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. FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DISTRIBUIDOS Departament d’Arquitectura de Computadors - UPC

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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. FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DISTRIBUIDOS Departament d’Arquitectura de Computadors - UPC

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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? FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DISTRIBUIDOS Departament d’Arquitectura de Computadors - UPC

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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. FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DISTRIBUIDOS Departament d’Arquitectura de Computadors - UPC

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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 FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DISTRIBUIDOS Departament d’Arquitectura de Computadors - UPC

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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 FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DISTRIBUIDOS Departament d’Arquitectura de Computadors - UPC 15

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