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Sistema Operativo Distribuido

SISTEMA DISTRIBUIDO

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Realizado por:
Alejandro Rodríguez
Sistemas Operativos II
SISTEMAS OPERATIVOS
DISTRIBUIDOS
INTRODUCCION
Sistemas cuyos componentes hardware y software, que están en ordenadores
conectados en red, se comunican y coordinan sus acciones mediante el paso de
mensajes, para el logro de un objetivo. Se establece la comunicación mediante un
protocolo prefijado por un esquema cliente-servidor.
Un sistema distribuido se define como: una colección de computadores
separados físicamente y conectados entre sí por una red de comunicaciones
distribuida; cada máquina posee sus componentes de hardware y software que el
usuario percibe como un solo sistema (no necesita saber qué cosas están en qué
máquinas). El usuario accede a los recursos remotos (RPC) de la misma manera
en que accede a recursos locales, o un grupo de computadores que usan un
software para conseguir un objetivo en común.
Los sistemas distribuidos deben ser muy confiables, ya que si un componente
del sistema se descompone otro componente debe de ser capaz de reemplazarlo,
esto se denomina Tolerancia a Fallos."
Consiste en facilitar el acceso y la gestión de
los recursos distribuidos en la red. Los usuarios
pueden acceder a recursos remotos de la misma
manera en que lo hacen para los recursos
locales Permitiendo distribuir trabajos, tareas o
procesos, entre un conjunto de procesadores.
Al visualizar el problema anterior, surge
de manera intuitiva la noción de que
un S.O Distribuido no requiera tanta
complejidad, y que utilice la comunicación
con otros módulos de forma limitada. Los
Sistemas Distribuidos trabajan de forma
independiente, asíncronica y soberana.
Definiciones
Tipos de Sistemas Distribuidos
Ha varias formas o taxonomías propuestas para clasificar a los sistemas
distribuidos. En nuestro caso, diferenciaremos los sistemas distribuidos en
tres clases: sistemas computacionales distribuidos, sistemas de información
distribuidos, y sistemas embebidos distribuidos.
 Sistemas Computacionales Distribuidos
Una de las clases de sistemas distribuidos más importantes y populares en
nuestros días son los usados para procesar tareas que requieren de un gran
desempeño computacional, estos sistemas son conocidos como sistemas
computacionales distribuidos. Los sistemas computacionales distribuidos
pueden ser clasificados en dos grupos: sistemas computacionales distribuidos
tipo cluster y sistemas computacionales distribuidos tipo grid.
Sistemas computacionales distribuidos tipo
CLUSTER:
En la computación cluster, el hardware
subyacente consiste en un grupo de estaciones de
trabajos o PCs similares (alto grado de
homogeneidad), localizadas cercanas unas de otras e
interconectadas a través de una red de área local
(LAN) de alta velocidad.
Sistemas computacionales distribuidos tipo GRID
Un sistema computacional distribuido tipo grid
consiste en sistemas distribuidos que comúnmente se
construyen como una federación de sistemas de
cómputo, en el que cada sistema suele estar bajo un
dominio administrativo distinto, y en los que los
componentes de hardware, software y tecnología de red
pueden ser muy diferentes. Los sistemas grid son
heterogéneos, por lo que no se hacen suposiciones de
uniformidad en cuanto al hardware, sistemas
operativos, redes, dominios administrativos, políticas de
seguridad, etc.
 Sistemas de Información Distribuidos
Otra clase importante de sistemas distribuidos se
encuentra en organizaciones que poseen una gran
cantidad de aplicaciones de red (distribuidas), pero cuya
interoperabilidad se dificulta mucho. Muchas de las
soluciones middleware son el resultado de trabajar con
infraestructuras en la que es más fácil integrar
aplicaciones en un sistema de información global en la
empresa
 Sistemas Penetrantes Distribuidos
Un sistema penetrante distribuido es parte de nuestro entrono, y, por consecuencia,
inherentemente distribuido. Una situación importante es la falta de control
administrativo humano. En el mejor de los casos, los dispositivos pueden ser
configurados por sus propietarios, pero ellos deben descubrir su ambiente e integrarse
lo mejor posible a los demás dispositivos. Las aplicaciones penetrantes deben cumplir
los siguientes requerimientos:
1. Deben aceptar cambios contextuales (deben estar conscientes de que el
ambiente cambia continuamente).
2. Deben promover una composición adaptable (los dispositivos pueden
ser utilizados en diferentes formas por diferentes usuarios).
3. Por omisión, deben compartir recursos. Al ser agregados al sistema
generalmente deben accesar y proveer información.
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Sistema Operativo Distribuido

  • 1. Realizado por: Alejandro Rodríguez Sistemas Operativos II SISTEMAS OPERATIVOS DISTRIBUIDOS
  • 2. INTRODUCCION Sistemas cuyos componentes hardware y software, que están en ordenadores conectados en red, se comunican y coordinan sus acciones mediante el paso de mensajes, para el logro de un objetivo. Se establece la comunicación mediante un protocolo prefijado por un esquema cliente-servidor. Un sistema distribuido se define como: una colección de computadores separados físicamente y conectados entre sí por una red de comunicaciones distribuida; cada máquina posee sus componentes de hardware y software que el usuario percibe como un solo sistema (no necesita saber qué cosas están en qué máquinas). El usuario accede a los recursos remotos (RPC) de la misma manera en que accede a recursos locales, o un grupo de computadores que usan un software para conseguir un objetivo en común. Los sistemas distribuidos deben ser muy confiables, ya que si un componente del sistema se descompone otro componente debe de ser capaz de reemplazarlo, esto se denomina Tolerancia a Fallos."
  • 3. Consiste en facilitar el acceso y la gestión de los recursos distribuidos en la red. Los usuarios pueden acceder a recursos remotos de la misma manera en que lo hacen para los recursos locales Permitiendo distribuir trabajos, tareas o procesos, entre un conjunto de procesadores. Al visualizar el problema anterior, surge de manera intuitiva la noción de que un S.O Distribuido no requiera tanta complejidad, y que utilice la comunicación con otros módulos de forma limitada. Los Sistemas Distribuidos trabajan de forma independiente, asíncronica y soberana. Definiciones
  • 4. Tipos de Sistemas Distribuidos Ha varias formas o taxonomías propuestas para clasificar a los sistemas distribuidos. En nuestro caso, diferenciaremos los sistemas distribuidos en tres clases: sistemas computacionales distribuidos, sistemas de información distribuidos, y sistemas embebidos distribuidos.  Sistemas Computacionales Distribuidos Una de las clases de sistemas distribuidos más importantes y populares en nuestros días son los usados para procesar tareas que requieren de un gran desempeño computacional, estos sistemas son conocidos como sistemas computacionales distribuidos. Los sistemas computacionales distribuidos pueden ser clasificados en dos grupos: sistemas computacionales distribuidos tipo cluster y sistemas computacionales distribuidos tipo grid. Sistemas computacionales distribuidos tipo CLUSTER: En la computación cluster, el hardware subyacente consiste en un grupo de estaciones de trabajos o PCs similares (alto grado de homogeneidad), localizadas cercanas unas de otras e interconectadas a través de una red de área local (LAN) de alta velocidad.
  • 5. Sistemas computacionales distribuidos tipo GRID Un sistema computacional distribuido tipo grid consiste en sistemas distribuidos que comúnmente se construyen como una federación de sistemas de cómputo, en el que cada sistema suele estar bajo un dominio administrativo distinto, y en los que los componentes de hardware, software y tecnología de red pueden ser muy diferentes. Los sistemas grid son heterogéneos, por lo que no se hacen suposiciones de uniformidad en cuanto al hardware, sistemas operativos, redes, dominios administrativos, políticas de seguridad, etc.  Sistemas de Información Distribuidos Otra clase importante de sistemas distribuidos se encuentra en organizaciones que poseen una gran cantidad de aplicaciones de red (distribuidas), pero cuya interoperabilidad se dificulta mucho. Muchas de las soluciones middleware son el resultado de trabajar con infraestructuras en la que es más fácil integrar aplicaciones en un sistema de información global en la empresa
  • 6.  Sistemas Penetrantes Distribuidos Un sistema penetrante distribuido es parte de nuestro entrono, y, por consecuencia, inherentemente distribuido. Una situación importante es la falta de control administrativo humano. En el mejor de los casos, los dispositivos pueden ser configurados por sus propietarios, pero ellos deben descubrir su ambiente e integrarse lo mejor posible a los demás dispositivos. Las aplicaciones penetrantes deben cumplir los siguientes requerimientos: 1. Deben aceptar cambios contextuales (deben estar conscientes de que el ambiente cambia continuamente). 2. Deben promover una composición adaptable (los dispositivos pueden ser utilizados en diferentes formas por diferentes usuarios). 3. Por omisión, deben compartir recursos. Al ser agregados al sistema generalmente deben accesar y proveer información.
  • 7. Características Sistemas Distribuidos Los sistema distribuidos abiertos pueden construirse a partir de hardware y software heterogéneo, posiblemente proveniente de vendedores diferentes. Pero la conformidad de cada componente con el estándar publicado debe ser cuidadosamente comprobada y certificada si se quiere evitar tener problemas de integración. Concurrencia: Cuando existen varios procesos en una única maquina decimos que se están ejecutando concurrentemente. Si el ordenador esta equipado con un único procesador central, la concurrencia tiene lugar entrelazando la ejecución de los distintos procesos. Escalabilidad La demanda de escalabilidad en los sistemas distribuidos ha conducido a una filosofía de diseño en que cualquier recurso simple -hardware o software- puede extenderse para proporcionar servicio a tantos usuarios como se quiera.
  • 8. Tolerancia a Fallos: Los sistemas informáticos a veces fallan. Cuando se producen fallos en el software o en el hardware, los programas podrían producir resultados incorrectos o podrían pararse antes de terminar la computación que estaban realizando. Transparencia: La transparencia se define como la ocultación al usuario y al programador de aplicaciones de la separación de los componentes de un sistema distribuido, de manera que el sistema se percibe como un todo, en vez de una colección de componentes independientes. La transparencia ejerce una gran influencia en el diseño del software de sistema.
  • 10. Caracteristicas de Redes e Interconexión: • Se conecta fácilmente al PC vía Ethernet • Permite a múltiples usuarios compartir una sola conexión ADSL con una dirección WAN IP • Servidor integrado LAN DHCP • Servidor DNS integrado y relé. • "Siempre activado "(ponteado) o por marcación (PPP) • Voz de datos simultáneos en una sola línea de teléfono • Aprobado para conexiones a todos los operadores más importantes de la red • Cumple estándares ADSL (ANSI T1.413 Issue2, G.dmt, G.lite) • Disponible como hub de 4 puertos o con conexión ATMF
  • 11. Caracteristicas de Protocolos de Comunicacion: Directo/indirecto Monolítico/estructurado Simétrico/asimétrico Normalizado/no normalizado
  • 12. Gestión de Memoria de Sistemas Distribuidos 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.
  • 13. 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. 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. Facilita el desarrollo de aplicaciones, el modelo es más sencillo y la sincronización puede realizarse utilizando construcciones tradicionales, cómo los semáforos.
  • 14. Sistemas Distibuidos Se logra una mejor comunicación entre las personas. Ejemplo: el correo electrónico. Pueden compartir recursos, como programas y periféricos, muy costosos. Ejemplo: Impresora Láser, dispositivos de almacenamiento masivo, etc. Tienen mayor flexibilidad, la carga de trabajo se puede distribuir entre diferentes ordenadores. Los sistemas distribuidos tienen un sistema impredecible. Como todos ellos pueden cambiar rápidamente Los sistemas distribuidos son mas complejos, esto provoca que sea mas difícil comprender sus propiedades. El principal problema es el software, es el diseño, implantación y uso del software distribuido, pues presenta numerosos inconveniente
  • 15. Comparaciones S.O Distribuido S.O de Red Grado de Transparencia Alto Bajo El mismo S.O en todos los nodos si No Bases de la comunicación Memoria compartida, mensajes Archivos Admin de recursos Global centralizado y distribuidos Por nodo escalabilidad Moderada No Apertura Cerrada Abierta
  • 16. Comparaciones S.O Distribuido S.O Robustez Determinación de fallas Puede que soporte y continúe trabajando como no puede continuar Procedimientos para recuperación de fallas Distribución Si No Gestiona recursos Si No
  • 17. Comparaciones S.O Distribuido Aspecto de Diseño Compartición de archivos Si Según su diseño Fallas físicas No puede acceder a una solución Puede analizar y reemplazar de ser necesario Aperturas Recursos se pueden añadir sin perjudicar ni duplicar a los ya existentes Difícil garantizar que los recursos se encuentren disponibles de forma eficiente Escalabilidad Operan de manera efectiva y eficiente a muchas escalas diferentes. Puede agregarse los equipos que sean posibles
  • 18. Acceso a Archivos Remotos Un acceso remoto es poder acceder desde una computadora a un recurso ubicado físicamente en otra computadora que se encuentra geográficamente en otro lugar, a través de una red local o externa (como Internet). En el acceso remoto se ven implicados protocolos (En informática, un protocolo es un conjunto de reglas usadas por computadoras para comunicarse unas con otras a través de una red por medio de intercambio de mensajes).
  • 19. Métodos de Acceso Remoto 1. Control remoto. Con este método, un usuario se conecta a una computadora remota y toma control de ella. Esta computadora ejecuta todas las órdenes del usuario y solamente la información actualizada del teclado, del ratón y de la pantalla se transfieren por la línea. Si la computadora remota forma parte de una red (por ejemplo una LAN), entonces el usuario puede también tener acceso a esa red. 2. Nodo remoto. Con este método, un usuario se convierte en un nodo remoto de la red a través de un dispositivo de acceso remoto. El procesamiento se realiza sobre la computadora del usuario. Por ejemplo, si se hace clic sobre un archivo de texto en un directorio, ese archivo es transferido y luego abierto en la PC del usuario.
  • 20. La conexión puede utilizar todos los protocolos que estén mutuamente disponibles en ambos sistemas, por lo que si TCP/IP e IPX se están ejecutando sobre el servidor y el cliente, ambos protocolos están disponibles para ser usados. Cuando el número de líneas es grande, los pares telefónicos se pueden reemplazar con enlaces digitales E1 hacia la empresa telefónica, por cable o por microondas. Cada E1 suministra 30 canales de 64 kbps. En este caso es también posible colocar el RAS en la propia sede de la operadora telefónica, tal como hacen los proveedores de acceso a Internet (ISP). Una solución que se usa cada vez con mayor frecuencia para el acceso remote es a través de Internet. En tal caso el usuario se conecta al RAS de su ISP y de allí a la red de la empresa, la cual está conectada a Internet a través de un enlace dedicado
  • 21. La mayoría de los sistemas de comunicación en grupo están diseñados para que los mensajes enviados al grupo lleguen correctamente a todos los miembros o a ninguno de ellos: • Esta propiedad de “todo o nada” en la entrega se llama transmisión atómica. • Facilita la programación de los sistemas distribuidos. • Es de gran importancia para garantizar la consistencia de las bases de datos y de los archivos distribuidos y duplicados. Atomicidad
  • 22. En los sistemas distribuidos es importante analizar y verificar el funcionamiento de los procesos cooperativos y de aquellos que comparten recursos y/o servicios. Los procesos cooperativos pueden directamente compartir un espacio de dirección lógico (código y datos), o solamente comparte los datos a través de archivos. El acceso concurrente a los datos compartidos puede resultar en una inconsistencia de los mismos. Se necesitan mecanismos para asegurar un ordenamiento en la ejecución de procesos cooperativos que comparten un espacio de direccionamiento lógico, tal que la consistencia en los datos sea respetada. Control de Concurrencia
  • 23. Los mecanismos de concurrencia para asegurar el ordenamiento en la ejecución de procesos: sincronización y exclusión mutua y alocución de recursos en un entorno de memoria compartida asincrónica son las herramientas que se están considerando en el trabajo. Las condiciones que debe respetar un protocolo para soportar estos mecanismos son: • Buena formación. • Exclusión (exclusión mutua). • Progreso.
  • 24. Conclusiones Los sistemas distribuidos poseen aspectos considerables, por lo cual su desarrollo implica mucha complejidad, existen ciertos aspectos que requieren extremo cuidado al desarrollarse e implantarse como el manejo de fallos, el control de la concurrencia, etc. Se nota también que muchas tecnologías están en constante desarrollo y maduración, lo cual implica un minucioso estudio previo de muchos factores antes de apostar por alguna tecnología en especial.
  • 25. Bibliografías Jie Wu, Distributed System Design, 1999. Gary L. Peterson, Myths about the mutual exclusion problem. Information Processing Letters, Junio 1981. Nancy A Lynch. Distributed Algorithms, 1997. [Gary L. Peterson y Michael Fischer. Economical solutions for the critical section problem in a distributed system. Proceedings of the Ninth Annual ACM Symposium on Theory of Computing, Mayo 1977. [Michael Raynal. Algorithms for Mutual Exclusion. MIT Press, Cambridge, 1986. [M. Ben Ari. Principles of Concurrent Programming. Prentice Hall, Englewood Cliffs, 1982.