Sistemas Distribuidos Introducción. Rodrigo Santamaría

Transcripción

1 + Sistemas Distribuidos Introducción Rodrigo Santamaría

2 + Qué es un sistema distribuido? 2 n Es un sistema en el que los componentes hardware o software: n Se encuentran en computadores unidos mediante una red n Se comunican únicamente mediante paso de mensajes Qué sistemas que conozcas crees que pueden considerarse un sistema distribuido?

3 + Características de un SD 3 n Concurrencia n Varios componentes acceden a la vez a un recurso compartido n Hardware: impresoras, discos n Software: ficheros, bases de datos, objetos de datos n Inexistencia de un reloj global n Necesidad de temporalidad para coordinación/sincronización n Fallos independientes n Por aislamiento de la red (red) n Por parada de un computador (hardware) n Por terminación anormal de un programa (software)

4 + Objetivos de la asignatura 4 Comprensión de las características de los sistemas distribuidos a tener en cuenta por diseñadores e implementadores Presentación de los conceptos y técnicas fundamentales existentes para ayudar en el diseño e implementación de sistemas distribuidos

5 + Desafíos 5 1. Heterogeneidad 2. Extensibilidad 3. Seguridad 4. Escalabilidad 5. Tratamiento de fallos 6. Concurrencia 7. Transparencia

6 + 1.- Heterogeneidad 6 n En un SD existe heterogeneidad a mucho niveles: n Redes à distintos protocolos de red n HW à distinta representación de los datos n SSOO à distintas llamadas al sistema n Lenguajes de programación à representación de estructuras de datos, acceso a métodos, etc. n Implementaciones à adopción de estándares n Solución: middleware

7 + Heterogeneidad 7 Middleware n Estrato SW que proporciona una abstracción de programación y enmascara la heterogeneidad subyacente n Varios estándares n CORBA, RMI n SOAP, REST n Middleware P2P n Middleware Java C Perl Python HTML JavaScript Ruby Internet/Intranet LAN/WAN OSI/TCP-IP 3G MacOS Windows Linux Unix Android ios Intel Motorola AMD PowerPC Móviles

8 + 2.- Extensibilidad 8 n Grado en que se pueden añadir y publicar nuevos servicios para su uso por una variedad de programas cliente n Publicación de interfaces n Por ejemplo n RFC (Request For Comments) n Propuestas de protocolos para Internet n CORBA (Common Object Request Brocker Arquitecture) n Envoltorio de código para crear accesos a servicios en un SD n WSDL (Web Service Description Language) n Descripción y publicación de servicios web (SOAP)

9 + 3.- Seguridad 9 n Comunicación por paso de mensajes n Estos mensajes pueden ser manipulados por terceros n Tres desafíos principales: n Confidencialidad: n Lectura de mensajes por terceros n Integridad: n Modificación de mensajes por terceros n Disponibilidad n Interferencia con los procedimientos de acceso a los recursos

10 + Seguridad 10 n Confidencialidad: n Protección contra el descubrimiento de dichos mensajes por entidades no autorizadas n Resuelta gracias a la criptografía n Integridad n Protección contra su alteración o corrupción n Detección de su alteración o corrupción (p. ej. MD5) n Disponibilidad n Protección contra la interferencia de otros mensajes o procedimientos no deseados n Por ejemplo ataques de denegación de servicio (DoS) n Ataques por sobreuso de servicios públicos n No resuelto No entraremos mucho en este aspecto al cubrirse en detalle en la asignatura Seguridad en Sistemas Informáticos

11 + 4.- Escalabilidad 11 n Un sistema es escalable si conserva su efectividad ante un incremento significativo del n Número de recursos n Número de usuarios n Puntos clave n Control del coste de los recursos HW n Prevención del desbordamiento de recursos SW n Por ejemplo: IPV4 (2 34 direcciones IP)à IPV6 (2 128 direcciones IP)* n Evitar cuellos de botella/pérdidas en prestaciones n Algoritmos descentralizados n Replicación n Uso de cachés *En 1998 ya se había diseñado la solución al problema de escala de IPv4. En qué medida es, a día de hoy, IPv6 una realidad?

12 + Escalabilidad 12 Internet Cómo ha variado este gráfico en los últimos años ( )?

13 + Escalabilidad 13 Internet M hosts

14 M hosts 14 Opte Project ( Rojo Asia Verde Europa, África y Oriente Medio Azul Norteamérica Amarillo Sudamérica y Caribe Cyan LANs Blanco - desconocido

15 M hosts Opte Project ( Los puntos con mayor número de conexiones se acercan al blanco 15

16 + 5.- Tratamiento de fallos 16 n En un sistema distribuido, los fallos siempre son parciales n Detección de fallos n Checksum para fallos en la transmisión n Detección de la caída de servidores n Enmascaramiento de fallos n Retransmisión de mensajes fallidos n Servidores proxy n Tolerancia a fallos à Redundancia n Rutas alternativas entre routers n Sistemas de nombres duplicado n Replicación de ficheros

17 + Tratamiento de fallos 17 Disponibilidad n Es la proporción de tiempo en que un sistema está utilizable n El fallo de un componente sólo debe afectar al trabajo relacionado con el componente defectuoso n Si falla un computador el usuario debe poder desplazarse a trabajar a otro de los que funcionen n Si falla un proceso servidor debería poder reiniciar su ejecución en otra ubicación n Un sistema distribuido debería buscar un alto grado de disponibilidad

18 + 6.- Concurrencia 18 n Cada objeto que represente un recurso compartido en un sistema distribuido debe responsabilizarse de garantizar que opera correctamente en un entorno concurrente n Algunos objetos deberán reimplementarse para trabajar correctamente en entornos distribuidos n Servidores multihilo n Sincronización mediante semáforos u otros mecanismos

19 + 7.- Transparencia 19 n Ocultación al usuario y al programador de aplicaciones de los componentes de un sistema distribuido n El sistema se percibe como un todo, en vez de como una colección de componentes independientes Crees que se puede conseguir una transparencia perfecta? Es decir crees que puede ejecutarse un método remoto como si fuera local? Razona tu respuesta

20 + Transparencia 20 Tipos n De acceso n Se accede mediante igual mecanismo a recursos locales y remotos n De ubicación n Se accede a los recursos sin necesidad de conocer su localización n De concurrencia n Varios procesos operan concurrentemente sin interferencia mutua n De replicación n Uso de múltiples ejemplares de cada recurso para aumentar fiabilidad y prestaciones sin que los usuarios necesiten su conocimiento Se te ocurre algún sistema distribuido que cumpla con alguno de estos tipos de transparencia?

21 + Transparencia 21 Tipos (ii) n Frente a fallos n Ocultación de fallos dejando que el usuario o programa de aplicación complete sus tareas a pesar de fallos HW o SW n Movilidad n Reubicación de recursos y clientes en un sistema sin afectar la operación de los usuarios y programas n Prestaciones n Reconfiguración del sistema para mejorar las prestaciones según varíe la carga de uso n Escalado n Expansión en tamaño del sistema o aplicaciones sin cambiar la estructura subyacente o los algoritmos de aplicación

22 + Desafíos 22 Contexto n Todos los desafíos son importantes n Dependiendo del contexto unos van a tener más relevancia que otros n Transacciones comerciales à seguridad, fallos, concurrencia n Google, P2P, DNS à escalabilidad, fallos n Cuando estemos estudiando un problema, a menudo: n Nos centraremos en un desafío n Dando por solventados algunos desafíos n Analizando cómo repercute la solución en algunos otros desafíos

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24 + Resumen 24 n n n n En un sistema distribuido (SD) los componentes están unidos mediante una red y se comunican mediante paso de mensajes En un SD pueden convivir muchas plataformas, una heterogeneidad que trata de resolverse mediante middleware En algunos casos es importante diseñar SDs que sean escalables, es decir, tolerenun incremento en el número de recursos o usuarios. Especialmente importante si la escala es Internet En un SD puede haber fallos a muchos niveles que en la medida de lo posible deben ser ocultados o tolerados n n n n En un SD varios procesos pueden acceder a los mismos recursos a la vez. Esta concurrencia debe ser identificada y tratada adecuadamente La seguridad y la extensibilidad son otros desafíos importantes, pero no nos centraremos mucho en ellos Un tratamiento correcto de estos desafíos llevaa un sistema transparente en el que el usuario final no percibe todos estos aspectos Es importante definir el contexto en el que nos encontramos para identificar los desafíos clave, o los que vamos a necesitar enfrentar en nuestro modelo de SD

25 + Referencias 25 n G. Colouris, J. Dollimore, T. Kindberg and G. Blair. Distributed Systems: Concepts and Design (5 th Ed). Addison-Wesley, 2011 n Capítulo 1 n Internet World Stats n n Internet Systems Consortium n

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