Sistemas Operativos Distribuidos

1. Republica Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación
I.U.P Santiago Mariño
Sistemas Operativos II
Profesora:
Amelia Vásquez
Bachiller:
Rafael Brito C.I: 25.286.285
20 de Marzo 2018

2. La computación distribuida ha ido tomando más y más importancia con el impresionante
desarrollo de las telecomunicaciones y conforme los avances tecnológicos han hecho posible la
construcción de computadoras que caben en un escritorio pero con procesadores muy poderosos y
grandes capacidades de memoria y disco; Millones de usuarios dependen de sistemas distribuidos
diariamente para hacer transacciones bancarias, reservaciones de vuelos, telefonía, enviar correos
electrónicos, obtener información de todo tipo y realizar operaciones de compra venta.
Los sistemas distribuidos comenzaron a desarrollarse al ritmo del crecimiento de las redes locales a
principios de los '70. En los '80, la aparición de computadoras personales, estaciones de trabajo y
servidores resultó en un crecimiento de los sistemas distribuidos y una reducción de la cantidad de
las grandes computadoras llamadas mainframes. El crecimiento de la demanda de estos servicios
generó una actividad muy importante de desarrollo de aplicaciones distribuidas. Estas aplicaciones
permiten a los computadores coordinar sus actividades y compartir los recursos del sistema
(hardware, software y datos)
Introducción

3. Un sistema operativo es un conjunto de sistemas y procedimientos que actúa como
intermediario entre el usuario y el hardware de un computador y su propósito es proporcionar un entorno
en el cual el usuario pueda ejecutar programas. El objetivo principal de un sistema operativo es lograr que
el sistema de computación se use de manera cómoda, y el objetivo secundario es que el hardware del
computador se emplee de manera eficiente.
Existen muchos tipos distintos de sistemas operativos, desde los básicos como elPOST
(Power On Self Test), Sistemas operativos de tiempo real, Sistemas Operativos de Redes, Mono-Usuarios,
Multi-Usuarios entre otros. En el desarrollo de este trabajo estaremos desarrollando el concepto de
Sistema operativo Distribuido, su historia, sus funciones y aplicaciones y modo de trabajo. Sistemas
Operativos Distribuidos Los sistemas operativos distribuidos desempeñan las mismas funciones que un
sistema operativo normal, pero con la diferencia de trabajar en un entorno distribuido. Su Misión principal
consiste en facilitar el acceso y la gestión de los recursos distribuidos en la red. En un sistema operativo
distribuido los usuarios pueden acceder a recursos remotos de la misma manera en que lo hacen para los
recursos locales. Permiten distribuir trabajos, tareas o procesos, entre un conjunto de procesadores.
Puede ser que este conjunto de procesadores esté en un equipo o en diferentes, lo cuales transparente
para el usuario.
Los sistemas distribuidos deben de ser muy confiables y estables ya que si un componente del sistema se
descompone otro componente debe de ser capaz de remplazarlo inmediatamente y no afectar los
procesos del sistema. Entre los diferentes Sistemas Operativos distribuidos que existen tenemos los
siguientes: Sprite, Solaris-MC, Mach, Chorus, Spring, Amoeba, Taos, etc.

4. Algunas de las características de los Sistemas Distribuidos son:
 Recursos compartidos. Discos, impresoras, archivos, bases de datos y otros objetos.
 Manejador de recursos. Denota un módulo de software que maneja un conjunto de recursos de un tipo
particular. Incluye provisión de nombres, maneja direcciones y coordina los accesos concurrentes.
Los usuarios de recursos se comunican con el manejador de recursos para accesar los recursos
compartidos del sistema. Para realizar la comunicación se puede emplear alguno de los siguientes
modelos.
 Modelo cliente-servidor. El más comúnmente usado. Los servidores actúan como manejadores de
recursos.
 Modelo basado en objetos. Cada recurso compartido es un objeto, los cuales pueden ser movidos de
cualquier lugar en la red sin cambiar sus identidades.
• Mecanismo de comunicación global entre procesos
• “Openness”(Abierto). En un sistema distribuido el “openness” es determinado por el grado en el cual
nuevos servicios de recursos pueden ser añadidos sin interrumpir o duplicar los servicios existentes.
La publicación de documentos acerca del sistema es la clave de esta característica.
Los sistemas que son diseñados para soportar recursos compartidos que pueden ser expansibles en
hardware y software son llamados sistemas distribuidos abiertos.
 Características de los sistemas distribuidos abiertos.
- Sus interfaces son publicadas
- Están provistos de un mecanismo de comunicación entre procesos uniforme e interfaces públicas para
acceso a recursos compartidos.
Características de un sistema distribuido

5.  Esquema global de protección
 Concurrencia. Ejecución de varios procesos al mismo tiempo.
 Escalabilidad. Un sistema distribuido debe operar efectiva y eficientemente a diferentes escalas. El
sistema y las aplicaciones del software no deben cambiar cuando la escala del sistema se incrementa
(memoria, procesadores, canales de E/S)
 Misma administración de procesos
 La misma apariencia del sistema de archivos en todas partes
 Sistema de archivos global
 Cada núcleo debe controlar sus propios recursos locales.
Redes e Interconexión
Los dispositivos de interconexión de redes y de red se dividen en cuatro categorías:
repetidores, puentes, encaminadores y pasarelas. Cada uno de los cuatro tipos interactúa en diferentes
niveles del modelo OSI, los repetidores actúan sólo sobre los componentes eléctricos de una señal y sólo
son activos en el nivel físico. Los puentes utilizan protocolos de direccionamiento y pueden afectar al
control de una única red, la mayoría son activos en el nivel de enlace de datos. Los encaminadores
ofrecen enlaces entre dos redes diferentes del mismo tipo por lo que están en el nivel de red, por último las
pasarelas proporcionan servicios de traducción entre redes y son activas en todos los niveles. Cada tipo es
también activo en los niveles inferiores a aquel en que sea en mayor parte activo.
 Repetidores
Un repetidor es un dispositivo electrónico que opera sólo en el nivel físico del modelo OSI, las señales que
transportan información pueden viajar a una distancia fija antes de que la atenuación dañe la integridad de
los datos, el repetidor instalado en un enlace recibe la señal antes de que sea demasiado débil o corrupta,
regenera el patrón de bits original y coloca la copia refrescada de nuevo en el enlace.

6. Un repetidor sólo permite extender la longitud física de la red, el repetidor no cambia de ninguna forma la
funcionalidad de la red.
El repetidor no es un amplificador puesto que lo que hace es regenerar la señal, es decir, eliminar el ruido
y la atenuación, y crea una copia bit a bit con la potencia original (sin ruido).
 Puentes
Los puentes actúan en los niveles físico y de enlace de datos del modelo OSI. Los puentes
pueden dividir dividir una red grande en segmentos más pequeños. También pueden retransmitir tramas
entre dos redes originalmente separadas, y contienen lógica que permite separar el tráfico de cada
segmento, de forma que pueden filtrar el tráfico por lo que son útiles para controlar y aislar enlaces con
problemas, contribuyendo a la seguridad de la red.

7. Un puente actúa en el nivel de enlace de datos dándole acceso a las direcciones
físicas de todos los dispositivos conectados a él. Cuando la trama entra en el puente, éste la
regenera tal como lo hace el repetidor y comprueba la dirección de destino y manda la nueva copia
al segmento donde se encuentra el destino, el puente comprueba la dirección destino de la trama
entrante y la compara con un a tabla de direcciones de las estaciones en ambos segmentos para
encaminarla al segmento adecuado.

8.  Puente simple: el puente simple enlaza dos segmentos y contiene una tabla que almacena todas las
direcciones en cada uno de ellos, pero las direcciones han de introducirse manualmente, por lo que, al
añadir o eliminar una nueva estación, hay que introducir su dirección o quitarla.
 Puente multipuerto: este puente conecta más de dos segmentos y la tabla añade a las direcciones
el número del puerto del segmento en que están.
Tipos de puentes.

9. Puente transparente: este puente construye su tabla automáticamente, cuando se instala la tabla está
vacía, al llegar un paquete analiza la dirección origen y destino, la dirección origen entra en la tabla junto
con el segmento al que pertenece, así va llenando la tabla, si la dirección destino aún no la tiene en la
tabla, retransmite el paquete a todos los dispositivos. Esta función de autoaprendizaje sirve para actualizar
la tabla si se añaden o quitan dispositivos e incluso si cambian de posición.
Algoritmo del árbol de expansión y encaminadores desde el origen: los puentes normalmente
se instalan de forma redundante, lo que significa que dos segmentos o dos redes pueden estar conectados
por más de un puente, por lo que dos puentes transparentes podrían crear un bucle sin fin, el mecanismo
del árbol de expansión evitan esta situación, otra forma de evitarlo es el encaminamiento desde el origen,
por el que la trama tiene las direcciones origen, destino y puentes que deben pasar.
 Puentes conectados a redes diferentes.
Un puente que conecte dos redes debería ser capaz aunque utilizen protocolos diferentes en el nivel de
enlace de datos, sin embargo hay otros problemas a considerar:
Formato de la trama: protocolos diferentes usan formatos diferentes.
Tamaño de la carga: el tamaño de los datos de la trama puede ser diferente.
Tasa de datos: los protocolos diferentes pueden usar tasas diferentes.
Orden de los bits de dirección: los bits de dirección pueden cambiar de un protocolo a otro.
Otros problemas: confirmaciones, colisiones, prioridades.

10.  Encaminadores.
Los encaminadores tienen acceso a las direcciones del nivel de red y contienen software
que permite determinar cual de los posibles caminos entre esas direcciones es el mejor
para cada transmisión determinada. Los encaminadores actúan en los niveles físico, de
enlace de datos y de red del modelo OSI.

11. Los encaminadores retransmiten los paquetes entre múltiples redes interconectadas,
encaminan paquetes de un dispositivo situado en una red a otro situado en otra red, para ello el paquete
es enviado primero al encaminador que une las dos redes. Un encaminador actúa como una estación en la
red pero, al pertenecer a dos o más redes, tienen direcciones y enlaces a todas ellas. Cuando un
encaminador recibe un paquete para una estación de una red a la que no está conectado, el encaminador
es capaz de determinar cuál de las redes a que está conectado es la mejor para retransmitir el paquete.
 Protocolos de Comunicación
Es un sistema de reglas que permiten que dos o más entidades de un sistema de
comunicación se comuniquen entre ellas para transmitir información por medio de cualquier tipo de
variación de una magnitud física. Se trata de las reglas o el estándar que define la sintaxis, semántica y
sincronización de la comunicación, así como también los posibles métodos de recuperación de errores.
Los protocolos pueden ser implementados por hardware, por software, o por una combinación de ambos.
Los sistemas de comunicación utilizan formatos bien definidos (protocolo) para intercambiar
mensajes. Cada mensaje tiene un significado exacto destinado a obtener una respuesta de un rango de
posibles respuestas predeterminadas para esa situación en particular. Normalmente, el comportamiento
especificado es independiente de cómo se va a implementar. Los protocolos de comunicación tienen que
estar acordados por las partes involucradas. Para llegar a dicho acuerdo, un protocolo puede ser
desarrollado dentro de estándar técnico. Un lenguaje de programación describe el mismo para los
cálculos, por lo que existe una estrecha analogía entre los protocolos y los lenguajes de programación:
«los protocolos son a las comunicaciones como los lenguajes de programación son a los cómputos». Un
protocolo de comunicación, también llamado en este caso protocolo de red, define la forma en la que los
distintos mensajes o tramas de bit circulan en una red de computadoras.

12. Una de las principales características de un sistema distribuido es la ausencia de una
memoria común. Esto hace que la comunicación y sincronización en este tipo de sistemas tenga que
hacerse mediante el intercambio de mensajes. La mayoría de los sistemas distribuidos actuales siguen
este modelo, con cada computadora gestionando su memoria virtual. Sin embargo, hay propuestas que
intentan mejorar este esquema. Estas propuestas son:
 Utilización de paginadores externos.
 Memoria compartida distribuida.
La utilización de paginadores externos se basa en almacenar el espacio de intercambio (swap) en
servidores de archivos distribuidos y en el empleo de paginadores externos, que son procesos que se
encargan de tratar los fallos de página que ocurren en una computadora. El empleo de paginadores
externos permite disponer de un sistema con una gran cantidad de espacio para paginación, liberando a
las computadoras de reservar espacio para la paginación.
Gestión de memoria en sistemas distribuidos

13. La memoria compartida distribuida es una abstracción que permite que los procesos que
ejecutan en un sistema distribuido puedan comunicarse utilizando memoria compartida. Esta abstracción
se construye utilizando: el paso de mensajes disponible. El empleo de memoria compartida como
mecanismo de comunicación': facilita el desarrollo de aplicaciones, ya que el modelo de programación es
más sencillo y la sincronización puede realizarse utilizando construcciones tradicionales, cómo pueden ser
los semáforos.
La memoria compartida distribuida se implementa utilizando paso de mensajes para distribuir
los datos a las memorias de las distintas computadoras. No hay que olvidar que para poder ejecutar un
programa es necesario que éste, junto con sus datos, resida en memoria principal. La distribución de los
datos, normalmente páginas, se puede hacer replicando páginas en distintas computadoras o migrando
páginas de una computadora a otra.
En el primer caso, cada computadora que utiliza una página almacena una copia local de ella
en su memoria principal, pudiéndose incluso paginar a su propia área de intercambio.

14. El empleo de replicación conlleva a la existencia de múltiples copias de una página, con los
posibles problemas de coherencia que ello puede plantear. La migración, en cambio, se basa en no
permitir la existencia de múltiples copias. Cuando un proceso requiere acceso a una página (se habrá
producido un fallo de página en la computadora en la que ejecuta), el sistema' de memoria compartida
distribuida se encargará de transferir la página del lugar en el que se encuentre (en esta computadora la
página se marcará como no presente) hasta la computadora que provocó el fallo. Este enfoque elimina los
posibles problemas de coherencia en el acceso a datos compartidos, pero el rendimiento del sistema
puede degradarse en caso de accesos muy frecuentes por parte de diferentes procesos a una misma
página,-puesto que ésta estará transfiriéndose constantemente de una máquina a otra.
 Ventajas de los Sistemas Operativos Distribuidos.
En general, los sistemas distribuídos (no solamente los sistemas operativos) exhiben algunas ventajas
sobre los sistemas centralizados que se describen enseguida.
 Economía: El cociente precio/desempeño de la suma del poder de los procesadores separados contra
el poder de uno solo centralizado es mejor cuando están distribuídos.
 Velocidad: Relacionado con el punto anterior, la velocidad sumada es muy superior.
 Confiabilidad: Si una sola máquina falla, el sistema total sigue funcionando.
 Crecimiento: El poder total del sistema puede irse incrementando al añadir pequeños sistemas, lo cual
es mucho más difícil en un sistema centralizado y caro.
 Distribución: Algunas aplicaciones requieren de por sí una distribución física.

15.  Compartir datos: Un sistema distribuido permite compartir datos más fácilmente que los sistemas
aislados, que tendrían que duplicarlos en cada nodo para lograrlo.
 Compartir dispositivos: Un sistema distribuídos permite accesar dispositivos desde cualquier nodo en
forma transparente, lo cual es imposible con los sistemas aislados. El sistema distribuídos logra un
efecto sinergético.
 Comunicaciones: La comunicación persona a persona es factible en los sistemas distribuídos, en los
sistemas aislados no.
 Flexibilidad: La distribución de las cargas de trabajo es factible en el sistema distribuídos, se puede
incrementar el poder de cómputo.
 Desventajas de los Sistemas Distribuídos
Así como los sistemas distribuídos exhiben grandes ventajas, también se pueden identificar
algunas desventajas, algunas de ellas tan serias que han frenado la producción comercial de sistemas
operativos en la actualidad. El problema más importante en la creación de sistemas distribuídos es el
software: los problemas de compartición de datos y recursos es tan complejo que los mecanismos de
solución generan mucha sobrecarga al sistema haciéndolo ineficiente. El checar, por ejemplo, quiénes
tienen acceso a algunos recursos y quiénes no, el aplicar los mecanismos de protección y registro de
permisos consume demasiados recursos. En general, las soluciones presentes para estos problemas
están aún en pañales.
Por otro lado, los sistemas distribuídos también exhiben algunas ventajas sobre sistemas aislados.
Estas ventajas son:

16. Otros problemas de los sistemas operativos distribuídos surgen debido a la concurrencia y al
paralelismo. Tradicionalmente las aplicaciones son creadas para computadoras que ejecutan
secuencialmente, de manera que el identificar secciones de código paralelizable es un trabajo ardúo, pero
necesario para dividir un proceso grande en sub-procesos y enviarlos a diferentes unidades de
procesamiento para lograr la distribución. Con la concurrencia se deben implantar mecanismos para evitar
las condiciones de competencia, las postergaciones indefinidas, el ocupar un recurso y estar esperando
otro, las condiciones de espera circulares y , finalmente, los "abrazos mortales" (deadlocks). Estos
problemas de por sí se presentan en los sistemas operativos multiusuarios o multitareas, y su tratamiento
en los sistemas distribuídos es aún más complejo, y por lo tanto, necesitará de algoritmos más complejos
con la inherente sobrecarga esperada.
 Sistemas operativos de red
Los sistemas operativos de red se definen como aquellos que tiene la capacidad de
interactuar con sistemas operativos en otras computadoras por medio de un medio de transmisión con el
objeto de intercambiar información, transferir archivos, ejecutar comandos remotos y un sin fin de otras
actividades. El punto crucial de estos sistemas es que el usuario debe saber la sintaxis de un conjunto de
comandos o llamadas al sistema para ejecutar estas operaciones, además de la ubicación de los recursos
que desee accesar. Por ejemplo, si un usuario en la computadora hidalgo necesita el archivo matriz.pas
que se localiza en el directorio /software/codigo en la computadora morelos bajo el sistema operativo
UNIX, dicho usuario podría copiarlo a través de la red con los comandos siguientes: hidalgo% hidalgo%
rcp morelos:/software/codigo/matriz.pas . hidalgo% En este caso, el comando rcp que significa "remote
copy" trae el archivo indicado de la computadora morelos y lo coloca en el directorio donde se ejecutó el
mencionado comando. Lo importante es hacer ver que el usuario puede accesar y compartir muchos
recursos.

17. Es la capacidad de los productos software de reaccionar apropiadamente ante condiciones
excepcionales, la robustez es la habilidad del sistema para manejar elegantemente entradas invalidas. No
debería ser posible para ninguna entrada del usuario abortar el sistema o corromper la información, incluso
si la entrada del usuario es anormal, inesperada o maliciosa.
 Sistema Operativo Distribuido vs Sistema Distribuido
Existe una diferencia vital entre los sistemas operativos distribuidos y los sistemas
distribuidos. Podríamos llamar a un Sistema Distribuido una capacidad del Sistema operativo Distribuido,
es decir: Un sistema distribuido es la relación que existe entre una computadora independiente y un
servidor de archivos o dispositivos compartidos. Cada computadora ejecuta sus programas en su memoria
propia haciendo uso de su único microprocesador y memoria, este no comparte memoria ni asigna tareas
a otros procesadores de la red. Sin embargo, un Sistema operativo distribuido tiene acceso a todos los
dispositivos compartidos de la red incluyendo procesadores y memoria RAM.
 Acceso a archivos remotos
Peticiones de acceso son pasadas al servidor, el servidor realiza el acceso y sus resultados son
regresados al usuario.
El compartir archivos significa que varios clientes pueden tener acceso al mismo archivo, al mismo tiempo,
para lo cual:
 Se tiene que hacer coincidir operaciones de acceso
 Se tienen que intercalar operaciones de acceso
La primera implica que existe diferentes copias del mismo archivo, mientras que la segunda implica el
intercalar a múltiples granularidades de operaciones de acceso de datos.
Robustez

18.  Modelo carga/Descarga
Consiste básicamente en dos operaciones; lectura y escritura. Esta consiste en la transferencia de un
archivo completo desde el servidor hacia el cliente solicitante, es decir; mientras tanto los archivos pueden
ser almacenados en memoria o en un disco local.
 Modelo de acceso remoto
Este tipo de modelo consiste en que todas las operaciones (abrir y cerrar, leer y escribir, etc.) se realizan
en el servidor mas no en los clientes. Los modelos de acceso remoto. Estos dos modelos se diferencia en
que en el primero se debe transferir el archivo completo del servidor al cliente y viceversa, a lo que es
necesario en el modelo de acceso remoto.
 Atomicidad
La atomicidad es la propiedad que asegura que una operación se ha realizado o no, y por lo
tanto ante un fallo del sistema no puede quedar a medias. Se dice que una operación es atómica cuando
es imposible para otra parte de un sistema encontrar pasos intermedios. Si esta operación consiste en una
serie de pasos, todos ellos ocurren o ninguno. Por ejemplo, en el caso de una transacción bancaria o se
ejecuta tanto el depósito y la deducción o ninguna acción es realizada. Es una característica de los
sistemas transaccionales.
 Control de concurrencia
 Un algoritmo para control de concurrencia es SS.DD se basa en el uso de la cerradura.
 P.ej. Al acceder a un archivo, se activa una cerradura de acceso.
 La cerradura puede ser de lectura/escritura.
 La cerradura mas usada es la de dos fases: primero se va intentado adquirir todas las
cerraduras necesarias y solo entonces se accede.
Métodos de acceso remoto

19. El futuro de los sistemas operativos Distribuidos esta en la formación de un nuevo kernel
universal que soporte distribución para que este pueda ser aplicado a todos los sistemas operativos sin
importar su plataforma. O por lo menos que los sistemas puedan ser distribuidos entre las computadoras
que corran este mismo sistema dentro de la misma red y unificado por un servidor de sistemas operativos
distribuidos. El sistema operativo distribuido es usado a menudo como sub sistemas operativos utilizando
sus ventajas como por ejemplo el sistema de clusters para almacenamiento. Creemos que si podemos
encontrar sub soluciones a la distribución que sean ventajosas, deberíamos de incursionar el futuro de la
informática a la distribución total.
Conclusión

20.  Gutiérrez, R. M, (2013). Sistemas distribuidos . Revista Mundo Informático, 8, 73-82.
 Distributed Systems - Concepts and Design (Coulloris - Adison Wesley 2001).
 Sistemas Operativos - Concepto y Diseño (Milan MIlenkovic-McGraw Hill 1988).
 Fundamento de los Sistemas Operativos (A.M.Lister - G.GILI 1986).
Bibliografía