Sistemas de Procesamiento Distribuido

Sistemas de Computación
SISTEMAS de PROCESAMIENTO DISTRIBUIDO
Si no existe multiplicidad de recursos asignados que
suministren servicios, no podrá existir distribución.
Referencias:
-
What is a “Distributed” data processing systems?
Philip H. Enslow, Jr.
en: revista IEEE Computer, Jan. 1978, pp 13-21
1. INTRODUCCIÓN
Que es lo distribuido?
-
hardware o lógica de procesamiento
datos
el procesamiento mismo
el control (Sistema Operativo)
Se estima que, teniendo distribuido al menos uno
de los componentes anteriores, estamos, entonces,
frente a un SISTEMA DE PROCESAMIENTO DE
DATOS DISTRIBUIDO.
Nuevas definiciones indican la adopción de los siguientes 5 criterios:
MULTIPLICIDAD de componentes de propósito general, incluyendo recursos lógicos y físicos, los
que pueden ser asignados a tareas específicas
sobre una base dinámica. No se requiere homogeneidad de los recursos.
DISTRIBUCIÓN FÍSICA de los componentes físicos
y lógicos del sistema, interactuando a través de
una red.
SISTEMA OPERATIVO DE ALTO NIVEL que unifique e integre el control de los componentes distribuidos. Cada procesador individual debe tener
su propio S.O. local y éste debe ser único.
TRANSPARENCIA DEL SISTEMA que permita
servicios solicitados sólo por el nombre. El servidor no debería ser identificado.
AUTONOMÍA COOPERATIVA caracterizando la
operación e interacción de los recursos lógicos y
físicos.
Estas características operativas y propiedades se
presentan en los sistemas en diferentes grados,
proporcionando algún tipo de beneficio.
Sin embargo, la combinación de todos los criterios
definirán un SISTEMA DE PROCESAMIENTO
DISTRIBUIDO.
2 MULTIPLICIDAD
1/2000
Es necesario que el sistema tenga la habilidad de
reconfigurarse dinámicamente en lapsos de tiempo
pequeños (Short-term).
Esta reconfiguración o reasignación de recursos
debe realizarse sin afectar la operación de aquellos
recursos no comprometidos directamente.
Para determinar que recursos son los que se deben
multiplicar debe considerarse los propósitos del
sistema.
-
propósito general
propósito especial (función fija)
control en línea
proceso de transacciones
donde, tal vez, algunos recursos estarán dedicados
(no reasignables).
Existirán muchas variaciones, desde el sistema con
sólo 1 recurso de cada tipo (donde el criterio de
multiplicidad no se puede aplicar) hasta el otro extremo, donde cada recurso cuenta con, al menos,
una réplica.
La disponibilidad de múltiples recursos y la capacidad de utilizarlos efectivamente son esenciales para
alcanzar los objetivos típicos de:
- alta disponibilidad
- confiabilidad del sistema
- degradación mínima
3 DISTRIBUCIÓN FÍSICA E
INTERCOMUNICACIÓN
Existen muchos aspectos a considerar para la definición de una red. El mas importante en nuestro
caso es la. transferencia de mensajes.
La transferencia de mensajes es un buen ejemplo
de cooperación entre dos recursos físicos. En este
caso, un protocolo dividido en dos componentes
(uno en cada recurso físico) deben cooperar para
tener éxito en la transferencia.
La unidad de transmisión es un mensaje y no una
señal, donde el receptor puede rechazar la aceptación de un mensaje (NOT READY, BUSY) en contraste con un sistema MASTER-SLAVE donde
existe autoridad para forzar al satélite a recibir el
mensaje.
Se requiere un alto grado de autonomía para contar
con una alta disponibilidad del sistema.
pág.: 1 de 3
Sistemas de Computación
La característica mas importante de un protocolo
(cooperativo en 2 partes) es que permite que cualquier recurso (físico o lógico), pueda aceptar o rechazar la recepción de un mensaje (a ser transferido) dependiendo de su propio conocimiento
acerca de su propio estado en ese momento.
El grado de enlace (binding) permanente deberá ser
minimizado y el sistema deberá evitar "caminos críticos" o "componentes críticos" como el "amarrar"
en forma permanente la única copia de un recurso.
Otras propiedades que caracterizan un S.O. de alto
nivel son:
-
Soportar un "ancho de banda" efectivo para la
transferencia entre procesadores, mayor que
una simple comunicación entre computadores.
-
Habilidad de un procesador para continuar operando y utilizar efectivamente sus recursos locales cuando se desconecte de la red.
La idea es integrar los componentes lógicos y físicos de un sistema de procesamiento de datos distribuidos en un todo funcional.
-
Facilidad de reconexión y reintegro al sistema
(red) sin afectar las operaciones en curso.
Para conseguir esa integración, se requiere la implementación de un sistema operativo de alto nivel.
5 TRANSPARENCIA DEL SISTEMA
La definición de una red, entonces, se basa en la
existencia de un protocolo de dos partes y no en
otras características como ser la longitud de los
enlaces.
4 UNIDAD DE OPERACIÓN DEL SISTEMA
Los procesadores existentes tendrán su S.O. individual, pero se requiere un conjunto de políticas
bien definidas para el gobierno de la operación del
sistema integrado.
El mecanismo deberá ser identificable desde cualquier S.O. individual o ser una extensión de las políticas locales.
El criterio de operación autónoma no puede ser
violado por lo que el control de los recursos no
puede depender de la jerarquía.
S.O. alto nivel ---- S.O. local
Los S.O. locales no requieren ser homogéneos.
--> variedad de interfaces
--> complicación del diseño (implementación)
Un sistema distribuido tiene muchas ubicaciones de
control (punto o instrucción o dirección instantánea)
como actividades de procesamiento. Esta multiplicidad, como los cambios dinámicos en la ubicación
del control permiten alcanzar los 5 criterios de la
definición.
Además, el enlace (binding) de las ubicaciones de
control o actividades de procesamiento, debe ser
minimizado.
El núcleo mínimo del S.O. de cada procesador deberá ser minimizado y la ubicación de control de
todo el sistema deberá ser dinámica durante el runtime.
1/2000
Si un sistema proporciona las capacidades descritas anteriormente, la interfaz presentada al usuario
debe ser la de UN SERVICIO al usuario y no lo
contrario.
El usuario debe ser interrogado para solicitar una
acción especificando lo que se debe hacer y no requerido para especificar que componente lógico o
físico debe proporcionar el servicio (o participar en
el).
Una característica importante debe ser la total
transparencia al usuario, a menos que éste desee
tener conocimiento o influir por alguna razón de
eficiencia muy especial.
Debería darse la posibilidad de desarrollar rutinas,
programas y manejar bases de datos tal como si lo
estuviera haciendo en un único equipo centralizado.
La naturaleza de la interfaz de usuario en un S.O.
dicta una de las características mas importantes: el
servicio proporcionado por un sistema de procesamiento distribuido debería poder ser proporcionado por un sistema mono procesador si existiera el
hardware necesario y que pudiera ser reconfigurado. Este sistema no podría entregar los otros beneficios de un sistema de procesamiento distribuido, como la confiabilidad, adaptabilidad y modularidad.
6 AUTONOMÍA COOPERATIVA
La idea es que un Sistema de Procesamiento Distribuido sea de tal forma que cada uno de los com-
pág.: 2 de 3
Sistemas de Computación
ponentes o recursos lógicos y físicos tengan una
gran autonomía.
Al nivel físico su habilidad estará en utilizar un protocolo en que la transmisión de mensajes requiera
acciones de cooperación entre el tx. y rx.
Al nivel lógico, deberá existir el mismo grado de
cooperación entre los procesos.
Esto quiere decir que cualquier recurso puede desechar una solicitud de servicio, aunque posteriormente puede aceptarla. Esta solicitud puede ser
rechazada aun después de haber aceptado el mensaje de solicitud (físico).
Lo anterior no significa ANARQUÍA. Todos los
componentes siguen un "plan maestro" el cual se
refleja en la filosofía del S.O. de alto nivel.
Por las características del modo de operación es
que se habla de AUTONOMÍA COOPERATIVA o
COOPERACIÓN con AUTONOMÍA en vez de
AUTONOMÍA a secas.
7 ALGUNOS SISTEMAS "EXCLUIDOS"
Distribución con una única máquina
En algunos casos, estas máquinas incluyen canales
independientes de E/S como “incorporando procesos distribuidos al tener procesadores separados
para E/S, procesador de lógica aritmética y procesadores de diagnostico.
--> enlace
(binding)
permanente
de
tareas/componentes en este tipo de organización
Procesador Front-End, el cual controla comunicaciones para el main-frame.
-
tiene una función bien específica y no se puede
asignar libremente
Configuración en "cluster" o "master-slave". En
estas, el receptor de la información (datos o señales de control) no tiene capacidad de decisión para
aceptar o no la transferencia.
1/2000
pág.: 3 de 3