Sistemas-Distribuidos concepto propiedades
- 1. Sistemas Distribuidos Conceptos Básicos Propiedades Ing.Mag. Carlos Riveros
- 2. Introducción • Los SD suponen un paso más a la evolución de los sistemas informáticos • Lo anterior se debe a las necesidades actuales que las aplicaciones plantean y a la tecnología que lo hace posible • “Recurso” en adelante se entenderá como cualquier dispositivo o servicio, hardware, software, susceptible de ser compartido
- 3. Un poco de historia • Sistema de lotes: ▫ Primeros sistemas operativos ▫ Permitían procesar en diferido y secuencialmente datos en tarjetas perforadas • Sistemas centralizados de tiempo compartido: ▫ Incrementar la eficiencia en el uso del CPU, disminuyendo los tiempos de respuesta de los usuarios ▫ Los recursos están centralizados y se accede al sistema mediante terminales
- 4. Tipo de sistemas… • Sistemas de teleproceso: ▫ La diferencia al anterior es que las terminales (sistemas personales) son remotos y acceden a un sistema central utilizando una infraestructura de red y un protocolo de comunicación ▫ Ejemplos: sistemas de reservas y transacciones bancarias
- 5. Tipo de sistemas… • Sistemas Personales: ▫ Sistema dedicado para un único usuario ▫ Costo reducido en hardware ▫ S.O monousuario, posteriormente sistemas multiusuario y diseñados para tiempos compartidos (UNIX, Windows NT) ▫ De PC’s a dispositivos móviles
- 6. Tipo de sistemas… • Sistemas en red: ▫ Terminales hacia sistemas autónomos ▫ La computadora central desaparece ▫ Conjunto de computadoras conectadas entre sí utilizando una infraestructura de red ▫ Una máquina como servidor, los clientes acceden a un recurso remoto mediante solicitud a un servidor ▫ El desarrollo de protocolos (TPC/IP) ha permitido interconectar las máquinas independientemente de las características de los S.O (interoperatividad)
- 7. Tipo de sistemas… • Sistema distribuido: ▫ Los recursos de diferentes máquinas en red se integran de forma que desaparece la dualidad local/remoto ▫ Diferencia fundamental: la ubicación del recurso es transparente a las aplicaciones y usuarios ▫ El usuario accede a los recursos del sistema distribuido a través de una interfaz gráfica de usuario desde un terminal, despreocupándose de su localización.
- 8. Definición de SD • Tanenbaum “El usuario accede a los recursos del sistema distribuido a través de una interfaz gráfica de usuario desde un terminal, despreocupándose de su localización”.
- 9. Entendiendo la definición… • 1 Conjunto de computadoras • 2 Interconectados • 3 que comparten un estado (característica privativa de los SD) • 4 ofreciendo una visión de estado único (siendo consecuencia un sistema único) que muestra los recursos de manera homogénea, ocultando su distribución
- 10. Objetivo primordial de los SD • Compartir recursos fácil y eficientemente entre múltiples usuarios
- 11. Características de los SD
- 12. Transparencia Un SD que cumpla con las siguientes propiedades conseguirá la transparencia: • Compartimiento de recursos • Sistema Abierto • Tolerancia a Fallos • Escalabilidad • Seguridad
- 13. Transparencia… • De identificación: ▫ Los espacios de nombres de los recursos son independientes de la topología de la red y de la propia distribución de los recursos. • De la ubicación física de los recursos: ▫ Ni los usuarios ni las aplicaciones conocen en qué nodo reside el recurso accedido, o si éste es local o remoto. ▫ los recursos pueden migrar entre nodos sin que las aplicaciones se vean afectadas
- 14. Transparencia… • De replicación: ▫ Ni los usuarios ni las aplicaciones conocen cuántas unidades hay de cada recurso, ni si se añaden o eliminan copias del recurso • De paralelismo: ▫ Una aplicación puede ejecutarse en paralelo, sin que la aplicación tenga que especificarlo, y sin consecuencias sobre la ejecución, salvo por cuestiones de rendimiento
- 15. Transparencia… • De compartición: ▫ El que un recurso compartido intente ser accedido simultáneamente desde varias aplicaciones no tiene efectos sobre la ejecución de la aplicación. • De rendimiento: ▫ Inevitablemente, implementar las propiedades de los sistemas distribuidos será a costa de una pérdida de rendimiento ▫ Se deben buscar soluciones de compromiso
- 16. Escalabilidad • Escalable: ▫ Conserva su efectividad frente al incremento de recursos y clientes • El sistema debe ser capaz de admitir más recursos y clientes sin cambiar su modelo • “Capacidad del sistema para crecer sin aumentar su complejidad ni disminuir su rendimiento” • Uno de los objetivos del diseño de un sistema distribuido es extender la escalabilidad a la integración de servicios
- 17. Escalabilidad… • Puntos importantes. ▫ Control de Costes de recursos Físicos y su desbordamiento (posibilidad de añadir más servidores en la cantidad (clientes)) • Control de pérdidas de prestaciones y evitación de cuellos de botella • Técnicas: ▫ Replicación ▫ Caché ▫ Múltiples servidores ▫ Buen esquema de nominación y encaminamiento
- 18. Fiabilidad y Tolerancia a fallos • Capacidad para realizar correctamente y en todo momento las funciones para las que se ha diseñado. • La fiabilidad se concreta en dos aspectos: • Disponibilidad: ▫ Es la fracción de tiempo que el sistema está operativo. ▫ El principal parámetro para medir la disponibilidad es el tiempo medio entre fallos (MTBF), pero hay que considerar también el tiempo de reparación
- 19. Tolerancia a Fallos… • Aún con una alta disponibilidad, un fallo en un momento determinado puede tener consecuencias desastrosas • Expresa la capacidad del sistema para seguir operando correctamente ante el fallo de alguno de sus componentes, enmascarando el fallo al usuario o a la aplicación
- 20. Tolerancia a Fallos… • Implica detectar el fallo, y continuar el servicio, todo ello de forma transparente para la aplicación (transparencia de fallos) Un buen tratamiento de fallos, aumenta la disponibilidad del sistema
- 21. Consistencia • La distribución de recursos introduce importantes beneficios • Contribuye al incremento del rendimiento a través del paralelismo y promoviendo el acceso a copias locales del recurso • La replicación aumenta la disponibilidad, siendo la base para proporcionar tolerancia a fallos • El problema radica en la necesidad de mantener un estado global consistente en un sistema con varios componentes, cada uno de los cuales posee su propio estado local.
- 22. Consistencia… • El mantenimiento de una consistencia estricta requiere un fuerte soporte que implica gran carga de comunicación adicional entre los nodos del sistema • A veces es preferible relajar la consistencia para mantener el rendimiento en un nivel aceptable, de acuerdo a las necesidades de las aplicaciones
- 23. Consistencia… • Es una necesidad imperativa, sin ella, simplemente el sistema no funciona
- 24. Consistencia de Actualización • Se pierde cuando la escritura concurrente en datos compartidos no se realiza como una única acción atómica en exclusión mutua • El problema se evita utilizando transacciones ▫ Aseguran que las operaciones incluidas en la transacción o se realizan todas o no se ejecuta ninguna • Ver el siguiente ejemplo:
- 27. Consistencia de caché • Cuando un cliente accede a un recurso (fichero de datos) se pueden guardar copias de estos datos en una memoria local del cliente (caché) • Esto facilita su acceso en posteriores referencias, evitando transferir nuevos datos por la red
- 28. Consistencia de caché PROBLEMA Soluciones: Gestión de memoria en los S.O.D y en las arquitecturas de sistemas multiprocesadores
- 29. Consistencia de reloj • Muchos de los algoritmos utilizados en aplicaciones y programación de sistemas dependen de unas marcas de tiempo (timestamps), indicando el tiempo en que ha sucedido un evento • El problema estriba en que no resulta fácil mantener la misma hora física en todos los ordenadores o componentes de la red simultáneamente
- 31. Consistencia de Interfaz de usuario Las respuestas en los S.D también suelen ser lentas e irregulares como en los S.C (dependiendo de la carga del sistema centralizado o del tráfico en la red