Clase002

 Sistemas Distribuidos.

 Definiciones

 Desafíos en el diseño de sistemas

 Distribuidos

 Modelos Arquitectónicos

 Definición.
“Se define un sistema distribuido como aquel en el que los
componentes de hardware y software, localizados en
computadores unidos mediante una red, comunican y
coordinan sus acciones sólo mediante el paso de
mensajes”

 Definición.

Esta definición tiene las siguientes consecuencias:

 Concurrencia

 Inexistencia de un reloj global

 Fallos Independientes

 Desafíos.

 Heterogeneidad.

 Extensibilidad.

 Seguridad.

 Escalabilidad.

 Tolerancia a Fallas.

 Concurrencia.

 Desafíos: Heterogeneidad.

La heterogeneidad se aplica en los siguientes elementos:

 Redes.

 Hardware de computadores.

 Sistemas operativos.

 Lenguajes de programación.

 Implementaciones de diferentes

 desarrolladores

 Desafíos: Heterogeneidad.
Middleware: es el estrato de software que provee una
abstracción de programación, así como un
enmascaramiento de la heterogeneidad subyacente
de las redes, hardware, sistemas operativos y
lenguajes de programación. Eje: Corba, Java RMI

 Desafíos: Heterogeneidad.

Heterogeneidad y código móvil

 Código Móvil: código que puede enviarse desde un
computador a otro y ejecutarse en este último.

 El concepto de máquina virtual ofrece un modo de
crear código ejecutable sobre cualquier hardware

 Desafíos: Extensibilidad.

Es la característica que determina si el sistema
puede extenderse de varias maneras.

 Un sistema puede ser abierto o cerrado con
respecto a extensiones de hardware o de software.

 Para lograr la extensibilidad es imprescindible que
las interfaces clave sean publicadas.

 Desafíos: Extensibilidad.

 Los Sistemas Distribuidos Abiertos pueden
extenderse a nivel de hardware mediante la
inclusión de computadoras a la red y a nivel de
software por la introducción de nuevos servicios y la
re implementación de los Antiguos.

 Otro beneficio de los sistemas abiertos es su
independencia de proveedores concretos.

 Desafíos: Seguridad.

La seguridad tiene tres componentes:

 Confidencialidad: protección contra individuos no
autorizados

 Integridad: protección contra la alteración o
corrupción

 Disponibilidad: protección contra la interferencia
que impide el acceso a los recursos

 Desafíos: Seguridad.

Existen dos desafíos que no han sido resueltos en su
totalidad:

 Ataques de denegación de servicio.

 Seguridad del código móvil

 Desafíos: Escalabilidad.

Se dice que un sistema es escalable si conserva su
efectividad cuando ocurre un incremento significativo
en el número de recursos y en el número de usuarios.

El diseño de Sistemas Distribuidos escalables presenta
los siguientes retos:

 Control de costo de los recursos físicos: para que
un sistema con n usuarios sea escalable, la cantidad
de recursos físicos necesarios para soportarlo.

 Desafíos: Escalabilidad.

 Controlar la degradación del rendimiento:

Eje: Los algoritmos que emplean estructuras
jerárquicas se comportan mejor frente al
crecimiento de la escala, que los algoritmos
que emplean estructuras lineales.

 Evitar cuellos de botella: los algoritmos deberían
ser descentralizados

 Desafíos: Tratamiento de Fallos.

 Detección de fallos:

Ejem. Se pueden utilizar sumas de comprobación
(checksums) para detectar datos corruptos en un
mensaje.

 Enmarascamiento de fallos:

Ejem. Los mensajes pueden retransmitirse


Replicar los datos


 Desafíos: Tratamiento de Fallos.
Tolerancia de fallos: los programas clientes de
los servicios pueden diseñarse para tolerar ciertos
fallos.

Recuperación de fallos: implica el diseño de
software en el que, tras una caída del servidor, el
estado de los datos puede reponerse o retractarse
(rollback) a una situación anterior.

Redundancia: emplear componentes
redundantes

 Desafíos: Concurrencia.

Existe la posibilidad de acceso concurrente a
un mismo recurso.La concurrencia en los servidores
se puede lograr a través de threads.

 Cada objeto que represente un recurso compartido
 debe responzabilizarse de garantizar que opera

 correctamente en un entorno concurrente.

 Para que un objeto sea seguro en un entorno
concurrente, sus operaciones deben sincronizarse
de forma que sus datos permanezcan consistentes.

 Desafíos: Transparencia.

Transparencia de acceso: permite acceder a
los recursos locales y remotos empleando
operaciones idénticas.

Transparencia de ubicación: permite acceder
a los recursos sin conocer su localización.

Transparencia de concurrencia: permite que
varios procesos operen concurrentemente sobre
recursos compartidos sin interferencia mutua.

 Desafíos: Transparencia.

 Transparencia de replicación: permite replicar los
 recursos sin que los usuarios y los programadores

 necesiten su conocimiento.

 Transparencia frente a fallos: permite ocultar
 fallos.

 Transparencia de movilidad: permite la
 reubicación de recursos y clientes en un sistema sin

 afectar la operación de los usuarios y los programas.


Transparencia de rendimiento: permite
reconfigurar el sistema para mejorar el desempeño
según varíe su carga.

 Transparencia al escalado: permite al sistema y a
las aplicaciones expandirse en tamaño sin cambiar la
estructura del sistema o los algoritmos de aplicación.

 Modelos Arquitectonicos.

Modelo Arquitectónico de un Sistemas Distribuidos:

trata sobre la colocación de sus partes y las relaciones
entre ellas.

Ejem: modelo cliente-servidor y el modelo de procesos
de “igual a igual” (peer-to-peer)

Diferentes modelos arquitectónicos:

Capas de Software
Arquitecturas de Sistema
Interfaces y Objetos

 Capas de Software.

El término arquitectura de software se refería
inicialmente a la estructuración del software como
capas en un único computador.

Más recientemente las capas son uno o varios
procesos, localizados en el mismo o diferentes
computadores, que ofrecen y solicitan servicios.


 Plataforma:

estas capas más bajas
proporcionan servicio a las
superiores y su implementación
es dependiente de cada
computador.

 Arquitecturas de Sistema

 Modelo Cliente-Servidor.

 Servicios proporcionados por múltiples.

 Servidores.

 Servidores proxy y caches.

 Procesos peer-to-peer.

 Desafíos: Transparencia.

 El servidor puede o no estar en la misma máquina del
cliente

 Tanto servidores como clientes pueden ser iterativos
o concurrentes

 Servicios proporcionados por
múltiples servidores.

 Los servidores pueden dividir el conjunto de objetos en los
que está basado el servicio y distribuírselos entre ellos
mismos.

 Pueden mantener réplicas de los objetos en cada máquina.

 Servidores Proxy y Caches

 Un cache es un almacén de objetos de datos utilizados
recientemente.

 Los caches pueden estar ubicados en los clientes o en un
servidor Proxy que se puede compartir desde varios
clientes.

 El propósito de los servidores proxy es incrementar la
disponibilidad y las prestaciones del servicio, reduciendo
la carga en las redes de área Amplia y en los servidores
WEB.

 Modelos arquitectónicos
 Todos los procesos desempeñan
tareas semejantes,
interactuando
cooperativamente como iguales
para realizar una actividad
distribuida o cómputo sin
distinción entre clientes y
Servidores.

 Los procesos pares mantienen
la consistencia de los recursos
y sincroniza las acciones a
nivel de aplicación.

 Interfaces y Objetos

 Una interfaz de un proceso es la especificación del
conjunto de funciones que se pueden invocar sobre él.

 En lenguajes orientados a objetos, los procesos
distribuidos pueden ser construidos de una forma más
orientada al objeto. Las referencias a estos objetos se
pasan a otros procesos para que se pueda acceder a sus
métodos de forma remota. Esta es la aproximación
adoptada por CORBA y Java RMI.

 Otros Modelos Arquitectónicos

 Código Móvil

 Agente Móvil: es un programa que se traslada en la
red, de un computador a otro, realizando una tarea para
alguien. Eje. Recolecta información.

 Computadores en red: se descarga desde un servidor
remoto el soap y cualquier software de aplicación
necesario.

 Otros Modelos Arquitectónicos

Clientes Ligeros:

en el cliente sólo se ejecuta una interfaz basada en ventanas,
mientras que la aplicación si se ejecuta en un servidor remoto,
usualmente muy potente (multiprocesador, clúster, etc.)

 Requisitos para el diseño de
Arquitecturas Distribuidas

Rendimiento

 Capacidad de respuesta: para obtener buenos tiempos de
respuesta los sistemas deben estar compuestos por pocas
capas de software y la cantidad de datos transferida debe
ser pequeña (eje. Uso de proxys y caches)

 Productividad: trabajos/unidad de tiempo

 Balance de cargas: applets, varios servidores o
computadores para alojar un único servicio.

Arquitecturas Distribuidas.

Calidad de Servicio

 Algunas aplicaciones mantienen datos críticos en el
tiempo, flujos de datos que precisam ser processados o
transferidos de un proceso a otro a una tasa prefijada.

 QoS es la capacidad de los sistemas para satisfacer
dichos límites.

Calidad de Servicio

 El satisfacer tales exigencias depende de la disponibilidad
de los recursos en los instantes adecuados.

 Cada recurso crítico debe reservarse para las aplicaciones
que requieren QoS. Los administradores de los recursos
deben proporcionar la garantía. Las solicitudes de reserva
que no se puedan cumplir se rechazan.


Aspectos de Fiabilidad (que el sistema funcione correctamente)

 Correctud.

 Tolerancia de fallos

 Seguridad.

 Confidencialidad.

 Integridad.

 Disponibilidad.


Tolerancia a Fallos: las aplicaciones estables deben
continuar funcionando correctamente en presencia
de fallos de hw, sw y redes.

 Se logra con redundancia

 Para hacer fiable un protocolo de comunicación
se emplean otras técnicas.

Eje. Retransmitir el mensaje.


Seguridad: necesidad de ubicar datos y otros recursos
sensibles sólo en aquellos computadores equipados de
un modo eficaz contra el ataque.

 Modelos Fundamentales

 Modelo de Interacción: Trata sobre el rendimiento y
sobre la dificultad de poner límites temporales en un
sistema distribuido

 Modelo de Fallos: intenta dar una especificación
precisa de los fallos que se pueden producir en
procesos y en canales de comunicación.

 Modelo de seguridad: posibles amenazas para los
procesos y canales de comunicación

 Modelos Fundamentales

 Trata sobre el rendimiento y sobre la dificultad de
poner límites temporales en un sistema distribuido.

El cómputo ocurre en procesos. Los procesos
interactúan a través del paso de mensajes.

En la comunicación hay retrasos. El modelo estudia
como afectan estos retrasos la coordinación de los
procesos.

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