SISTEMAS DISTRIBUIDOS 
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Introducción 
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requieran (Intern...
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Sistemas Distribuidos 
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Sistemas Distribuidos 
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Distribuidos 
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reciben, manipulan, transforman y emiten datos 
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Comunicación 
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Propiedades 
Estructurales 
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Características de los sistemas 
distribuidos 
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Tolerancia a fallas 
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Confiabilidad 
• Datos transmitidos a través de vías de 
comunicación 
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Disponibilidad 
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Apertura del sistema 
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Ventajas 
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• Limitaciones geográficas 
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Aspectos clave en el Diseño de los 
Sistemas Operativos Distribuidos 
• Tolerancia a fallas. 
• Transparencia a la ocurren...
Aspectos Básicos de Diseño 
de Sistemas Distribuidos 
• Naming 
• Comunicación 
• Estructura software 
• Asignación de car...
Naming 
• Nombramiento de los diferentes recursos 
• Nombres deben de tener significados globales 
• Involucra las siguien...
Comunicación 
• Componentes separados lógica y físicamente, por lo que 
necesitan comunicarse entre ellos para interactuar...
Estructura software 
• Sistemas centralizados son monolíticos: 
• conjunto abstracciones que se ofrece a las aplicaciones ...
Asignación carga 
• Dado un proceso, en donde se va a ejecutar 
• Modelo simple la capacidad de memoria y el desempeño 
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Consistencia 
• Diferentes procesos accesan y actualizan datos 
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Algoritmos Distribuidos 
• Definición: abstracción lógica de un sistema 
distribuido, se habla de un conjunto de procesos ...
Algoritmos distribuidos 
aplicación 
• Son los algoritmos que definen una aplicación 
• Representan la interfaz final entr...
Algoritmos distribuidos control 
• Están por abajo de las aplicaciones 
• Proporcionan dos tipos de servicios 
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Algoritmos de aplicación y 
control 
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Características algoritmos 
distribuidos 
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Aplicaciones Algoritmos 
Distribuidos 
• Redes de computadoras 
• Computadoras multiprocesadores 
• Redes inalámbricas - c...
Problemas a Resolver en las 
WAN’s
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sistemas distribudos Semana 1

  1. 1. SISTEMAS DISTRIBUIDOS LEPM 2014 - II 1 UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA - SISTEMAS ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE SISTEMAS INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DISTRIBUIDOS Ing. Luís E. Pacheco Moscoso
  2. 2. Antecedentes Dos grandes avances tecnológicos en los 80’s Desarrollo de microprocesadores De una máquina de 10 millones de dólares que ejecuta una instrucción por minuto, se pasa a máquinas de 1000 dólares que ejecutan 10 millones de instrucciones por seg.. Invención de redes Posibilidad de conectar uno o más computadoras entre sí •Roll Royce de 100 dólares con un billón de kilómetros por litro •Tamaño manual para abrir puerta: 200 pgs. LEPM 2014 - II 2
  3. 3. Introducción • Redes de comunicación: Permiten conectar decenas, centenas y todas las máquinas que se requieran (Internet). • Sistemas Operativos distribuidos que permitan cooperar y multiplicar la potencia del cálculo. LEPM 2014 - II 3
  4. 4. Desarrollos conceptuales 1960s 1970s 1980s experiencia requerimientos Ciclos experiencia requerimientos Tiempo Compartido Gráficas Redes Computadoras como herramientas personales Estaciones de trabajo Cliente/Servidor Redes Locales Sistemas abiertos, escalables, tolerantes a fallas Ideas clave Instituciones pilares Xerox Alto Lisp machine Apple II Smalltalk Aloha net MIT CTSS Cambridge TSS Tenex, Unix Sketchpad ARPANET Xerox Dorado Sun 1, Apollo Domain Xerox: DFS, Grapevine Berkeley Unix Newcastle Connection Cambridge DCS Ethernet, Cambridge Ring Sistema V - Stanford Sun NFS MIT: X-11, Argus CMU: Accent, Andrew Mach Amoeba Chrous LEPM 2014 - II 4
  5. 5. Sistemas Distribuidos • Conjunto de computadoras independientes que se presenta a los usuarios como un sistema único. • Aspectos • El hardware : máquinas autónomas, es decir, que puedan operar sin la supervisión de ninguna otra. • El software : Debe conseguir que los usuarios del sistema lo vean como una máquina central convencional única LEPM 2014 - II 5
  6. 6. Sistemas Distribuidos • Conjunto de entidades que se comunican entre ellos a través de mensajes, los cuales son enviados sobre vías de comunicación. • Entidades: Procesos, computadoras, redes computadoras, dispositivos, procesadores etc.. LEPM 2014 - II 6
  7. 7. Elementos de Sistemas Distribuidos LEPM 2014 - II 7 (1) Procesos reciben, manipulan, transforman y emiten datos (2) Vías de comunicación medio sobre el cual circulan los datos y que forman una red local dotado de propiedades estructurales y dinámicas.
  8. 8. Los procesos LEPM 2014 - II 8 - Término introducido por Dijkstra en 1968 para modelar las relaciones entre diferentes unidades de ejecución independientes que deben compartir recursos comunes, (materiales y lógicos) - En sistemas distribuidos, unidad de ejecución elemental de un algoritmo distribuido o paralelo; diversas de esas unidades pueden ejecutarse simultáneamente, y cada una es indivisible.
  9. 9. Las Vías de Comunicación • Medio a través del cual viajan los mensajes • Sistema distribuido: vías de comunicación virtuales • Propiedades: 1. Propiedades estructurales 2. Propiedades comportamentales LEPM 2014 - II 9
  10. 10. Propiedades Estructurales • Son de naturaleza topológica • Se refiere a las mallas de comunicación • Toda topología es posible según el problema tratado y el algoritmo distribuido que lo resuelve. • Estructuras más comunes: 1. Anillo 2. Estrella 3. Árbol LEPM 2014 - II 10
  11. 11. Propiedades Comportamentales LEPM 2014 - II 11 Hipótesis sobre comportamiento de las vías de comunicación. 1. Transmisión se hace sin duplicación de mensajes 2. Transmisión sin alteración de mensajes 3. Entre dos procesos el orden de recepción de mensajes es idéntico a su orden de emisión: no hay desplazamientos 4. Tiempo de espera de un mensaje es finito, (aunque aleatorio), (no hay perdida de mensajes). 5. Tiempo atención limitado => existe una cota superior si no hay perdida de mensaje mensaje fue recibido en caso contrario mensaje recibido o perdido
  12. 12. Características de los sistemas distribuidos • Uso de un sistema de comunicación. • Ausencia de memoria común. • Sincronización del trabajo. • Ausencia de un estado global perceptible por un observador. • Comunicación a través de mensajes. LEPM 2014 - II 12
  13. 13. Tolerancia a fallas • Sistema distribuido que puede seguir funcionando, (tal vez con un menor desempeño), a pesar de que uno de sus componentes no este funcionando (sistemas robustos). • Redundancia de hardware • Recuperación de software LEPM 2014 - II 13
  14. 14. Confiabilidad • Datos transmitidos a través de vías de comunicación • Posibilidad de pérdida y modificación de datos (Capacidades de recuperación de datos) LEPM 2014 - II 14
  15. 15. Disponibilidad • Falla en una sola computadora multiusuario da como resultado la no disponibilidad del sistema para todos sus usuarios. • Cuando uno de los componentes falla en un sistema distribuido solo el trabajo que estaba usando el componente es afectado. • Un usuario puede moverse a otra estación si la que usa falla, o un servidor puede reinicializarse en otra computadora. LEPM 2014 - II 15
  16. 16. Apertura del sistema • Sistemas abiertos distribuidos proporcionan un mecanismo de comunicación de procesos uniforme y publican interfaces para el acceso a recursos compartidos. • Pueden ser construidos a partir de software y hardware heterogeneo. LEPM 2014 - II 16
  17. 17. Concurrencia • Varios procesos se encuentran sobre una sola computadora. • Ejecución intercalada en el caso de un solo procesador y simultanea si existen n procesadores. • Ejecución paralela posible debido a: • Varios usuarios invocan comandos o interactuan con programas de aplicación. • Varios procesos servidores se corren concurrentemente. LEPM 2014 - II 17
  18. 18. Escalabilidad • Sistemas distribuidos deben operar efectiva y eficientemente en diferentes escalas. • Sistema distribuido práctico más chico: dos estaciones y un servidor de archivos. • Sistemas distribuidos grandes LEPM 2014 - II 18
  19. 19. Ventajas - Relativamente fácil y económico poner en conjunto sistemas compuestos de un gran número de procesadores, (CPUs), conectados en red. - Dos entidades trabajan más rápido que una sola. - Necesidad de sincronizar los trabajos de cada componente LEPM 2014 - II 19
  20. 20. Objetivos • Limitaciones geográficas • Seguridad (En un sistema centralizado existe un único punto de fallo) • Aumento constante de Potencia de cómputo : Si la potencia del sistema llega a ser insuficiente (Adquirir un nuevo equipo MainFrame vs Adquirir computadoras personales) LEPM 2014 - II 20
  21. 21. Aspectos clave en el Diseño de los Sistemas Operativos Distribuidos • Tolerancia a fallas. • Transparencia a la ocurrencia (El usuario no debe notar otros usuarios en el sistema). • Transparencia al paralelismo (Asignar los procesadores a las actividades del programa sin el concurso del programador). • Fiabilidad (Fiabilidad global del sistema). • Escalabilidad (Habilitar crecimiento de acuerdo a la demanda). LEPM 2014 - II 21
  22. 22. Aspectos Básicos de Diseño de Sistemas Distribuidos • Naming • Comunicación • Estructura software • Asignación de carga • Consistencia LEPM 2014 - II 22
  23. 23. Naming • Nombramiento de los diferentes recursos • Nombres deben de tener significados globales • Involucra las siguientes consideraciones: • La elección del tamaño del nombre para cada tipo de recurso, (puede ser finito o potencialmente infinitio) • Nombres deben de ser “mapeados” por identificadores de comunicación • Un nombre depende de su contexto, por lo que para resolver un nombre es necesario el nombre y un contexto LEPM 2014 - II 23
  24. 24. Comunicación • Componentes separados lógica y físicamente, por lo que necesitan comunicarse entre ellos para interactuar • Comunicación involucra las operaciones siguientes: • la transferencia de datos • la sincronización de la recepción con la emisión • Dos enfoques en sistemas distribuidos: • paso de mensajes • llamado de procedimiento remoto • Existen dos modelos: • modelo de comunicación par a par • modelo de comunicación grupal LEPM 2014 - II 24
  25. 25. Estructura software • Sistemas centralizados son monolíticos: • conjunto abstracciones que se ofrece a las aplicaciones estan reunidas en una sola interfaz • Sistemas distribuidos • programas aplicación pueden accesar diferentes servicios , en el cual cada uno cuenta con su propia interfaz para accesar recursos • Principales niveles • aplicaciones • soporte de lenguaje de programación • sistema operativo • hardware LEPM 2014 - II 25
  26. 26. Asignación carga • Dado un proceso, en donde se va a ejecutar • Modelo simple la capacidad de memoria y el desempeño de un procesador de una estación determina el tamaño máximo de tarea que se puede ejecutar • Modelos • modelo de servidor de estación • modelo de piscina de procesadores • modelo de la estación de trabajo • modelo de memoria compartida distribuida LEPM 2014 - II 26
  27. 27. Consistencia • Diferentes procesos accesan y actualizan datos concurrentemente • Los cambios no son instantaneos • Un cierto conjunto de cambios debe de aparecer igual a todos los otros procesos que integran el sistema distribuido. • Tipos consistencia: • consistencia de actualización • consistencia de replica • consistencia de caché • consistencia de fallas • consistencia de reloj • consistencia de interfaz de usuario LEPM 2014 - II 27
  28. 28. Algoritmos Distribuidos • Definición: abstracción lógica de un sistema distribuido, se habla de un conjunto de procesos y de líneas de comunicación virtuales • Se habla de algoritmos concurrentes ejecutados en diferentes procesadores, • Originalmente los algoritmos eran diseñados para ejecutarse procesadores distribuidos en un área grande • Hoy en día incluye algoritmos usados en redes de área local y multiprocesadores que comparten memoria LEPM 2014 - II 28
  29. 29. Algoritmos distribuidos aplicación • Son los algoritmos que definen una aplicación • Representan la interfaz final entre los usuarios y el sistema distribuido • Se apoyan en arquitecturas de software como: • CORBA: Common Object Request Broker Architecture • COM: Component Object Model • EJB: Enterprise JavaBeans LEPM 2014 - II 29
  30. 30. Algoritmos distribuidos control • Están por abajo de las aplicaciones • Proporcionan dos tipos de servicios • Proveedor de primitivas • exclusión mutua • envío/recepción mensajes • control de concurrencia • administración de archivos • Observadores de propiedades • interbloqueo • terminación de la ejecución • recolectores de basura LEPM 2014 - II 30
  31. 31. Algoritmos de aplicación y control .... . Medio de soporte de comunicaciones A1 CTL1 A2 CTL2 Ai CTLi An CTLn ..... ..... .... . CTLi :control de la i-ésima aplicación Ai: aplicación LEPM 2014 - II 31
  32. 32. Características algoritmos distribuidos • Desconocimiento del número de procesos • Desconocimiento de la topología de la red • Entradas independientes en sitios diferentes • Varias programas ejecutandose al mismo tiempo, empezando en tiempos diferentes y operando a diferentes velocidades • No determinismo en el procesador (processor nondeterminism) • Tiempos entrega de mensajes diferentes • Orden entrega de mensajes desconocido • Fallas en la comunicación y en los procesos LEPM 2014 - II 32
  33. 33. Aplicaciones Algoritmos Distribuidos • Redes de computadoras • Computadoras multiprocesadores • Redes inalámbricas - computación móvil LEPM 2014 - II 33
  34. 34. Problemas a Resolver en las WAN’s

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