame that we all seen the same old movies " The Saints - Private Affairs References: Tanenbaums "novels", EWD manuscripts, Wikipedia, Googles image search, My and my friends experiences.

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