Apuntes de Sistemas Operativos Distribuidos

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1 Apuntes de Sistemas Operativos Distribuidos Autor: Fabio E. Rivalta / Carlos Neetzel Material: dictado de clases Tema: Comunicación entre procesos (Parte 1) Fecha: 05/2007 Bibliografía utilizada: Apuntes de sistemas operativos distribuidos - Carlos Neetzel Sistemas operativos distribuidos Andrew S. Tanenbaum Sistemas Distribuidos George Coulouris y otros Apuntes de Internet (ver referencias para mayor detalle

2 Índice de contenidos Parte 1: Redes de comunicación de datos El concepto de Sistema Abierto UNIX y TCP/IP Middleware Tecnologías y Modelos Comunicación en Sistemas Distribuidos Parte 2: Llamada a procedimientos remotos (RPC) Sun/RPC CORBA RMI

3 Redes de comunicación de datos: Objetivos: Su objetivo principal es lograr que todos sus programas datos y equipo estén disponible para cualquier punto de la red que lo solicite, sin importar la localización física del recurso y del usuario. Otro de sus objetivos consiste en proporcionar una alta confiabilidad. Otro objetivo es el económico, debido a que los computadores pequeños tiene una mejor relación costo / rendimiento, en comparación con la que ofrece las máquinas grandes. También es un poderoso medio de comunicación entre personas que se encuentran en lugares distantes entre sí. Tipos de conexiones en red Las instalaciones del sistema pueden conectarse físicamente de varias maneras y cada configuración tiene sus ventajas y desventajas. Las configuraciones se construyen según los siguientes criterios: Costo básico: Cuánto cuesta enlazar las distintas instalaciones del sistema? Velocidad de comunicaciones: Cuánto se tarda en enviar un mensaje de la instalación A a la B? Confiabilidad: Si falla una instalación o enlace del sistema, es posible que aún sigan comunicándose las demás instalaciones? Las distintas conexiones se representan como grafos cuyos nodos corresponden a las instalaciones. Una arista del nodo A al nodo B corresponde a una conexión directa entre las dos instalaciones.

4 Conexiones: A C E B D Red de conexión total B D A E Red jerarquica con estructura de arbol. C F Conexión total: Cada instalación esta enlazada directamente con todas las demás instalaciones del sistema. El costo básico de esta instalación es muy elevado. Los mensajes entre instalaciones pueden enviarse con gran rapidez. Además estos sistemas son muy confiables ya que deben averiarse muchos enlaces para particionar el sistema Conexión parcial: Hay un enlace directo entre algunos, pero no todos, los pares de instalaciones. El costo básico de esta configuración es menor al de una red de conexión total. Es mas lenta la comunicación de mensajes y no es tan confiable como un sistema de conexión total. A E B Red de conexion parcial Conexión Jerárquica: En una red de jerarquía las instalaciones se organizan como un árbol. Cada instalación, excepto la raíz, tiene un solo padre y varios hijos C D

5 Topología de redes computacionales: Se conoce como topología de una red a la forma de interconectar los nodos de la red. Estrella Ventajas: Gran facilidad de instalación Posibilidad de desconectar elementos de red sin causar problemas. Facilidad para la detección de fallo y su reparación. Inconvenientes: Requiere más cable que la topología de BUS. Un fallo en el concentrador provoca el aislamiento de todos los nodos a él conectados. Se han de comprar hubs, switchs o concentradores. Canal multi-acceso o bus... A B C D n a) Red en canal lineal F E A C Red en estrella Bus Ventajas: Es Más fácil conectar nuevos nodos a la red Requiere menos cable que una topología estrella. Desventajas: Toda la red se caería se hubiera una ruptura en el cable principal. Se requiere terminadores. Es difícil detectar el origen de un problema cuando toda la red cae. No se debe utilizar como única solución en un gran edificio. B D

6 Topología de redes computacionales: (Cont) Anillo Ventajas: Es Más fácil conectar nuevos nodos a la red Requiere menos cable que una topología estrella. Desventajas: Toda la red se caería se hubiera una ruptura en el cable principal. Es difícil detectar el origen de un problema cuando toda la red cae. Generalmente se hace circular un Token que al pasar por cada nodo de la red se le incorpora o saca los paquetes que son para dicho nodo. E A D C Red en anillo B

7 Tipos de redes: WAN - Waide Area Network Host y Routers MAN - Metropolitan Area Network LAN - Locar Area Network Ethernet con CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / CollisionDetection) LocalTalk Apple con SCMA/CA. (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) Token Ring IBM (Token Passing) DAN - Desk Area Network Clasificación de las Redes según su uso: Redes dedicadas o exclusivas: Son las que por motivo de seguridad, velocidad o ausencia de otro tipo de red, conectan dos o más puntos de forma exclusiva. Este tipo de red puede estructurarse en redes punto a punto o redes multipunto. Redes punto a punto: Permiten la conexión en línea directa entre terminales y computadoras. La ventaja es la alta velocidad de transmisión y la seguridad que presenta al no existir conexión con otros usuarios. Su desventaja es el precio muy elevado de este tipo de red. Redes multipunto: Permite la unión de varios terminales a su correspondiente computadora compartiendo una única línea de transmisión. La ventaja es el abaratamiento de su costo, aunque pierde velocidad y seguridad. Este tipo de redes requiere amplificadores y difusores de señal o de multiplexores que permiten compartir líneas dedicadas.

8 Clasificación de las redes según su uso: Redes compartidas: Son las que se une un gran número de usuarios, compartiendo todas las necesidades de transmisión e incluso con transmisiones de otras naturalezas. Las redes más usuales son las de conmutación de paquetes y las de conmutación de circuitos. Redes de conmutación de paquetes: Son las que existen nodos de concentración con procesadores que regulan el tráfico de paquetes. Paquete: es una pequeña parte de la información que cada usuario desea transmitir. Cada paquete se compone de la información, el identificador del destino y algunos caracteres de control. Redes de conmutación de circuitos: Son redes en las que los centros de conmutación establecen un circuito dedicado entre dos estaciones que se comunican. Redes digitales de servicios integrados (RDSI): Se basan en desarrollos tecnológicos de conmutación y transmisión digital. La RDSI es una red totalmente digital de uso general capaz de integrar una gran gama de servicios como son la voz, datos, imagen y texto. La RDSI requiere de la instalación de centrales digitales.

9 Arquitectura de comunicaciones: La arquitectura de comunicaciones se ocupa de las operaciones necesarias para que la comunicación sea exitosa o informa si no se pudo lograr. Además de la vinculación para establecer una comunicación entre computadoras se necesita dos cosas mas: Protocolos: Es el conjunto (Set) de reglas que gobiernan el intercambio de datos entre dos entidades. Un protocolo implica 3 temas: la Sintaxis, la Semántica y el Timing o velocidad de las comunicaciones. Arquitectura de protocolos: Es la estructura que conforma a un juego de protocolos que implementan las funciones de comunicación. Las comunicaciones implican a tres agentes: Procesos: son las entidades que se comunican. Hosts: son los sistemas computacionales donde se encuentran los Procesos: Redes o Networks: interconectan a los Hosts y transmiten los datos entre ellos.

10 Niveles de las comunicaciones: La transmisión de datos se realiza de un Proceso a otro Proceso. Las comunicaciones en los siguientes tres niveles independientes: Nivel de acceso a Red: Aplicación y Red tienen que ser Independientes. Capa especifica para manejo de Red. Intercambio de datos entre Host y Red. Host le provee destino (igual Host que destino). Host (fuente) puede pedir ciertos servicios. Protocolo de este nivel DEPENDE del tipo de Red: Conmutación de circuito o Conmutación paquetes LAN, Etc... Nivel de Transporte: Se asegura del transporte de los procesos INDEPENDIENTEMENTE de la naturaleza de los procesos. Dirección del Punto de acceso de Servicio (SAP) Seguridad del intercambio de datos: PROCESOS Todos los datos llegan a destino PROCESOS (Proceso destino). Capa de Transporte Dirección de la RED 1 2 Todos los datos llegan en el Acceso a Red RED DE mismo orden en que fueron COMUNICACIONES Acceso a Red HOST A enviados. HOST C Nivel de Proceso: Protocolos necesarios por la VARIEDAD de PROCESOS Aplicaciones Por cada tipo de Aplicación se Capa de Transporte necesita un protocolo propio a esa Acceso a Red Aplicación. HOST B Capa de Transporte

11 Armado del paquete de transmisión de datos: NETWORK ACCESS HEADER TRANSPORT HEADER TRANSPORT HEADER DATOS del PROCESO DATOS del PROCESO DATOS del PROCESO NETWORK ACCESS HEADER TRANSPORT HEADER TRANSPORT HEADER DATOS del PROCESO DATOS del PROCESO Se presentan cuatro aspectos importantes de la comunicación en cuanto al trabajo interno: Nombre: Cómo hacen los procesos PARA UBICARSE.? Estrategia de Ruteo: Cómo hacen los mensajes PARA PASAR POR LA RED? Estrategia de Comunicación: Cómo hacen dos Procesos PARA MANDARSE UNA SECUENCIA DE MENSAJES?. Contención: La Red es un recurso compartido, CÓMO RESOLVER EL CONFLICTO DE SU DEMANDA?. Estas cuatro preguntas, en la arquitectura de comunicaciones, llevan a plantearse un nuevo conjunto de interrogantes en los aspectos del diseño que deben ser resuelto mediante diferentes estrategias.

12 Estrategias: Al diseñar un red de comunicaciones es necesario tener en cuenta cuatro aspectos: Estrategias de ruteo: Como se enviarán los mensajes por la red? Ruteo fijo: Se especifica por adelantado una ruta de A a B y no cambia a menos que una falla en el hardware invalide esta ruta. Se mantiene hasta el final de la comunicación. Su aspecto negativo es que no puede adaptarse a los cambios de la carga, del trafico de la ruta pero los mensajes se entregaran en el orden en que fueron enviados. Circuito virtual: Se determina un camino entre dos nodos (de A a B) que va a durar una sesión puede cambiar entre sesión y sesión. Ruteo Dinámico: Se elige el camino solo cuando un mensaje es enviado. Cada nodo intermedio decide donde mandarlo. La ruta para enviar un mensaje de la instalación A a la Instalación B se elige en el momento de enviar el mensaje. Generalmente se elige la ruta menos congestionada en ese momento. Estrategias de conexión: Como envían dos procesos una serie de mensajes? Conflictos: Dado que la red es un recurso compartido, Como solucionamos las demandas de uso conflictivas? Estrategias de diseño: Cual es el diseño global para la comunicación entre aplicaciones?

13 Estrategias: (Cont) Estrategias de conexión: Como envían dos procesos una serie de mensajes? Conmutación de circuitos: Se establece un enlace físico permanente. Este enlace se asigna para todo el tiempo que dura la comunicación Ningún otro proceso puede utilizarlo durante ese periodo. Las desventajas es que requiere tiempo de preparación, Pero provoca menos tiempo de procesamiento adicional para enviar cada mensaje. Conmutación de mensajes: Se establece un enlace temporal durante el tiempo que dura la transferencia de un mensaje. Los enlaces físicos se asignan dinámicamente según se requiera y durante un periodo breve. Cada mensaje es un bloque de datos, junto con cierta información (fuente, destino, y códigos de corrección de errores) que permite a la red de comunicaciones entregar correctamente el mensaje a su destino. Tiene como aspecto negativo que requiere menos tiempo para la preparación del mensaje pero necesita mas tiempo de procesamiento adicional por cada mensaje. Conmutación de paquetes: Los mensajes generalmente tienen longitud variable. Generalmente Comunicación con mensajes de longitud fija llamados paquetes. Es posible que un mensaje lógico tenga que dividirse en varios paquetes, Cada uno de los cuales se envía por separado a su destino y puede seguir rutas diferentes por la red. Para formar el mensaje hay que reensamblar los paquetes conforme llegan. Los mensajes entran en memoria no necesitan bajar a disco. Al igual que la conmutación de mensajes requiere menos tiempo de preparación y pierde mas tiempo de procesamiento adicional con el agregado de que debe dividir los mensajes en paquetes y luego reagruparlos.

14 Estrategias: (Cont) Conflictos: Dado que la red es un recurso compartido, Como solucionamos las demandas de uso conflictivas? Un enlace puede conectar varios nodos. Es posible que estos quieran transmitir simultáneamente información por un enlace. En este caso se mezcla la información transmitida y hay que descartar la que no corresponde a ese nodo. Es necesario notificar el problema a los nodos para que estos puedan retransmitir la información. Se han desarrollado técnicas para evitar las colisiones repetidas en un enlace: CSMA/CD (Carrier Sence Multipple Access/ Collision Detection) Escuchar antes de transmitir un mensaje por un enlace, para determinar si en ese momento se esta transmitiendo otro mensaje en ese mismo instante por el enlace. Esta técnica se denomina detección de portadora con acceso múltiple. Si el enlace esta libre, la instalación puede comenzar a transmitir de lo contrario debe esperar y seguir escuchando hasta que el enlace quede libre. Si dos o mas nodos comienzan a transmitir en el mismo instante entonces ambos registraran una detección de colisión y dejaran de transmitir. Cada nodo intentará hacerlo de nuevo, después de un cierto periodo aleatorio de tiempo. El problema principal con esta estrategia es que cuando el sistema esta muy ocupado pueden ocurrir muchas colisiones y degradarse el rendimiento.

15 Estrategias: (Cont) Paso de testigo (Token Passing) Un tipo de mensaje único, conocido como testigo, circula continuamente por el sistema. Un nodo que desea transmitir información espera a que llegue el testigo; lo saca de la red y comienza a transmitir sus mensajes. Cuando termina vuelve a transmitir el testigo lo que permite que otro nodo reciba y quite el testigo para comenzar la transmisión de sus mensajes. El sistema debe detectar si se ha perdido el testigo y en tal caso generar uno nuevo. Ranura de mensaje (Message slots) Por el sistema circulan constantemente varias ranuras de mensaje de longitud fija. Cada ranura puede contener un mensaje de longitud fija e información de control (origen, destino y si la ranura esta vacía o llena). Un nodo que esta listo para transmitir debe esperar que llegue una ranura vacía, en la cual insertará su mensaje ajustando la información de control adecuada. La ranura con su mensaje prosigue entonces por la red y al llegar a un nodo, este examina la información de control para ver si le corresponde o no el mensaje en la ranura. Si no es para ese nodo, la ranura con el mensaje vuelve a circular; de lo contrario, el nodo toma el mensaje, restablece la información de control indicando que la ranura esta vacía, y luego puede enviar un mensaje propio o liberar la ranura. Como una ranura solo puede contener mensajes de longitud fija, en ocasiones hay que dividir el mensaje lógico en paquetes mas chicos, cada uno de los cuales se envía en una ranura diferente. aplicaciones? Estrategias de diseño: Cual es el diseño global para la comunicación entre

16 Estrategias: (Cont) Estrategias de diseño: Cual es el diseño global para la comunicación entre aplicaciones? Al diseñar una red de comunicaciones debemos tratar con la complejidad inherente de la coordinación de operaciones sincrónicas que se comunican en un entorno potencialmente lento y propenso a errores. La tarea del diseño es definir una serie de niveles y servicios desempeñados por cada uno. La división debe agrupar lógicamente a las funciones y debe disponer suficientes niveles para hacer que el manejo de cada uno no sea muy complicado. Básicamente hay dos modelos: Modelo OSI Modelo TCP/IP

17 El concepto de Sistema Abierto La interconexión de sistemas abiertos se basa en el concepto de aplicaciones distribuidas cooperativas. Una aplicación distribuida es cualquier actividad en la que interviene el intercambio de información entre dos sistemas abiertos. El objetivo del esfuerzo de OSI es definir un conjunto de estándares que habilitará a los sistemas abiertos ubicados en cualquier lugar del mundo para cooperar, interconectándolos mediante servicios de comunicaciones estándares y ejecutando protocolos OSI estándares. Un sistema abierto puede implementarse de cualquier forma que esté de acuerdo con un conjunto mínimo de estándares que permitan conseguir la comunicación con otros sistemas abiertos

18 El modelo OSI (Open System Interconnection) Proce so A Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace Física Ambiente de RED Ambiente OSI Computadora 1 Computadora 2 Sistema Ambiente Real Protocolo de Aplicación Protocolo de Presentación Protocolo de Sesión Protocolo de Transporte Protocolo de Red Protocolo de Enlace de Datos Protocolo Físico Proce so B Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace Física Red física de DATOS

19 El Modelo TCP/IP(Transmission Control Protocol / Internet Protocol) Modelo construido en base a tres conceptos mas el Acceso a Red: Capa de proceso o de aplicación (FTP, SMTP, TELNET, etc...). Capa Host to host o capa de transporte (TCP). Capa Internet (IP). Capa de Acceso a Red y Capa física El TCP secuencia numeralmente los segmentos que serán mandados a un puerto de destino particular de tal manera que si los segmentos llegan desordenados, entonces la entidad TCP del destinatario los reordena. Un datagrama es el conjunto de las cabeceras de control de la información de cada segmento. Datos del Usuario TCP E F IP FTP SMTP TELNET TCP IP NET ACCESS Segmento Datagramas Paquetes

20 El Modelo TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol): (Cont) El protocolo de datagrama del usuario (UDP- User Datagram Protocol) provee el servicio de conexión para los procedimientos a nivel de las aplicaciones: No existe ninguna garantía de mensajería ni una preservación de la secuencia ni ninguna protección contra la duplicación. El UDP permite a un procedimiento mandar mensajes a otro procedimiento con un mínimo de mecanismos de protocolos. Esencialmente adhiere una capacidad de dirección de un puerto al IP. El campo de protocolo indica cuándo el TCP, UDP u otro tipo de protocolo de capa alta es usado por el IP.

21 Características y problemas del IPv4: Ofrece soportes para aplicaciones simples. Por ejemplo: Correo electrónico, File Transfer Acceso remoto (mediante Telnet o SSH). Provee servicios pobres para una gran cantidad de aplicaciones multimediales. Las redes empresariales crecen en complejidad (Client-Server). Las Aplicaciones hoy día requieren soporte de: Tráfico en Tiempo Real Mecanismos de Control de Gestión flexibles. Funciones de seguridad mejoradas. Versión Identificación Tiempo de Vida IHL Tipo de Servicio Protocol Flags Dirección de Origen Dirección de Destino Opciones + Padding Longitud Total Desplazamiento de Fragmento Checksum del Encabezado

22 Características y problemas del IPv6: El encabezado contiene 40 By. El encabezado de TCP 20 By. El de fragmentación 8 bytes. El resto de los encabezados son de longitud Variable. El IPv6 resuelve los problemas del IPv4 e incorpora las siguientes mejoras: Espacio de direcciones expandido de 128 bits Versión Longitud de Carga Prioridad Etiqueta de Flujo encabezado siguiente Dirección de Origen Dirección de Destino límite de salto

23 UNIX y TCP/IP: El Kernel de UNIX tiene incorporado: TCP/IP Variedad de Interfases para Acceso a Red llamados puertos. Mecanismos de programación estándar (Sockets) Transmisión por medio de FTP en UNIX 5. Se crea un Proceso que toma el control de la conexión. Proceso que se va a dedicar al último request llegado. (aplicación se desvincula de la situación y sigue esperando nuevos request). 6. Proceso crea segundo Proceso para establecer y manejar la conexión de datos. 7. Este proceso se ocupa de la conexión de datos y su transferencia. Al hacer un pedido (request) con FTP: 1. Se crea un Proceso. 2. Este Proceso abre una Conexión TCP con el Destino. 3. Se crea un segundo proceso que asiste con el manejo de la Transferencia. El primer Proceso trata con la transferencia de datos. 4. Mientras que el Segundo Proceso trata con las respuestas para el Control de la Conexión. Al Terminar, el server cierra la conexión y avisa al usuario Recepción mediante FTP en UNIX

24 MIDDLEWARE (en Client-Server Computing): Es una Categoría de software que reside entre una aplicación y la Red cuya principal función es el envío de mensajes, o la organización de sesiones, entre los Nodos de la red para luego ejecutar (entre bastidores) con el fin de proveer datos y conectar las partes. Surge como solución a aspectos no cubiertos por los estándares Físico-Lógicos en cuanto al procesamiento distribuido. Se ocupa: Del ruteo apropiado de datos. De la incompatibilidad de las plataformas integrándolas. De ejecuta en cada ambiente. De garantizar la transparencia de accesos a los recursos De utilizar técnicas de Message passing o Remote Procedure Call (RPC) para sus comunicaciones. APLICACIONES SOPORTE DE APLICACIONES HERRAMIENTAS SIST. OPERAT.1 HARDWARE 1 INTERFASE MIDDLEWARE Controlador de RED APLICACIONES SOPORTE DE APLICACIONES HERRAMIENTAS SIST. OPERAT.2 HARDWARE 2 INTERFASE RED de COMUNICACIONES (Homogenea o Heterogenea) Servicios de la Presentación Lógica de la APLICACIÓN MIDDLEWARE SW de Comunic. SIST. OPERAT. (Cliente) HARDWARE 1 Interacción del Middleware Interacción de Protocolos Workstation Client SW de Comunic. MIDDLEWARE Servicios de Aplicaciones SIST. OPERAT. (Servidor) HARDWARE 2 Server

25 Aspectos lógicos del Middleware: Se deben definir los protocolos que el middleware debe soportar para lograr conectividad que permita a programas o procesos comunicarse en forma transparente. Los protocolos se dividen en tres grupos: de medios, de transporte y protocolos cliente/servidor. Los protocolos de medios determinan el tipo de conexión física usada en la red ej: Ethernet. Token Ring. Fiber Distribuited Data Interface (FDDI). Los protocolo de transporte proveen los mecanismos para mover paquetes de datos desde el cliente al servidor o viceversa ej: IPX/SPX de Novell. AppleTalk de Apple. TCP/IP. Un protocolo cliente/servidor define la manera en que los clientes requieren la información al servidor y como el servidor le responde a esos requerimientos. Ej: NetBIOS, RPC, Advanced Program-to-Program Communication (APPC), Named Pipes, Transport Level Interface (TLI) Sequenced Packet Exchange (SPX).

26 Servicios de Middleware Se define tres niveles de funciones para el middleware, básicas, intermedias, avanzadas. Servicios Básicos Son un mínimo nivel de funciones que se deben esperar de una arquitectura middleware. Deben proveer transparencia, en otras palabras que se invisible al usuario. Diferentes protocolos: A bajo nivel esto incluye tecnologías como IPX/SPX y TCP/IP. El Middleware debe proveer soporte para una cantidad importante de protocolos para cubrir los actuales y futuros estándares. Diferencias en TCP/IP s: (hay por lo menos 15 variantes de este estándar ) El middleware necesita ser capaz de operar sobre todas o la mayoría de estas implementaciones. Traslación de Protocolos: Cuando parte de la red de una empresa opera con un protocolo y otra parte lo hace con otros, los mensajes tendrán que pasar por múltiples protocolos sin problema.

27 Servicios de Middleware: (Cont) Conectividad: Este es generalmente el punto clave del middleware en una arquitectura cliente/servidor. Hay un numero de propiedades estándar de APIs que pueden ser usadas para establecer conectividad. Estas APIs pueden ser de propósito general o orientadas a SQL y de hecho, estándares basado en objetos como OLE o DSOM y sus procesos de mensajes también pueden ser usados para establecer conectividad. Un producto middleware debe soportar estándares comunes en este área como ODBC, DBLib, OLI, DRDA, SQL/API y X/Open. Optimización de Consultas (Query): Para acceso a DBMS distribuido. Cuando un JOIN requiere de datos que están ubicados en lugares distintos, el middleware debe proveer inteligencia para navegación para completar el Query. En referencia a la navegación distribuida, la existencia de diferentes estructuras de archivos y esquemas de índices en varios sitios se requiere un enfoque inteligente para evitar costos en la ejecución del Query. La lógica del middleware debe trabajar en forma relacional, no relacional, estructura de archivos plano u orientado a objeto. Llamadas Procedimiento Remoto (RPC): Diferentes motores de DBMS soportan diferentes formas de procedimientos remotos. Hay otras formas de procedimientos remotos tales como OSF, DCE que el middleware debe soportar sin problemas.

28 Servicios de Middleware: (Cont) Manejo de Hilos: Proveer una capacidad de explotar comunicaciones cruce de proceso (crossprocess) y sistemas basados en transacciones seguras, tales como CICS o IMS/DS. Estos permiten el manejo de múltiples procesos simultáneamente. Ya que en diferentes entornos el manejo de estas funciones difiere, el middleware debe enmascarar estas diferencias, haciendo mas fácil el diseño de aplicaciones que puedan correr bien en los entornos cliente/servidor. EL Balance de Carga: Puede o no ser soportada por entornos operativos (como el caso de sistemas paralelos), el middleware debe proveer habilidad para cumplir esta función. Seteo de Prioridad: El middleware debe brindar facilidades para permitir que algunas tares se ejecuten como privadas o como compartidas. Servicios Intermedios: Posiblemente algunos de los servicios que se presentan como de categoría intermedia podrían pertenecer a servicios avanzados dado que no hay una línea definida para ello.

29 Servicios de Middleware: (Cont) Servicios de Seguridad: El middleware debe manejar múltiples entornos de seguridad ofreciendo una interfase heterogénea para los usuarios. Cada entorno operativo puede tener distintos mecanismo de seguridad que difieren entre si como controles de login o productos de seguridad separados como RACF o Top Secret, también administradores de Base de Datos pueden tener restricciones de seguridad. El uso de recursos confiables permite el mapeo de IDs auténticos dentro del sistema. Por ejemplo un ID valido puede mapear a alguien en un Sistema Digital, eliminando que el usuario necesite distintas passwords para cada subsistema. Comunicación entre procesos de un Job Cuando un Job se divide en varios coprocesos paralelos y se ejecutan en distintos sitios. Para reducir los costos de comunicación es necesario que esos coprocesos se comuniquen directamente unos con otros independiente de su locación.

30 Tecnologías y Modelos: Tecnologías Cómo se realiza la programación. Paso de mensajes: Berkeley Sockets Java Sockets Llamadas a procedimientos remotos Sun RPC Objetos distribuidos: Java RMI CORBA Servicios web: SOAP (Simple Object Access Protocol ) Otras tecnologías o variantes de ellas Modelos Cómo se diseña el servicio Modelo cliente/servidor Modelos con intermediario: Modelo proxy/caché Modelo multinivel Peer-to-peer Código Móvil

31 Comunicación en Sistemas Distribuidos: Permite la interacción entre aplicaciones y servicios del sistema. Existen varios modelos de comunicación entre procesos: Memoria compartida (Sólo multiprocesador no distribuido). Paso de mensajes. El nivel de abstracción en la comunicación: Paso de mensajes puro (Cliente-Servidor). Llamadas a procedimientos remotos. Modelos de objetos distribuidos. Los diferentes mecanismos de comunicación se caracterizan por los siguientes factores: Rendimiento: Latencia, ratio de transferencia, ancho de banda,... Escalabilidad: Número de elementos activos. Fiabilidad: Pérdida de mensajes. Seguridad:Cifrado, certificación,... Movilidad: Equipos móviles. Calidad de Servicio (QoS): Reserva y garantía de anchos de banda. Comunicación en grupo: Multicast.

32 Comunicación en Sistemas Distribuidos: (Cont) Niveles de Comunicación:

33 Primitivas de Comunicación: Cada una de las funciones de comunicación de una tecnología determinada. Las primitivas básicas son: Envío: send(destino,mensaje). Recepción: receive(fuente,mensaje). Otras primitivas: Conexión: connect(destino). Desconexión: close(). Cada una de las primitivas tiene las siguientes características: Boqueantes vs No-bloqueantes. Bloqueantes: Lo más natural, fácil de usar. Necesitamos threads o múltiples procesos. Send se bloquea hasta que se envía el mensaje. Recv se bloquea hasta que se recibe el mensaje. No bloqueantes: Más difíciles de usar, en ocasiones más eficientes. Send retorna inmediatamente copia el mensaje para enviarlo, o guarda un puntero. Recv retorna si no hay mensaje que recibir. Interrupciones para notificar envío/recepción.

34 Primitivas de Comunicación: (Cont) Sincronización: Síncronas vs. Asíncronas. Esta característica afecta no tanto a la primitiva como a la transmisión en sí. Comunicación síncrona: Envío y recepción se realizan de forma simultanea. Comunicación asíncrona: El envío no requiere que el receptor este esperando. La comunicación asíncrona usa un buffer de almacenamiento. Implica ciertas condiciones de bloque en envío y recepción. Fiabilidad: Fiables vs. No-fiables El envío fiable de datos garantiza que un mensaje enviado ha sido recibido por el receptor. Implica la retransmisión de mensajes de validación (ACKs). La fiabilidad la puede garantizar: El protocolo de comunicación (TCP si y UDP no). Los elementos emisor y receptor.

35 Direccionamiento: Información válida para la identificación de elementos del sistema. Posibles receptores de un mensaje. Mecanismos: Dirección dependiente de la localización: Por ejemplo: dirección máquina + dirección puerto local. No proporciona transparencia. Dirección independiente de la localización (dir. lógica): Facilita transparencia. Necesidad de proceso de localización: Mediante broadcast. Uso de un servidor de localización que mantiene relaciones entre direcciones lógicas y físicas. Uso de caché en clientes para evitar localización.

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