Conceptos generales de sistemas distribuidos

FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DISTRIBUIDOS
Departament d’Arquitectura de Computadors
Conceptos generales de sistemas distribuidos
Sistema distribuido
“Un sistema en el que los componentes hardware
y/o software ubicados en computadores en
red, se comunican y coordinan sus acciones
intercambiando mensajes.” Coulouris
“Colección de ordenadores autónomos
enlazados por una red y soportados por
aplicaciones que hacen que la colección actúe
como un servicio integrado”
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Conceptos (I)
o
Proceso: Programa que se ejecuta en una máquina.
– En muchas máquinas pueden ejecutarse varios procesos a la vez.
o
Agente: Proceso conectado a la red.
– En ocasiones se denomina "agente" a un proceso que actúa sin control directo
del usuario, y que puede presentarse a la red como un usuario.
o
o
Cliente: Proceso que puede establecer conexiones a servidores y
enviar peticiones a él.
Agente de usuario: Cliente que representa al usuario.
– A menudo tienen interface de usuario, para que las personas puedan
controlarlo directamente.
o
Servicio: Parte de un sistema de computadores que gestiona una
colección de recursos y presenta una funcionalidad a los usuarios y a
las aplicaciones.
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Conceptos (II)
o
Servidor: proceso que acepta conexiones de clientes y realiza
servicios para ellos.
– Un servidor puede atender varias peticiones simultáneas de varios clientes (1 o
varios procesos, uno para cada cliente).
o
Host: máquina conectada a la red que proporciona servicios.
– El mismo host puede tener varios procesos servidor que proporcionen diversos
servicios.
Cliente
Agente Usuario
Servidor
1-n procesos
Conexión
PC
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Host
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¿Por qué sistemas distribuidos?
o
Funcionales: los computadores tienen diferentes funcionalidades.
Ejemplo: terminales/servidor.
o
Distribución del trabajo: los computadores se reparten el trabajo.
Ejemplo: SETI@home
o
Económicos: es más barato muchos ordenadores pequeños que
pocos muy grandes.
Ejemplo: Cluster distribuido (0,5 millones $) ~ ASCI While IBM (110 millones $)
o
Físicos: dispersos geográficamente.
Ejemplo estaciones meteorológicas.
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Arquitecturas cliente/servidor
o
Distribución de sistemas en diferentes nodos y como se
comunican entre sí.
Servidor
Cliente
Cliente
p
Cliente
Servidor
p1
Servidor
Cliente
Cliente
Encadenado,
recursivo
Servidor
Servidor
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p2
p2
Servidor
Cliente
Servidor
p1
Cliente
Servidor
Servidor Servidor
Referencia, iterativo
p1
Cliente
Servidor
Cliente
Servidor
Servidor
Multicast, difusión
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Otras arquitecturas
o
Descentralizado ~ Peer to Peer
Cli/Ser
P2P
Cli/Ser
Cli/Ser
o
Dispositivos móviles
o
Agentes móviles
o
Clientes Thin
Cli/Ser
Cliente
Cli/Ser
Servidor
+ Cliente
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Desafíos de un SD (I)
o
Heterogeneidad: computadores, SO, redes, lenguajes de
programación,...
Windows/Linux/Mac/... o C/Java/...
o
Extensibilidad: sistema abierto, estándares públicos.
¿Navegar? TCP/IP y Visualizador HTML
o
Seguridad: confidencialidad, integridad, autenticación…
¿Quién es? ¿Alguién ha cambiado la información?
o
Escalabilidad: el sistema puede crecer.
¿Podríamos conectarnos todos a Internet?
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Desafíos de un SD (II)
o
Tolerancia a fallos: ante un fallo el resto del sistema sigue
funcionando.
¿Deja de funcionar Internet si falla mi ordenador? ¿y si falla Terra?
o
Concurrencia de los sistemas y procesos
¿Qué pasa si consultamos todos una misma web?
o
Transparencia: el usuario y los programas ven al sistema como un
todo.
¿Dónde está un servidor web? ¿Por dónde se pasa para llegar?
o
No existe el reloj universal
¿Todos los ordenadores tienen la misma hora?
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Desafíos: Heterogeneidad y Transparencia
en redes
en sistemas distribuidos
Nivel aplicación
Nivel Transporte (TCP,UDP,RTP)
Middleware
Nivel IP
Sistema Operativo
Nivel Físico
Hardware
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Desafíos: Escalabilidad
Que un mecanismo pueda funcionar en entornos
pequeños o globales (número de máquinas,
distancia, ancho de banda, capacidad, etc.)
o Autonomía: número de mensajes…
o Distancia: temporizadores adaptables, concurrencia…
N(N-1) msg
O(N2)
¿Cómo hacer que un sistema sea escalable?
o Caché: ahorro al guardar copias por el camino…
o Distribución: repartir servicio entre servidores
separados.
o
Replicación: ofrecer el mismo servicio desde varios
lugares.
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Desafíos: Concurrencia
Exclusión mutua
o Acceso a una zona crítica, ejemplo un fichero compartido accediendo
para modificarlo.
– Centralizado: un servidor centraliza el acceso.
– Anillo: paso de un token.
– Multicast: espera confirmación de todos.
– Quórum: espera confirmación de “algunos”.
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Desafíos: no Reloj universal
Caracterización Iteración
o Latencia es el tiempo que tarda
un dato en estar disponible desde
que se realiza su petición.
o Throughput Flujo de datos de
entrada o salida en una aplicación
o Síncrona
o Asíncrona
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Desafíos: no Reloj universal
o ¿Tiempo?
– Sincronizar un reloj
Reloj = Marca + f(Latencia)
o ¿Orden?
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¿Causalidad?
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Referencias
o
Coulouris, G., J. Dollymore y T. Kindberg. Sistemas
Distribuidos: Conceptos y Diseño. Addison-Wesley, 3
edition, 2001
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Capítulo 1: Caracterización Sistemas Distribuidos
Capítulo 2: Modelos de sistema
Capítulo 10: Tiempo y estados globales
Capítulo 11: Coordinación y acuerdo
Capítulo 12: Transacciones y control de concurrencia
Capítulo 13: Transacciones distribuidas
Capítulo 14: Replicación
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