Modelos De Procesadores

MODELOS DE PROCESADORES

• En un sistema distribuido, con varios procesadores, un aspecto fundamental del diseño es cómo se los utiliza

• Los procesadores distribuidos se pueden organizar de varias formas:

• Modelo de estación de trabajo.

• Modelo de la pila de procesadores.

• Modelo híbrido.

MODELO DE ESTACIÓN DE TRABAJO

• El sistema consta de estaciones de trabajo (PC) dispersas conectadas entre sí mediante una red de área local (LAN).

• Pueden contar o no con disco rígido en cada una de ellas.

• Los usuarios tienen:

– Una cantidad fija de poder de cómputo exclusiva.

– Un alto grado de autonomía para asignar los recursos de su estación de trabajo.

• Uso de los discos en las estaciones de trabajo:

Sin disco:

• Bajo costo, fácil mantenimiento del hardware y del software, simetría y flexibilidad.

• Gran uso de la red, los servidores de archivos se pueden convertir en cuellos de botella.

Con disco:

• Disco para paginación y archivos de tipo borrador:

• Reduce la carga de la red respecto del caso anterior.

• Alto costo debido al gran número de discos necesarios.

Los aspectos clave en el uso de las estaciones de trabajo inactivas son:

• ¿Cómo encontrar una estación de trabajo inactiva?.

• ¿Cómo lograr que un proceso remoto se ejecute de forma transparente?.

• ¿Qué ocurre si regresa el poseedor de la máquina?.

• Generalmente se considera que una estación de trabajo está “inactiva” cuando se dan ambas condiciones:

• Nadie toca el ratón o el teclado durante varios minutos.

• No se ejecuta algún proceso iniciado por el usuario.

• Los algoritmos para localizar las estaciones de trabajo inactivas se pueden dividir en dos categorías: Controlados por el servidor y Controlados por el cliente.

• La localización de estaciones de trabajo en sí no es problemático, el problema radica en la sincronización de procesos entre las diferentes estaciones de trabajo.

MODELO DE PILA DE PROCESADORES

• Se dispone de un conjunto de cpu que se pueden asignar dinámicamente a los usuarios según la demanda .

• Los usuarios no disponen de estaciones de trabajo sino de terminales gráficas de alto rendimiento.

• No existe el concepto de propiedad de los procesadores, los que pertenecen a todos y se utilizan compartidamente.

• Este modelo basa su funcionamiento en la teoría de colas.

• En general este modelo puede reducir significativamente el tiempo de espera al tener una sola cola de procesadores a repartir.

• La capacidad de cómputo se puede gestionar de mejor forma si se tiene micros con mayores capacidades.

MODELO HÍBRIDO

• Combina las mejores características del modelo de estación de trabajo y de pila de procesadores teniendo un mejor desempeño en las búsquedas y mejor uso de los recursos.

3.4 Asignación de procesadores.

• Son necesarios algoritmos para decidir cuál proceso hay que ejecutar y en qué máquina .

• Para el modelo de estaciones de trabajo:

• Decidir cuándo ejecutar el proceso de manera local y cuándo buscar una estación inactiva.

• Para el modelo de la pila de procesadores:

• Decidir dónde ejecutar cada nuevo proceso.

• 3.4.1 Modelos y algoritmos con sus aspectos de diseño e implantación.

MODELOS DE ASIGNACIÓN

• Generalmente se utilizan las siguientes hipótesis:

• Todas las máquinas son idénticas (o al menos compatibles en el código); difieren a lo sumo en la velocidad.

• Cada procesador se puede comunicar con los demás.

• Existen dos estrategias de asignación:

• No migratorias:

• Una vez colocado un proceso en una máquina permanece ahí hasta que termina.

• Migratorias:

• Un proceso se puede trasladar aunque haya iniciado su ejecución.

• Permiten un mejor balance de la carga pero son más complejas.

• Los algoritmos de asignación intentan optimizar:

• Uso de las cpu:

• Maximizar el número de ciclos de cpu que se ejecutan para trabajos de los usuarios.

• Minimizar el tiempo de inactividad de las cpu.

• Tiempo promedio de respuesta:

• Minimizar no los tiempos individuales de respuesta sino los tiempos promedio.

• Tasa de respuesta:

• Minimizar la tasa de respuesta, que es el tiempo necesario para ejecutar un proceso en cierta máquina dividido por el tiempo que tardaría en cierto procesador de referencia.

• Los principales aspectos a tomar en cuenta en el diseño de algoritmos de asignación de procesos son los siguientes:

• Algoritmos deterministas vs. heurísticos.

• Algoritmos centralizados vs. distribuidos.

• Algoritmos óptimos vs. subóptimos.

• Algoritmos locales vs. globales.

• Algoritmos iniciados por el emisor vs. iniciados por el receptor.

• En general son muchos aspectos que se deben considerar para la generación de algoritmos de asignación de procesadores, por ejemplo, que el micro este conciente de su carga de trabajo implica una serie de mediciones que pueden ser realmente inciertas.

• Los algoritmos de asignación en primera instancia deben buscar la estabilidad del sistema.

3.5 Coplanificación.

PLANIFICACIÓN DE PROCESOS

• La planificación de procesos es la etapa más importante del administrador de procesos ya que se encarga de administrar la disponibilidad del uso de CPU.

• Los planificadores no importando su complejidad deben respetar los siguientes elementos: equitatividad, eficiencia, tiempo de respuesta, retorno, volumen de producción.

PLANIFICACIÓN DE PROCESOS

• La problemática con este tipo de administración es que los recursos son únicos e imprendecibles. Por este motivo el planificador trata de estimar algunas características.

• Un planificador no sabe cuanto tiempo tardará en ejecutarse un proceso y si este en algún momento se bloquea por alguna petición de entrada o de salida.

• Por este motivo un planificador debe de asignar un tiempo predeterminado llamado Quantum para la ejecución de procesos.

• Un proceso puede ser interrumpido por otro proceso cuando este último requiera de una atención inmediata. Esto da origen a planificadores don prioridades.

• El planificador de procesos se encarga de mantener el contexto de cada una de las aplicaciones para poder realizar multitarea.

• Existen diverso algoritmos de planificación de tareas:

• El algoritmo de round robin (torneo)

• Planificación por prioridad

• Colas múltiples

• Primero el trabajo más corto

• Planificación garantizada

• Planificación por loteria

• Planificación por niveles

• En los Sistemas Dstribuidos, generalmente cada micro hace su propio administración local.

COPLANIFICACIÓN

• Después de tener un modelo de procesamiento y de un algoritmo de asignación de procesadores, el siguiente gran reto es la administración conjunta de los tiempos de uso de CPU de los procesos de forma global.

• Para poder realizar esto, se necesita de algoritmos de planificación y métodos de comunicación más eficiente. A continuación se describen algunos algoritmos de coplanificación.

• El algoritmo de Ousterhout toma en cuenta los patrones de comunicación entre los procesos durante la planificación.Debe garantizar que todos los miembros del grupo se ejecuten al mismo tiempo.

• Se emplea una matriz conceptual donde:Las filas son espacios de tiempo.Las columnas son las tablas de procesos de los procesadores.

• Cada procesador debe utilizar un algoritmo de planificación Round Robin.

• Todos los procesadores ejecutan el proceso en el espacio “0” durante un cierto período fijo.Todos los procesadores ejecutan el proceso en el espacio “1” durante un cierto período fijo, etc.

• Se deben mantener sincronizados los intervalos de tiempo.

• Todos los miembros de un grupo se deben colocar en el mismo número de espacio de tiempo pero en procesadores distintos.

• A continuación se describe un cómputo paralelo y coplanificación de procesos

¿ES EL CÓMPUTO PARALELO UN SISTEMA DISTRIBUIDO?

• Sí y No. Depende de la implementación.

• Los objetivos de la programación en paralelo de acuerdo son:

– Reducir el tiempo de procesamiento utilizado por un algoritmo convencional

– Reducir la complejidad del algoritmo

• Se trata de aprovechar mejor el hardware.

• El problema del paralelismo radica en que muchos algoritmos no pueden paralelizarse (son serializable o secuenciales) .

• Existen dos tecnologías para realizar paralelismo:

– PVM (Parallel Virtual Machine)

– MPI (Message Parking Interface)

• Instrucciones como while son más difíciles de paralelizar por que depende de la condición.

• No siempre los compiladores pueden paralelizar de manera automática un algoritmo.

• En algunas ocasiones se invierte más tiempo tratando de paralelizar un algoritmo que ejecutándolo de manera secuencial.

CASO PRÁCTICO MPI

• Existen diversas implementaciones

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