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Sistemas Distribuidos

Sistemas
Operativos
Distribuidos
Sistemas Operativos
Distribuidos
1.
2.
3.
4.
5.

Introducción
Amoeba
Mach
Hurd
Bibliografía
1. Introducción
 Ventajas (Distribuidos vs. Centralizados):





Economía
Velocidad
Confiabilidad
Crecimiento por incrementos.
1. Introducción
 Desventajas:




Software (Existe poco)
Redes (Saturación)
Seguridad
1. Introducción
 Caracteristicas:






Transparencia
Flexibilidad
Confiabilidad (tolerancia a fallos)
Desempeño (velocidad)
Escalabilidad
2. Amoeba.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

Introducción
Arquitectura
Micro Núcleo
Servidores
Objetos y Posibilidades
Administración
Tolerancia a fallos
2. Amoeba. Introducción.
 Está escrito en C.
 Posee un lenguaje para el cómputo distribuido y
paralelo llamado Orca.
 No tiene el concepto de “máquina de origen”.
 El shell inicial se ejecuta en máquina arbitraria ,
pero los comandos tienen porqué ejecutarse en la
misma máquina que el shell.
2. Amoeba. Arquitectura.
 Pila de procesadores, cada uno con su memoria
local (no es necesaria la memoria compartida). El
sistema operativo se encarga de repartir el trabajo
de los procesadores de forma dinámica.
 Terminales X, uno para cada usuario.
 Servidores especializados, que por eficiencia se
encontrarán en ejecución todo el tiempo y en
máquinas dedicadas a ello.
2. Amoeba. Micro Núcleo.
 Se ejecuta en todas las máquinas del sistema:




Procesadores de la pila.
Terminales.
Servidores especializados.
2. Amoeba. Micro Núcleo.
 Posse las siguientes tareas:





Controlar los procesos e hilos.
Proporcionar el soporte de la administración de memoria
de bajo nivel. (Segmentos)
Soportar la comunicación entre los procesos. Dos formas
de comunicación:
Puntual: Un cliente envía un mensaje a un servidor y se bloquea
hasta que le conteste.
 De grupo: Envío de mensajes de una fuente a varios destinos.




Controlar la E/S de bajo nivel, mediante los
controladores de dispositivos que existen en el núcleo
que se comunican con los dispositivos.
2. Amoeba. Servidores.
 Servidor de archivos: Los archivos son
inmutables. Se crean, se leen y se eliminan,
pero no se modifican, para favorecer la
réplica automática.
 Servidor de directorios: Ofrece los
archivos, pero el manejo de éstos se hace a
través del servidor de archivos. Mayor
flexibilidad.
2. Amoeba. Servidores.
 Servidor de réplicas: Replicas retardadas.
Cuando se crea algún objeto se hace una
copia y cuando tenga tiempo la actualizará.
Funciona mejor con objetos inmutables
como los archivos.
 Servidor de ejecución.
2. Amoeba. Objetos y
Posibilidades.
 Un objeto es un TDA y es controlado por un
proceso.
 Las posibilidades identifican al objeto y lo
dotan de protección.





Puerto del servidor (48)
Objeto (24)
Derechos (8)
Verificación (48)
2. Amoeba. Objetos y
Posibilidades.
 El campo puerto del servidor se usa para localizar
la máquina en la que reside el servidor.
 El campo objeto lo usa el servidor para identificar
al objeto.
 El campo derechos indica las operaciones
permitidas al propietario de una posibilidad.
(Independientemente de los derechos que tenga el
objeto).
 El campo verificación se usa para validar la
posibilidad.
2. Amoeba. Administración.
 Procesos: Son objetos en Amoeba. Al crear
uno nuevo el padre obtiene una posibilidad
para el hijo.
 La administración de la memoria posee una
característica fundamental: Los segmentos
no se paginan ni se intercambian, por tanto
un proceso debe estar contenido en la
memoria por completo.
2. Amoeba. Administración.
 Desempeño: Mayor velocidad en la RPC. Todos
los datos están adyacentes en la memoria virtual y
física. No se producen fallos de página.
 Sencillez: El no tener paginación el núcleo será mas
controlable.
 Economía: al ser tan barata la memoria se podrá
usar memorias de cientos de Megabytes, con lo que
se reduce la necesidad de paginación.
2. Amoeba. Tolerancia a fallos.
 Para la tolerancia a fallos se usa el servidor
de replicas.
 Éste funciona mejor con objetos inmutables
como los archivos, ya que trabaja en segundo
plano.
3. Mach
1.
2.
3.
4.

Introducción
Micro Núcleo
Administración de los Procesos
Administración de la Memoria
3. Mach. Introducción.
 NO es un sistema operativo, sino un micro núcleo.
 Objetivos.






Base para la construcción de otros sistemas (UNIX).
Espacio de direcciones de gran tamaño.
Acceso transparente a los recursos de la red.
Paralelismo del sistema y las aplicaciones.
Escalabilidad (transportar mach a un número más grande
de máquinas).

 La emulación del sistema operativo se lleva a cabo
en el espacio del usuario.
3. Mach. Micro Núcleo.
 El núcleo de Mach se encarga de las
siguientes tareas:





Administra los procesos.
Administra la memoria.
Controla la comunicación.
Controla los servicios de E/S.
3. Mach. Micro Núcleo.
 La administración de la memoria se basa en
los llamados objetos de memoria.
 Son estructuras de datos asociadas con el
espacio de direcciones de un proceso. Al
producirse un fallo de página puede enviar
un mensaje a un servidor a nivel de usuario.
3. Mach. Micro Núcleo.
 La comunicación entre los procesos se
realiza entre puertos que tienen asignados.
 En el espacio de usuario se controlan el resto
de características de un sistema operativo
como los archivos, directorios y otras
funciones.
3. Mach. Micro Núcleo.
 Ventajas:






Mayor sencillez de cada parte.
Independencia y portabilidad del sistema
operativo.
Ejecución de varios sistemas operativos a la vez.
Mayor seguridad (cada proceso tiene su propio
sistema operativo. Difícil husmear ficheros del
otro sistema.)
3. Mach. Administración de los
procesos.
 Proceso: espacio de direcciones y colección de
hilos que se ejecutan en ese espacio de direcciones.
 Además poseen puertos para la comunicación:







Puerto de proceso: Comunicación con el núcleo.
Puerto de arranque: Para inicializar los parámetros del
proceso.
Puerto de excepción: Lo usa el SO para informar de las
excepciones.
Puertos registrados: Para comunicación con los
servidores estándar del sistema.
3. Mach. Administración de los
procesos.
 Un hilo pertenece a un solo proceso.
 Los hilos poseen prioridades de 0 a 31 o de 0
a 127 y el 0 indica que el hilo tiene mayor
prioridad.
 Se planifican mediante un array global con
colas de hilos cada cola de una prioridad.
3. Mach. Administración de los
procesos.
 También existe un array local para cada
procesador con los hilos que solo se ejecutan
en ese procesador.
 Todas las colas del array local poseen más
prioridad que las colas del array global.
3. Mach. Administración de la
memoria.
 Separa las partes que dependen de la máquina de las
que no dependen de ella.
 Aumenta la portabilidad.
 El código se divide en 3 partes:






La primera: es dependiente de la máquina y se ejecuta en
el núcleo. Captura todos los fallos de página.
La segunda: es la parte independiente del núcleo. Procesa
fallos de página, mapas de direcciones y reemplazo de
páginas.
La tercera: pertenece al espacio del usuario. Controla la
parte lógica, principalmente la memoria virtual.
4. Hurd
1. Introducción
2. Servidores
4. Hurd. Introducción.
 Hurd es un modelo de Sistema Operativo
basado en el micro núcleo GNUMach.
 Significa Hird of Unix-Replacing Daemons
(Horda de Demonios que Reemplazan a
Unix)
 Lo que se pretende en Hurd es separar partes
que estaban dentro del núcleo, sacarlas y
ponerlas en el espacio del usuario.
4. Hurd. Servidores.
 Se encargan de la separación del espacio del
micro núcleo y el espacio del usuario.
 Los servidores actúan como un proceso más
del sistema.
 Veamos los servidores más importantes.
4. Hurd. Servidores.
 Auth: Servidor de Autenticación.
 Sirve para cuando dos servidores no confían
uno en el otro.
 Estos pasan las peticiones al server auth y los
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4. Hurd. Servidores.
 Exec: Servidor de Ejecución.
 Crea las imágenes de los procesos a partir del
código del objeto.
 Versión reducida del planificador de Unix
que se encarga cuando hacemos una llamada
fork().
4. Hurd. Servidores.
 Proc: Servidor para el manejo de tareas.
 Crea el contexto para el proceso.
 Asigna los pids y las estructuras del proceso
a las tareas.
 También gestiona parte de las llamadas a
fork().
4. Hurd. Servidores.
 Crash: Servidor de excepción.
 Se activa cuando una tarea recibe una señal
de error fatal.
 Decide si suspenderlo o matarlo.
5. Bibliografía
 Sistemas Operativos Distribuidos.
 http://www.gnu.org/software/hurd/hurd.html

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Sistemas operativos distribuidos

  • 3. 1. Introducción  Ventajas (Distribuidos vs. Centralizados):     Economía Velocidad Confiabilidad Crecimiento por incrementos.
  • 4. 1. Introducción  Desventajas:    Software (Existe poco) Redes (Saturación) Seguridad
  • 7. 2. Amoeba. Introducción.  Está escrito en C.  Posee un lenguaje para el cómputo distribuido y paralelo llamado Orca.  No tiene el concepto de “máquina de origen”.  El shell inicial se ejecuta en máquina arbitraria , pero los comandos tienen porqué ejecutarse en la misma máquina que el shell.
  • 8. 2. Amoeba. Arquitectura.  Pila de procesadores, cada uno con su memoria local (no es necesaria la memoria compartida). El sistema operativo se encarga de repartir el trabajo de los procesadores de forma dinámica.  Terminales X, uno para cada usuario.  Servidores especializados, que por eficiencia se encontrarán en ejecución todo el tiempo y en máquinas dedicadas a ello.
  • 9. 2. Amoeba. Micro Núcleo.  Se ejecuta en todas las máquinas del sistema:    Procesadores de la pila. Terminales. Servidores especializados.
  • 10. 2. Amoeba. Micro Núcleo.  Posse las siguientes tareas:    Controlar los procesos e hilos. Proporcionar el soporte de la administración de memoria de bajo nivel. (Segmentos) Soportar la comunicación entre los procesos. Dos formas de comunicación: Puntual: Un cliente envía un mensaje a un servidor y se bloquea hasta que le conteste.  De grupo: Envío de mensajes de una fuente a varios destinos.   Controlar la E/S de bajo nivel, mediante los controladores de dispositivos que existen en el núcleo que se comunican con los dispositivos.
  • 11. 2. Amoeba. Servidores.  Servidor de archivos: Los archivos son inmutables. Se crean, se leen y se eliminan, pero no se modifican, para favorecer la réplica automática.  Servidor de directorios: Ofrece los archivos, pero el manejo de éstos se hace a través del servidor de archivos. Mayor flexibilidad.
  • 12. 2. Amoeba. Servidores.  Servidor de réplicas: Replicas retardadas. Cuando se crea algún objeto se hace una copia y cuando tenga tiempo la actualizará. Funciona mejor con objetos inmutables como los archivos.  Servidor de ejecución.
  • 13. 2. Amoeba. Objetos y Posibilidades.  Un objeto es un TDA y es controlado por un proceso.  Las posibilidades identifican al objeto y lo dotan de protección.     Puerto del servidor (48) Objeto (24) Derechos (8) Verificación (48)
  • 14. 2. Amoeba. Objetos y Posibilidades.  El campo puerto del servidor se usa para localizar la máquina en la que reside el servidor.  El campo objeto lo usa el servidor para identificar al objeto.  El campo derechos indica las operaciones permitidas al propietario de una posibilidad. (Independientemente de los derechos que tenga el objeto).  El campo verificación se usa para validar la posibilidad.
  • 15. 2. Amoeba. Administración.  Procesos: Son objetos en Amoeba. Al crear uno nuevo el padre obtiene una posibilidad para el hijo.  La administración de la memoria posee una característica fundamental: Los segmentos no se paginan ni se intercambian, por tanto un proceso debe estar contenido en la memoria por completo.
  • 16. 2. Amoeba. Administración.  Desempeño: Mayor velocidad en la RPC. Todos los datos están adyacentes en la memoria virtual y física. No se producen fallos de página.  Sencillez: El no tener paginación el núcleo será mas controlable.  Economía: al ser tan barata la memoria se podrá usar memorias de cientos de Megabytes, con lo que se reduce la necesidad de paginación.
  • 17. 2. Amoeba. Tolerancia a fallos.  Para la tolerancia a fallos se usa el servidor de replicas.  Éste funciona mejor con objetos inmutables como los archivos, ya que trabaja en segundo plano.
  • 18. 3. Mach 1. 2. 3. 4. Introducción Micro Núcleo Administración de los Procesos Administración de la Memoria
  • 19. 3. Mach. Introducción.  NO es un sistema operativo, sino un micro núcleo.  Objetivos.      Base para la construcción de otros sistemas (UNIX). Espacio de direcciones de gran tamaño. Acceso transparente a los recursos de la red. Paralelismo del sistema y las aplicaciones. Escalabilidad (transportar mach a un número más grande de máquinas).  La emulación del sistema operativo se lleva a cabo en el espacio del usuario.
  • 20. 3. Mach. Micro Núcleo.  El núcleo de Mach se encarga de las siguientes tareas:     Administra los procesos. Administra la memoria. Controla la comunicación. Controla los servicios de E/S.
  • 21. 3. Mach. Micro Núcleo.  La administración de la memoria se basa en los llamados objetos de memoria.  Son estructuras de datos asociadas con el espacio de direcciones de un proceso. Al producirse un fallo de página puede enviar un mensaje a un servidor a nivel de usuario.
  • 22. 3. Mach. Micro Núcleo.  La comunicación entre los procesos se realiza entre puertos que tienen asignados.  En el espacio de usuario se controlan el resto de características de un sistema operativo como los archivos, directorios y otras funciones.
  • 23. 3. Mach. Micro Núcleo.  Ventajas:     Mayor sencillez de cada parte. Independencia y portabilidad del sistema operativo. Ejecución de varios sistemas operativos a la vez. Mayor seguridad (cada proceso tiene su propio sistema operativo. Difícil husmear ficheros del otro sistema.)
  • 24. 3. Mach. Administración de los procesos.  Proceso: espacio de direcciones y colección de hilos que se ejecutan en ese espacio de direcciones.  Además poseen puertos para la comunicación:     Puerto de proceso: Comunicación con el núcleo. Puerto de arranque: Para inicializar los parámetros del proceso. Puerto de excepción: Lo usa el SO para informar de las excepciones. Puertos registrados: Para comunicación con los servidores estándar del sistema.
  • 25. 3. Mach. Administración de los procesos.  Un hilo pertenece a un solo proceso.  Los hilos poseen prioridades de 0 a 31 o de 0 a 127 y el 0 indica que el hilo tiene mayor prioridad.  Se planifican mediante un array global con colas de hilos cada cola de una prioridad.
  • 26. 3. Mach. Administración de los procesos.  También existe un array local para cada procesador con los hilos que solo se ejecutan en ese procesador.  Todas las colas del array local poseen más prioridad que las colas del array global.
  • 27. 3. Mach. Administración de la memoria.  Separa las partes que dependen de la máquina de las que no dependen de ella.  Aumenta la portabilidad.  El código se divide en 3 partes:    La primera: es dependiente de la máquina y se ejecuta en el núcleo. Captura todos los fallos de página. La segunda: es la parte independiente del núcleo. Procesa fallos de página, mapas de direcciones y reemplazo de páginas. La tercera: pertenece al espacio del usuario. Controla la parte lógica, principalmente la memoria virtual.
  • 29. 4. Hurd. Introducción.  Hurd es un modelo de Sistema Operativo basado en el micro núcleo GNUMach.  Significa Hird of Unix-Replacing Daemons (Horda de Demonios que Reemplazan a Unix)  Lo que se pretende en Hurd es separar partes que estaban dentro del núcleo, sacarlas y ponerlas en el espacio del usuario.
  • 30. 4. Hurd. Servidores.  Se encargan de la separación del espacio del micro núcleo y el espacio del usuario.  Los servidores actúan como un proceso más del sistema.  Veamos los servidores más importantes.
  • 31. 4. Hurd. Servidores.  Auth: Servidor de Autenticación.  Sirve para cuando dos servidores no confían uno en el otro.  Estos pasan las peticiones al server auth y los pone en contacto estableciendo un dominio de confianza.
  • 32. 4. Hurd. Servidores.  Exec: Servidor de Ejecución.  Crea las imágenes de los procesos a partir del código del objeto.  Versión reducida del planificador de Unix que se encarga cuando hacemos una llamada fork().
  • 33. 4. Hurd. Servidores.  Proc: Servidor para el manejo de tareas.  Crea el contexto para el proceso.  Asigna los pids y las estructuras del proceso a las tareas.  También gestiona parte de las llamadas a fork().
  • 34. 4. Hurd. Servidores.  Crash: Servidor de excepción.  Se activa cuando una tarea recibe una señal de error fatal.  Decide si suspenderlo o matarlo.
  • 35. 5. Bibliografía  Sistemas Operativos Distribuidos.  http://www.gnu.org/software/hurd/hurd.html