Pág. 1 INTRODUCCIÓN PROCESAMIENTO DISTRIBUIDO Arquitectura de comunicaciones: Software básico de una red de computadoras Brinda soporte para aplicaciones distribuidas Permite diferentes Sistemas Operativos y diferentes arquitecturas de hardware Ejemplo: TCP/IP Sistema operativo de red: Configuración de varias estaciones de trabajo y uno o más servidores Cada servidor brinda servicios a toda la red El usuario es consciente de la existencia de múltiples PC independientes Sistemas operativos distribuidos: Sistema operativo común compartido por una red de PC Proporciona acceso transparente a los recursos de red PROCESO CLIENTE/SERVIDOR Elementos: 1. Clientes Conjunto de PC con interfaz gráfica y simple 2. Servidores Permite compartir servicios a los clientes 3. Red conjunto de elementos que permite interconectar clientes y servidores. Ejemplos: LAN, WAN e Internet
Pág. 2 APLICACIONES CLIENTE/SERVIDOR Distribución de la aplicación entre el cliente y el servidor Se pueden ejecutar sobre diferentes plataformas de hardware y diferentes sistemas operativos Necesidad de un software de comunicaciones base para las aplicaciones distribuidas Cliente interfaz gráfica de usuario (GUI) potente y flexible Ejemplo: Aplicaciones de base de datos La lógica de la aplicación se distribuye entre el cliente y el servidor La interacción entre cliente y servidor se realiza a través de transacciones Necesidad de un gestor de base de datos Clases de aplicaciones cliente/servidor Procesamiento basado en el host mainframes Procesamiento basado en el servidor el cliente proporciona la interfaz gráfica de usuario (cliente ligero) Procesamiento basado en el cliente validación de datos en el servidor (uso más común, cliente pesado) Procesamiento cooperativo proporciona mayor productividad y eficiencia de red (cliente pesado) Arquitectura cliente/servidor de tres capas Cliente Servidor de la capa central (Servidor de aplicación) Servidores en Segundo plano - El SW de la aplicación se distribuye entre tres tipos de máquinas: Máquina de usuario cliente ligero Servidor en la capa central Gateway entre C y S de base de datos Servidor en segundo plano varios servidores de datos
Pág. 3 Consistencia de la caché de archivos Red Tráfico de Tráfico de Tráfico de Tráfico de Archivos Caché de servidor Server servidor Caché de archivos Cliente caché cliente Objetivo reducir los accesos al servidor de archivos remoto Permite mejorar el rendimiento en los sistemas individuales cuando se accede a un servidor de archivos a través de una red Caché de archivos local almacena los últimos registros accedidos Problema de consistencia de caché se deben mantener actualizadas las copias locales de caché MIDDLEWARE Definición: conjunto de controladores, API y software adicional que mejoran la conectividad entre una aplicación cliente y un servidor - Conjunto de herramientas que brindan acceso uniforme a los recursos del sistema a través de todas las plataformas - Middleware formado por: Interfaces de programación Protocolos estándares entre la aplicación y el SW de comunicaciones y el sistema operativo
Pág. 4 - Ventajas: Permite construir aplicaciones que utilicen el mismo método para acceder a los datos, independientemente de su ubicación Facilita la implementación de la aplicación en diferentes tipos de servidores y estaciones de trabajo Se implementa a través de paso de mensajes y de llamadas a procedimiento remoto (RPC) - Arquitectura Middleware Servicios de presentación Lógica de aplicación Middleware Middleware Interacción Software de Middleware Software de Servicios de Comunicaciones comunicaciones aplicación Interacción Sistema Operativo del protocolo Sistema operativo servidor Cliente Plataforma hardware Plataforma hardware Estación de trabajo cliente Servidor - Visión lógica del Middleware Aplicación Aplicación API Middleware (servicios del sistema distribuido) Interfaces de la plataforma Plataforma: S.O. Hardware Plataforma: S.O. Hardware
Pág. 5 PASO DISTRIBUIDO DE MENSAJES - Funciones: Send especifica un destinatario y el contenido del mensaje Receive especifica de quién se recibirá el mensaje y el buffer en donde almacenarlo Las peticiones de servicio se expresan a través de primitivas (función que se desea realizar) y parámetros (paso de los datos e información de control) Transferencia de mensajes (send): 1. El módulo de paso de mensajes construye el mensaje (destinatario y datos) 2. Se entrega el mensaje al servicio de comunicación (TCP/IP) 3. Se envía el mensaje por el medio de transmisión 4. En el destino, el servicio de comunicación se lo entrega al módulo de paso de mensajes 5. Se examina el ID del proceso y se almacena el mensaje en el buffer del proceso Servicio fiable vs. Servicio NO fiable - Servicio fiable: Garantiza la entrega de los datos Utiliza un protocolo de transporte fiable Se realiza comprobación de errores y acuse de recibo Se retransmiten y se reordenan los mensajes (en caso de ser necesario) - Servicio NO fiable: Simplemente se envía el mensaje al destinatario por la red Utiliza un protocolo de transporte no fiable No se informa si se entregó con éxito Servicio muy simple y rápido (baja sobrecarga de procesamiento y comunicación del servicio de paso de mensajes) Si se requiere fiabilidad, la aplicación deberá garantizarla
Pág. 6 Bloqueante vs. NO bloqueante - Primitivas no bloqueante o asíncronas: Cuando se realiza un send o receive NO se suspende el proceso Primitiva send el S.O. devuelve el control al proceso cuando pone el mensaje en la cola de salida Uso eficiente y flexible de los servicios de paso de mensajes - Bloqueantes o síncronas: Send (servicio no fiable) no se devuelve el control al proceso emisor hasta que el mensaje se ha transmitido Send (servicio fiable) no se devuelve el control al proceso emisor hasta que se recibe un ACK del proceso receptor Receive bloqueante no devuelve el control hasta que el mensaje se ha colocado en su buffer LLAMADAS A PROCEDIMIENTO REMOTO (RPC) Permiten a los programas en diferentes máquinas interactuar a través de llamadas a procedimiento Utilizadas para acceder a los servicios remotos Las RPC están ampliamente aceptadas y utilizadas Permiten especificar interfaces remotas como un conjunto de operaciones Las RPC son una mejora del paso de mensajes fiable y bloqueante Ejemplo: CALL P(X,Y) P nombre del procedimiento X argumentos pasados Y valores devueltos El paso de parámetros se puede implementar por valor o por referencia (puntero) Tipos de conexiones o enlaces: Conexión no persistente la conexión se libera apenas se devuelven los valores de la llamada a procedimiento remoto Conexión persistente la conexión se mantiene después de la finalización de la llamada a procedimiento remoto
Pág. 7 RPC síncronas el proceso llamante espera hasta que el proceso llamado devuelva el valor (como una llamada a una subrutina) RPC asíncronas no bloquean al llamante y permiten lograr un mayor grado de paralelismo AGRUPACIONES (CLUSTERS) Definición: grupo de computadoras interconectadas que trabajan juntas como un recurso de computación unificado y que pueden crear la ilusión de ser una única máquina Nodo forma de nombrar a cada computadora de un cluster Proporcionan alto rendimiento y disponibilidad Ventajas: Escalabilidad absoluta un cluster puede tener decenas o centenas de máquinas multiprocesador Escalabilidad incremental se puede comenzar con un cluster pequeño y luego expandirlo Alta disponibilidad el fallo de uno de los nodos no implica la pérdida del servicio Relación precio/rendimiento Configuraciones de los clusters Los clusters se clasifican de diferente manera: 1) Según si comparten acceso a los discos a) Servidor en espera SIN disco compartido Los nodos se conectan mediante enlaces de alta velocidad (LAN) Si cada computadora es multiprocesador se mejora el rendimiento y la disponibilidad b) Disco compartido Existencia de un subsistema de disco compartido entre los nodos del cluster (tecnología RAID)
Pág. 8 2) Clasificación de los clusters según su función a) Pasivo en espera o En caso de fallo en el servidor primario el servidor secundario toma el control o Ventaja fácil implementación o Desventaja alto costo porque el servidor secundario no está accesible para procesar otras tareas b) Secundario activo o Servidor secundario usado también para procesamiento de tareas o Ventaja costo reducido o Desventaja creciente complejidad c) Servidores separados o Cada servidor posee su propio disco o Los datos se copian continuamente del servidor primario al secundario o Ventaja alta disponibilidad o Desventaja alta sobrecarga de red y de servidor d) Servidores conectados a discos o Se comparten discos y además cada servidor tiene su propio disco o Si un disco falla, sus discos son controlados por otro servidor o Ventaja poca sobrecarga de red y de servidores o Desventaja Requiere tecnologías RAID e) Servidores compartiendo discos o Varios servidores comparten acceso a disco simultáneamente o Ventaja baja sobrecarga de red y de servidores o Desventaja Requiere SW de gestión de bloqueos. Utiliza tecnología RAID o discos espejados