UNIVERSIDAD FRANCISCO GAVIDIA FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA

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1 UNIVERSIDAD FRANCISCO GAVIDIA FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA TRABAJO DE GRADUACION CREACIÓN DE UN DISEÑO DE PROTOTIPO DE CLÚSTER PARA BALANCEO DE CARGA Y ALTA DISPONIBILIDAD. "CASO PRÁCTICO: UNIVERSIDAD FRANCISCO GAVIDIA". PRESENTADO POR: RENE MAURICIO CASTILLO LUNA. GRISELDA YESENIA COTO PARADA. ANA SILVIA POSADA ORDOÑEZ. PARA OPTAR AL GRADO DE: INGENIERO EN CIENCIAS DE LA COMPUTACIÓN AGOSTO 2009 SAN SALVADOR, EL SALVADOR, CENTROAMERICA

2 UNIVERSIDAD FRANCISCO GAVIDIA RECTOR: ING. MARIO ANTONIO RUÍZ RAMÍREZ SECRETARIA GENERAL: LICDA. TERESA DE JESÚS GONZÁLEZ DE MENDOZA FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA DECANO: ING. ELBA PATRICIA CASTANEDO DE UMAÑA

3 UNIVERSIDAD FRANCISCO GAVIDIA ORGANIZACIÓN DE TRABAJO DE GRADUACIÓN: DECANO: ING. ELBA PATRICIA CASTANEDO DE UMAÑA ASESOR: ING. SUSAN LISSETTE CANO JURADO EVALUADOR: ING. LUIS GUSTAVO CISNEROS PANIAGUA LIC. SAÚL ANTONIO CORNEJO HERNÁNDEZ LIC. JAIME RICARDO HERNÁNDEZ

4

5 AGRADECIMIENTOS Al llegar a este momento en la Historia de mi vida, doy gracias a Dios por haberme dado las fuerzas, el coraje y la paciencia necesarios para culminar con éxito este paso en mi carrera profesional. Doy Gracias a mi Padres por sus palabras de aliento y sus consejos sabios; por siempre creer en mí. Doy Gracias a mi Esposo por su apoyo incondicional, sus palabras de ánimo, su aporte de conocimiento y las múltiples muestras de solidaridad. Doy gracias a mi asesora Ing. Susan Cano por todo el empeño y esfuerzo que puso para sacarnos con éxito de este proceso. Gracias a todos los que nos apoyaron, al departamento de informática de CEPA por darnos muy gentilmente un lugar para reunirnos, al Ing. Mario Villalobos por todo el tiempo y aporte de ideas que nos brindo, gracias a mis hermanos y a mi hijo por motivarme a salir adelante. Gracias a todos los que de alguna u otra manera aportaron para que este logro obtenido fuera una realidad. Ana Silvia Posada

6 AGRADECIMIENTOS: A DIOS: Por darme la bendición de poder culminar mi carrera y con ello valorar todo el esfuerzo que mis padres han hecho a lo largo de mi vida para brindarme un mejor futuro y ponerme en mi camino a tantas personas que me brindaron su apoyo, sabiduría y me dieron ánimos de seguir adelante hasta poder llegar al final de mi carrera. A MI MADRE: Cristina de Coto por su apoyo, amor, consideración y comprensión al no poderle dedicar mucho tiempo durante el proceso de trabajo de graduación. Por enseñarme a aprovechar bien mi tiempo y enseñarme el amor a Dios. A MI PADRE: Joaquín Coto por sus esfuerzos para ayudarme económica y moralmente en toda mi carrera, su paciencia, muestras de cariño y solidaridad esperándome cuando iba a clases, por acompañarme cuando más lo necesitaba, dejando a un lado sus cosas por andar conmigo en todo momento. A MI ASESORA Y AMIGA: Ing. Susan Cano, por su apoyo incondicional y brindarnos su experiencia en los procesos de tesis, empeño, paciencia, dedicación y tomarse como propio éste trabajo de tesis. A MIS AMIGOS: Ing. Andrés Pascasio, Ing. René Ventura, Ing. Mario Villalobos, Alfredo Celso por su ayuda incondicional y estar presentes cuando más los necesitaba, por su amistad. Y a todos aquellos que de una u otra forma aportaron de sus conocimientos con la mayor voluntad cuando así lo necesitaba. A MIS JEFES: Sra. Ana Ruth de Teos, Srita. Cecilia Oliva, Ing. Luis Morales, por su apoyo, ayuda y comprensión con los permisos solicitados, consejos y ánimos para seguir adelante. Gracias a cada uno de ustedes. Ningún logro vale tanto como aquél que puede compartirse con aquellos que han ayudado a que éste se alcance. Griselda Yesenia Coto Parada

7 AGRADECIMIENTOS A Dios: Por haberme permitido llegar hasta este punto que costo tanto. Gracias por darme salud y vida, lo cual me permitieron alcanzar este objetivo. A mis padres: Gracias por su apoyo desinteresado y en todo sentido, por sus consejos, por haberme inculcado en todo este tiempo el sentido de responsabilidad, y enfoque para alcanzar cueste lo que cueste los objetivos personales y profesionales. A nuestra asesora: Por habernos presionado para cumplir en tiempo y forma con nuestras responsabilidades para poder alcanzar este importante logro. Gracias por tu tiempo. A todas aquellas personas: Que con sus conocimientos, tiempo, paciencia y entrega, nos ayudaron a salir adelante en los momentos donde no encontrábamos la salida a los problemas técnicos con los cuales nos enfrentamos a lo largo de nuestro proyecto. Gracias también a aquellos quienes nos impulsaron a seguir pese a todos los problemas y dificultades que tuvimos que vencer para terminar exitosamente nuestra tesis. René Mauricio Castillo Luna

8 TABLA DE CONTENIDO RESUMEN i INTRODUCCION..... iii CAPITULO I... 1 GENERALIDADES DEL PROYECTO Y DE LA DTC DE LA UNIVERSIDAD FRANCISCO GAVIDIA NOMBRE DEL PROYECTO OBJETIVOS DEL PROYECTO GENERAL ESPECIFICOS ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO ALCANCES LIMITACIONES JUSTIFICACION DEL PROYECTO PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ANTECEDENTES DE LA UNIVERSIDAD FRANCISCO GAVIDIA ORGANIGRAMA DE LA UFG ANTECEDENTES DE LA DIRECCION DE TECNOLOGIA Y COMUNICACIONES ORGANIGRAMA DE LA DIRECCION DE TECNOLOGIA Y COMUNICACIONES CAPITULO II MARCO TEORICO SOBRE LA ARQUITECTURA DE CLUSTER GENERALIDADES HISTORIA DE CLUSTER FUNDAMENTOS GENERALES DE CLUSTERS DEFINICIÓN DE CLÚSTER CLASIFICACION DE CLUSTER CARACTERÍSTICAS DE LOS CLÚSTER ESCALABILIDAD

9 DISPONIBILIDAD RENDIMIENTO ARQUITECTURA DE CLUSTERS COMPONENTES DE UN CLÚSTER NODOS SISTEMAS OPERATIVOS CONEXIONES DE RED MIDDLEWARE PROTOCOLOS DE COMUNICACION AMBIENTES DE PROGRAMACION PARALELA APLICACIONES TIPOS DE CLÚSTER CLÚSTER DE ALTO RENDIMIENTO CLÚSTER DE ALTA DISPONIBILIDAD (HA, HIGH AVAILABILITY) CARACTERISTICAS Y FUNCIONAMIENTO DE ALTA DISPONIBILIDAD SPOF (SINGLE POINT OF FAILURE O PUNTO SIMPLE DE FALLA) SERVICIO DE DATOS DINAMICA DE ALTA DISPONIBILIDAD (HA) GRUPOS DE RECURSOS DE UN SERVICIO DE DATOS CLUSTER DE BALANCEO DE CARGA BALANCEO DE CARGA ( LOAD BALANCING) BALANCEO DE CARGA POR SISTEMA DE NOMBRES DE DOMINIO O DNS BALANCEO DE CARGA MEDIANTE UN NODO DIRECTOR CLUSTER TOLERANTE A FALLOS CLUSTER DE ALTA CONFIABILIDAD (HR, HIGH RELIABILITY) VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CLUSTERS VENTAJAS DESVENTAJAS PLANIFICACION Y ADMINISTRACIÓN DE CLUSTERS

10 2.7.1 ADMINISTRACIÓN REGISTRO DE EVENTOS (LOGGING) FALLA Y RECUPERACION DE HARDWARE FALLA DE SOFTWARE FALLA Y RECUPERACION DEL SISTEMA DE ARCHIVOS ENCOLAMIENTO (QUEING) MONITOREO (MONITORING) CONTABILIDAD (ACCOUNTING) PLANIFICACIÓN DE TAREAS SOLUCIONES DE ALTA DISPONIBILIDAD (HA) PARA LINUX HEARTBEAT CYRUS RSYNC NFS LDIRECTORD Y LVS (LINUX VIRTUAL SERVER) ROUND ROBIN DNS HAPROXY PIRAHNA ULTRAMONKEY KIMBERLITE EL MODELO OSI APLICACIONES EN LAS QUE SE HA UTILIZADO LA ARQ. DE CLÚSTER CLÚSTER GOOGLE CLUSTER IMPLEMENTADOS A NIVEL NACIONAL (EN EL SALVADOR) EVOLUCIÓN DE LOS CLÚSTERS GESTIÓN DE ALMACENAMIENTO EN DISCOS REDUNDANT ARRAY OF INDEPENDENT DISKS (RAID) ARREGLOS DE DISCOS DUROS NIVELES DE ARREGLOS... 67

11 RAID 1: ESPEJO Y DUPLICACION RAID 2: CODIGO DE CORRECCION DE ERRORES CON CODIGO DE HAMMING RAID 3: TRANSPARENCIA EN PARELELO CON PARIDAD RAID 4: DISCOS INDEP. DE DATOS CON DISCO COMPARTIDO DE PARIDAD RAID 5: DISCOS INDEP. DE DATOS CON BLOQUES DISTRIB. DE PARIDAD RAID 6: DISCOS INDEP. DE DATOS CON ESQUEMAS INDEP.DE PARIDAD DEFINICIÓN DE HOT SWAP CLUSTERS CON DISCOS DUROS LOGICAL VOLUME MANAGEMENT (LVM) DIRECCIONES IP CLASES DE IP S IP's PUBLICAS IP s PRIVADAS ELEMENTOS PARA CREAR UNA RED DE AREA LOCAL TOPOLOGIAS DE RED TOPOLOGÍA DE MALLA TOPOLOGÍA DE ESTRELLA TOPOLOGÍA DE ÁRBOL TOPOLOGÍA DE BUS TOPOLOGÍA DE ANILLO LICENCIAMIENTO DE SOFTWARE LICENCIAR UN SOFTWARE TIPOS DE LICENCIAS DE SOFTWARE LIBRE FREE SOFTWARE OPEN SOURCE LICENCIA GPL (GENERAL PUBLIC LICENSE) O 'COPYLEFT' SOFTWARE DE DOMINIO PUBLICO FREEWARE... 92

12 SHAREWARE ADWARE (ADVERTISING SPYWARE) ALGUNAS VENTAJAS DE UTILIZAR CODIGO ABIERTO CAPITULO III METODOLOGÍA E INVESTIGACION DE CAMPO GENERALIDADES OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION OBJETIVO GENERAL OBJETIVOS ESPECIFICOS METODOLOGIA DE LA INVESTIGACIÓN FUENTES DE INFORMACION FUENTES PRIMARIAS FUENTES SECUNDARIAS HERRAMIENTAS DE INVESTIGACIÓN ENTREVISTA ENCUESTA ENCUESTA PILOTO INSTRUMENTOS DE INVESTIGACIÓN GUÍA DE ENTREVISTA GUÍA DE ENCUESTA DETERMINACIÓN DEL UNIVERSO DETERMINACIÓN DE LA MUESTRA ANÁLISIS DE LA INVESTIGACIÓN ANÁLISIS DE LA ENTREVISTA TABULACION Y ANÁLISIS DE LAS ENCUESTAS ANALISIS GENERAL DE LA ENCUESTA CONCLUSIONES DE LA INVESTIGACION DE CAMPO CONCLUSIONES DE LA INVESTIGACION DE CAMPO

13 CAPITULO IV DISEÑO DEL PROT. DE CLUSTER PARA BALANCEO DE CARGA Y ALTA DISPONIBILIDAD GENERALIDADES FORMULACION DE LAS SOLUCIONES SOLUCION CON SOFTWARE PROPIETARIO HARDWARE A UTILIZAR SOFTWARE A UTILIZAR PRESUPUESTO DEL PROYECTO PRESUPUESTO DE RECURSO HUMANO PRESUPUESTO DE HARDWARE PRESUPUESTO DE LICENCIAMIENTO TOTAL DE LOS RECURSOS A UTILIZAR DISEÑO FISICO DE LA SOLUCION SOLUCIÓN CON SOFTWARE PROPIETARIO VMWARE CÓMO SE USA VMWARE INFRAESTRUCTURE? CUÁLES SON LOS BENEFICIOS DE VMWARE INFRAESTRUCTURE? CÓMO FUNCIONA VMWARE INFRAESTRUSTURE? QUÉ INFLUYE VMWARE INFRAESTRUCTURE? VMWARE ESX SERVER VMWARE VMFS VMWARE VIRTUAL SMP VMWARE VIRTUALCENTER VMWARE DRS VMWARE VMOTION VMWARE HA VMWARE CONSOLIDATED BACKUP HARDWARE A UTILIZAR SOFTWARE A UTILIZAR PRESUPUESTO DEL PROYECTO

14 4.8.1 PRESUPUESTO DE RECURSO HUMANO PRESUPUESTO DE HARDWARE PRESUPUESTO DE LICENCIAMIENTO PRESUPUESTO DE LICENCIAMIENTO DIAGRAMA FISICO SOLUCIÓN CON LINUX (PROTOTIPO DE CLUSTER) DESCRIPCION DEL PROTOTIPO DESCRIPCIÓN DE LOS COMPONENTES NECESARIOS PARA LA PROPUESTA ESTUDIO DE FACTIBILIDAD FACTIBILIDAD TÉCNICA HARDWARE A UTILIZAR REQUERIMIENTOS DE HARDWARE DESCRIPCION DEL EQUIPO CON QUE ACTUALMENTE CUENTA LA UNIVERSIDAD SOFTWARES A UTILIZAR EN EL CLÚSTER CONCLUSIÓN ESTUDIO DE FACTIBILIDAD TÉCNICA FACTIBILIDAD ECONOMICA PRESUPUESTO DEL PROYECTO RECURSO HUMANO RECURSO TECNOLÓGICO RECURSOS MATERIALES TOTAL DE LOS RECURSOS A UTILIZAR CONCLUSIÓN DE LA FACTIBILIDAD ECONÓMICA FACTIBILIDAD OPERATIVA CONCLUSION DE LA FACTIBILIDAD OPERATIVA INFORMACION DE LAS APLICACIONES A UTILIZAR APLICACION PARA EL CORREO ELECTRÓNICO APLICACIÓN DE SERVIDOR DE CORREO APLICACIÓN DE SERVIDOR IMAP APLICACIÓN PARA LA PLATAFORMA UVIRTUAL

15 4.31 APLICACION PARA LA BASE DE DATOS APLICACIÓN DE SERVIDOR WEB LENGUAJE DE PROGRAMACION WEB APLICACIÓN DE ALTA DISPONIBILIDAD APLICACIÓN DE SINCRONIZACION APLICACIÓN DE BALANCEO DE CARGA LDIRECTOR CAPITULO V DESARROLLO DEL PROT. DE CLÚSTER PARA BALANCEO DE CARGA Y ALTA DISPONIBILIDAD GENERALIDADES DESCRIPCION DEL PROTOTIPO DESCRIPCIÓN DE LOS COMPONENTES NECESARIOS PARA LA PROPUESTA DISEÑO DE LA TOPOLOGÍA DISEÑO DEL PROTOTIPO DESCRIP. DE LOS APLICATIVOS INSTALADOS EN CADA UNO DE LOS EQUIPOS DESCRIPCION DEL CLÚSTER EN ALTA DISPONIBILIDAD PARA EL SERVICIO DE UVIRTUAL DESCRIPCION DEL CLÚSTER EN BALANCEO DE CARGA PARA EL SERVICIO DE CORREO FLUJOGRAMA DE CONFIGURACION GUIA DE INSTALACION CONFIGURACIÓN DE LOS APLICATIVOS EN LOS EQUIPOS INFORMATICOS CONCLUSIONES RECOMENDACIONES BIBIOGRAFIA GLOSARIO ANEXOS DEL DOCUMENTO

16 RESUMEN El presente documento está conformado por cinco capítulos, en los que se ha desarrollado un Diseño de Prototipo de Clúster para el cuál se realizará una investigación del funcionamiento actual de los servicios de Uvirtual y Correo Electrónico y de su configuración. Se detallan a continuación: Capítulo I. Incluye antecedentes y generalidades de la UFG así como también de la Dirección de Tecnología y Comunicaciones Capítulo II. Detalla el marco teórico donde se definen los términos más importantes del tema en estudio. Capítulo III. Hace referencia a la metodología empleada en la investigación de campo realizada a la población universitaria en la UFG Capítulo IV. En este capítulo se plantea la metodología y técnicas de solución que se emplearan para brindar solución al tema de estudio. Capítulo V. Se desarrolla el prototipo de Clúster para el balanceo de carga y alta disponibilidad aplicado a los servicios de Uvirtual y Correo Electrónico.

17 INTRODUCCION En la Era de la Información las empresas exigen que los sistemas y servicios basados en TI se encuentren operando continuamente y se reduzca el número de interrupciones o fallas. Usualmente se sugieren la inclusión de varios tipos de soluciones tecnológicas para estos tipos de problemas entre ellas se puede mencionar la Tecnología de clúster. Uno de los múltiples beneficios de esta tecnología es que permite la disponibilidad de un componente o servicio que se encuentre operando permanentemente durante un periodo de tiempo deseado. Con el presente trabajo de graduación se pretende utilizar la tecnología de clusterización de alta disponibilidad y balanceo de carga aplicándolo a dos de los servicios informáticos que la Universidad Francisco Gavidia ofrece. Los servicios configurados en alta disponibilidad evitan costosos periodos de inactividad y ayudan a la recuperación de la información en dichos servicios. Esta infraestructura reforzará la disponibilidad del servicio informático garantizando el cumplimiento de los objetivos de la Universidad Francisco Gavida en el área tecnológica. Los servicios informáticos configurados en balanceo de carga permiten repartir el tráfico de las peticiones que los usuarios realicen, asegurando que dichas peticiones obtengan el menor tiempo de respuesta.

18 Debido a la creciente demanda que están experimentando los servicios informáticos que la UFG ofrece, es necesario que cuente con herramientas que brinden alternativas de solución a posibles problemas en el área tecnológica; cada año se experimentara un notorio crecimiento de la población estudiantil, por lo tanto los recursos tecnológicos actuales en algún momento llegaran al límite de su capacidad, por lo que se debe contemplar las alternativas de solución a los servicios de Correo Electrónico y la plataformas Uvirtual.

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