Sistemas Distribuidos

República Bolivariana de Venezuela

Ministerio de Educación Superior

Universidad Alejandro de Humboldt

Cátedra: Sistemas Operativos II

Sección: 601

Sistemas Distribuidos

Caracas, 30 de Enero del 2013

Sistemas distribuidos

Un sistema distribuido se define como: una colección de computadoras separadas físicamente y conectadas 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.

Objetivo

La computación distribuida ha sido diseñada para resolver problemas demasiado grandes para cualquier supercomputadora y mainframe, mientras se mantiene la flexibilidad de trabajar en múltiples problemas más pequeños. Por lo tanto, en la computación es naturalmente que un entorno multiusuario; y por ello, las técnicas de autorización segura son esenciales antes de permitir que los recursos informáticos sean controlados por usuarios remotos.

Aspecto del Diseño

1. Transparencia

El objetivo esencial de un sistema distribuido es proporcionar al usuario y a las aplicaciones una visión de los recursos del sistema como gestionados por una sola máquina virtual. La distribución física de los recursos es transparente. Pueden describirse diferentes aspectos de la transparencia:

 De identificación. Los espacios de nombres de los recursos son independientes de la topología de la red y de la propia distribución de los recursos. De esta forma, una aplicación puede referirse a un recurso con un nombre independientemente de en qué nodo se ejecute (véase la columna derecha de la Figura). Por ejemplo, en NFS un sistema de ficheros remoto se monta en un punto del sistema de ficheros local. Que una instalación de NFS proporcione transparencia de identificación a las aplicaciones depende de que todos los nodos cliente tengan montado el sistema remoto en el mismo punto de montaje, lo que es generalmente responsabilidad del administrador.

 De la ubicación física de los recursos. Ni los usuarios ni las aplicaciones conocen en qué nodo reside el recurso accedido, o si éste es local o remoto. Esto implica también que los recursos pueden migrar entre nodos sin que las aplicaciones se vean afectadas. La diferencia entre transparencia de ubicación e identificación se resume en la Figura. En NFS, podemos migrar un sistema de ficheros remoto de un nodo a otro y la transparencia de la ubicación se preservará si se actualizan convenientemente las tablas de montaje de los nodos cliente.

 De replicación. Ni los usuarios ni las aplicaciones conocen cuántas unidades hay de cada recurso, ni si se añaden o eliminan copias del recurso. En NFS los clientes gestionan caches locales de los ficheros remotos. El caching es una forma restringida de replicación que requiere alguna forma de validación (en NFS mediante encuesta) por los clientes para preservar la consistencia6. Aún así, la semántica UNIX que NFS pretende ofrecer a las aplicaciones puede verse a veces comprometida cuando varios clientes escriben sobre un mismo fichero. Otras formas más generales de replicación, como se verá, son más complejas de gestionar.

 De paralelismo. Una aplicación puede ejecutarse en paralelo, sin que la aplicación tenga que especificarlo, y sin consecuencias sobre la ejecución, salvo por cuestiones de rendimiento. Esta propiedad afecta a los sistemas que permiten distribuir procesos y memoria. En el caso de un sistema de ficheros, sólo es relevante cuando las aplicaciones bloquean temporalmente el acceso a ficheros, lo que se especifica de forma explícita (mediante primitivas de lock y unlock). Las últimas versiones de NFS incluyen este mecanismo.

 De compartición. El que un recurso compartido intente ser accedido simultáneamente desde varias aplicaciones no tiene efectos sobre la ejecución de la aplicación. Como hemos comentado, en NFS esta propiedad puede verse afectada por la existencia de caching, en particular si los periodos de la encuesta de validación son elevados.

 De rendimiento. Inevitablemente, implementar las propiedades de los sistemas distribuidos será a costa de una pérdida de rendimiento. Por lo tanto, generalmente es necesario buscar soluciones de compromiso. Así, en NFS la minimización del periodo de validación de la cache permitiría hacer casi totalmente transparente la existencia de caches, a costa de incrementar el tráfico de la red y en consecuencia las latencias.

2. Flexibilidad

Un proyecto en desarrollo como el diseño de un sistema operativo distribuido debe estar abierto a cambios y actualizaciones que mejoren el funcionamiento del sistema. Esta necesidad ha provocado una diferenciación entre las dos diferentes arquitecturas del núcleo del sistema operativo: el núcleo monolítico y el micronúcleo. Las diferencias entre ambos son los servicios que ofrece el núcleo del sistema operativo. Mientras el núcleo monolítico ofrece todas las funciones básicas del sistema integradas en el núcleo, el micronúcleo incorpora solamente las fundamentales, que incluyen únicamente el control de los procesos y la comunicación entre ellos y la memoria. El resto de servicios se cargan dinámicamente a partir de servidores en el nivel de usuario.

 Núcleo monolítico

Como ejemplo de sistema operativo de núcleo monolítico está UNIX. Estos sistemas tienen un núcleo grande y complejo, que engloba todos los servicios del sistema. Está programado de forma no modular, y tiene un rendimiento mayor que un micronúcleo. Sin embargo, cualquier cambio a realizar en cualquier servicio requiere la parada de todo el sistema y la recompilación del núcleo.

 Micronúcleo

La arquitectura de micronúcleo ofrece la alternativa al núcleo monolítico. Se basa en una programación altamente modular, y

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