miércoles, 1 de octubre de 2008

Características Principales de los Sistemas Distribuidos

Compartición de Recursos

El término 'recurso' es bastante abstracto, pero es el que mejor caracteriza el abanico de entidades que pueden compartirse en un sistema distribuido. El abanico se extiende desde componentes hardware como discos e impresoras hasta elementos software como ficheros, ventanas, bases de datos y otros objetos de datos.

La idea de compartición de recursos no es nueva ni aparece en el marco de los sistemas distribuidos. Los sistemas multiusuario clásicos desde siempre han provisto compartición de recursos entre sus usuarios. Sin embargo, los recursos de una computadora multiusuario se comparten de manera natural entre todos sus usuarios. Por el contrario, los usuarios de estaciones de trabajo monousuario o computadoras personales dentro de un sistema distribuido no obtienen automáticamente los beneficios de la compartición de recursos.

Los recursos en un sistema distribuido están físicamente encapsulados en una de las computadoras y sólo pueden ser accedidos por otras computadoras mediante las comunicaciones (la red). Para que la compartición de recursos sea efectiva, ésta debe ser manejada por un programa que ofrezca un interfaz de comunicación permitiendo que el recurso sea accedido, manipulado y actualizado de una manera fiable y consistente. Surge el término genérico de gestor de recursos.

Un gestor de recursos es un modulo software que maneja un conjunto de recursos de un tipo en particular. Cada tipo de recurso requiere algunas políticas y métodos específicos junto con requisitos comunes para todos ellos. Éstos incluyen la provisión de un esquema de nombres para cada clase de recurso, permitir que los recursos individuales sean accedidos desde cualquier localización; la traslación de nombre de recurso a direcciones de comunicación y la coordinación de los accesos concurrentes que cambian el estado de los recursos compartidos para mantener la consistencia.

Un sistema distribuido puede verse de manera abstracta como un conjunto de gestores de recursos y un conjunto de programas que usan los recursos. Los usuarios de los recursos se comunican con los gestores de los recursos para acceder a los recursos compartidos del sistema. Esta perspectiva nos lleva a dos modelos de sistemas distribuidos: el modelo cliente-servidor y el modelo basado en objetos.

Apertura (opennesss)

Un sistema informático es abierto si el sistema puede ser extendido de diversas maneras. Un sistema puede ser abierto o cerrado con respecto a extensiones hardware (añadir periféricos, memoria o interfaces de comunicación, etc... ) o con respecto a las extensiones software ( añadir características al sistema operativo, protocolos de comunicación y servicios de compartición de recursos, etc... ). La apertura de los sistemas distribuidos se determina primariamente por el grado hacia el que nuevos servicios de compartición de recursos se pueden añadir sin perjudicar ni duplicar a los ya existentes.

Básicamente los sistemas distribuidos cumplen una serie de características:

Los interfaces software clave del sistema están claramente especificados y se ponen a disposición de los desarrolladores. En una palabra, los interfaces se hacen públicos.
Los sistema distribuidos abiertos se basan en la provisión de un mecanismo uniforme de comunicación entre procesos e interfaces publicados para acceder a recursos compartidos.
Los sistema distribuidos abiertos pueden construirse a partir de hardware y software heterogéneo, posiblemente proveniente de vendedores diferentes. Pero la conformidad de cada componente con el estándar publicado debe ser cuidadosamente comprobada y certificada si se quiere evitar tener problemas de integración.

Concurrencia

Cuando existen varios procesos en una única maquina decimos que se están ejecutando concurrentemente. Si el ordenador esta equipado con un único procesador central, la concurrencia tiene lugar entrelazando la ejecución de los distintos procesos. Si la computadora tiene N procesadores, entonces se pueden estar ejecutando estrictamente a la vez hasta N procesos.
En los sistemas distribuidos hay muchas maquinas, cada una con uno o mas procesadores centrales. Es decir, si hay M ordenadores en un sistema distribuido con un procesador central cada una entonces hasta M procesos estar ejecutándose en paralelo.
En un sistema distribuido que esta basado en el modelo de compartición de recursos, la posibilidad de ejecución paralela ocurre por dos razones:
Muchos usuarios interactuan simultáneamente con programas de aplicación.
Muchos procesos servidores se ejecutan concurrentemente, cada uno respondiendo a diferentes peticiones de los procesos clientes.

El caso (1) es menos conflictivo, ya que normalmente las aplicaciones de interacción se ejecutan aisladamente en la estación de trabajo del usuario y no entran en conflicto con las aplicaciones ejecutadas en las estaciones de trabajo de otros usuarios.

El caso (2) surge debido a la existencia de uno o mas procesos servidores para cada tipo de recurso. Estos procesos se ejecutan en distintas maquinas, de manera que se están ejecutando en paralelo diversos servidores, junto con diversos programas de aplicación. Las peticiones para acceder a los recursos de un servidor dado pueden ser encoladas en el servidor y ser procesadas secuencialmente o bien pueden ser procesadas varias concurrentemente por múltiples instancias del proceso gestor de recursos. Cuando esto ocurre los procesos servidores deben sincronizar sus acciones para asegurarse de que no existen conflictos. La sincronización debe ser cuidadosamente planeada para asegurar que no se pierden los beneficios de la concurrencia.

Escalabilidad

Los sistemas distribuidos operan de manera efectiva y eficiente a muchas escalas diferentes. La escala más pequeña consiste en dos estaciones de trabajo y un servidor de ficheros, mientras que un sistema distribuido construido alrededor de una red de área local simple podría contener varios cientos de estaciones de trabajo, varios servidores de ficheros, servidores de impresión y otros servidores de propósito especifico. A menudo se conectan varias redes de área local para formar internetworks, y éstas podrían contener muchos miles de ordenadores que forman un único sistema distribuido, permitiendo que los recursos sean compartidos entre todos ellos.

Tanto el software de sistema como el de aplicación no deberían cambiar cuando la escala del sistema se incrementa. La necesidad de escalabilidad no es solo un problema de prestaciones de red o de hardware, sino que esta íntimamente ligada con todos los aspectos del diseño de los sistemas distribuidos. El diseño del sistema debe reconocer explícitamente la necesidad de escalabilidad o de lo contrario aparecerán serias limitaciones.

La demanda de escalabilidad en los sistemas distribuidos ha conducido a una filosofía de diseño en que cualquier recurso simple -hardware o software- puede extenderse para proporcionar servicio a tantos usuarios como se quiera. Esto es, si la demanda de un recurso crece, debería ser posible extender el sistema para darla servicio,. Por ejemplo, la frecuencia con la que se accede a los ficheros crece cuando se incrementa el numero de usuarios y estaciones de trabajo en un sistema distribuido. Entonces, debe ser posible añadir ordenadores servidores para evitar el cuello de botella que se produciría si un solo servidor de ficheros tuviera que manejar todas las peticiones de acceso a los ficheros. En este caso el sistema deberá estar diseñado de manera que permita trabajar con ficheros replicados en distintos servidores, con las consideraciones de consistencias que ello conlleva.

Cuando el tamaño y complejidad de las redes de ordenadores crece, es un objetivo primordial diseñar software de sistema distribuido que seguirá siendo eficiente y útil con esas nuevas configuraciones de la red. Resumiendo, el trabajo necesario para procesar una petición simple para acceder a un recurso compartido debería ser prácticamente independiente del tamaño de la red. Las técnicas necesarias para conseguir estos objetivos incluyen el uso de datos replicados, la técnica asociada de caching, y el uso de múltiples servidores para manejar ciertas tareas, aprovechando la concurrencia para permitir una mayor productividad.

Tolerancia a Fallos

Los sistemas informáticos a veces fallan. Cuando se producen fallos en el software o en el hardware, los programas podrían producir resultados incorrectos o podrían pararse antes de terminar la computación que estaban realizando. El diseño de sistemas tolerantes a fallos se basa en dos cuestiones, complementarias entre sí: Redundancia hardware (uso de componentes redundantes) y recuperación del software (diseño de programas que sean capaces de recuperarse de los fallos).

En los sistemas distribuidos la redundancia puede plantearse en un grano mas fino que el hardware, pueden replicarse los servidores individuales que son esenciales para la operación continuada de aplicaciones criticas.

La recuperación del software tiene relación con el diseño de software que sea capaz de recuperar (roll-back) el estado de los datos permanentes antes de que se produjera el fallo.

Los sistemas distribuidos también proveen un alto grado de disponibilidad en la vertiente de fallos hardware. La disponibilidad de un sistema es una medida de la proporción de tiempo que esta disponible para su uso. Un fallo simple en una maquina multiuruario resulta en la no disponibilidad del sistema para todos los usuarios. Cuando uno de los componentes de un sistema distribuidos falla, solo se ve afectado el trabajo que estaba realizando el componente averiado. Un usuario podría desplazarse a otra estación de trabajo; un proceso servidor podría ejecutarse en otra maquina.

Transparencia

La transparencia se define como la ocultación al usuario y al programador de aplicaciones de la separación de los componentes de un sistema distribuido, de manera que el sistema se percibe como un todo, en vez de una colección de componentes independientes. La transparencia ejerce una gran influencia en el diseño del software de sistema.

El manual de referencia RM-ODP [ISO 1996a] identifica ocho formas de transparencia. Estas proveen un resumen útil de la motivación y metas de los sistemas distribuidos. Las transparencias definidas son:

Transparencia de Acceso : Permite el acceso a los objetos de información remotos de la misma forma que a los objetos de información locales.
Transparencia de Localización: Permite el acceso a los objetos de información sin conocimiento de su localización
Transparencia de Concurrencia: Permite que varios procesos operen concurrentemente utilizando objetos de información compartidos y de forma que no exista interferencia entre ellos.
Transparencia de Replicación: Permite utilizar múltiples instancias de los objetos de información para incrementar la fiabilidad y las prestaciones sin que los usuarios o los programas de aplicación tengan por que conoces la existencia de las replicas.
Transparencia de Fallos: Permite a los usuarios y programas de aplicación completar sus tareas a pesar de la ocurrencia de fallos en el hardware o en el software.
Transparencia de Migración: Permite el movimiento de objetos de información dentro de un sistema sin afectar a los usuarios o a los programas de aplicación.
Transparencia de Prestaciones. Permite que el sistema sea reconfigurado para mejorar las prestaciones mientras la carga varia.
Transparencia de Escalado: Permite la expansión del sistema y de las aplicaciones sin cambiar la estructura del sistema o los algoritmos de la aplicación.

Las dos mas importantes son las transparencias de acceso y de localización; su presencia o ausencia afecta fuertemente a la utilización de los recursos distribuidos. A menudo se las denomina a ambas transparencias de red. La transparencia de red provee un grado similar de anonimato en los recursos al que se encuentra en los sistemas centralizados.

1 comentario:

alan eduardo dijo...

muchas gracias amigo despejaste mis dudas te lo agradezco