Sistemas Distribuidos Parte 1 De 2

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE GUERRERO

UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA

POSGRADO MAESTRÍA EN COMPUTACIÓN

MATERIA:

SISTEMAS DISTRIBUIDOS Y VERIFICACIÓN

PARTE 1 de 2

COMPILACIÓN DE APUNTES

ELABORADO POR:

RENÉ EDMUNO CUEVAS VALENCIA

JOSÉ MARIO MARTÍNEZ CASTRO

Contenido

I. Fundamentos de Sistemas Distribuidos 3

1.1. Concepto, características y factores que han afectado un Sistema Distribuido. 3

1.2. Ventajas y Desventajas de Sistemas Distribuidos. 4

1.3. Categorías de los Sistemas Distribuidos. 5

1.4. Sistema Operativo Distribuido y sus características. 6

1.5. Complejidad y aspectos que intervienen en el diseño de un Sistema Operativo Distribuido. 7

1.6. Modelo de Construcción. 11

II. Almacenamiento de datos. 16

2.1.- Nombres 16

2.1.1. Direccionamiento y Mapeo 18

2.1.2. Búsqueda de Nombres. 19

2.2. Protección y seguridad. 20

2.1.1. Ataques Pasivos y Ataques Activos 21

2.1.2. Seguridad con Firewall 22

2.1.3. Seguridad con PROXY 24

2.3. Criptografía. 25

2.3.1. Encriptación 26

2.3.2. Algoritmos de Encriptación. 27

2.3.3. Algoritmos de clave asimétrica 28

2.4. Archivos Distribuidos. 29

2.4.1. Servicios de un Sistema de Archivos 30

2.4.2. Diseño de un Sistema de Archivos 30

2.4.3. Interface de un Servicio de Archivos 30

III. Procesamiento de Transacciones en Sistemas Distribuidos 32

3.1. Procesamiento de transacciones. 32

3.1.1. Motivos del uso de transacciones. 32

3.1.2. Definición de transacciones. 32

3.2. Teoría del procesamiento de transacciones. 33

3.2.1. Propiedades de las transacciones (ACID). 34

3.2.2. Ejecutar transacciones anidadas. 34

3.2.3. Instrucciones para el uso de transacciones. 35

3.2.4. Procesamiento de transacciones. 35

3.3. Métodos de implantación de transacciones. 36

3.3.1. Espacio de trabajo privado. 36

3.3.2. Bitácora de escritura anticipada. 37

I. Fundamentos de Sistemas Distribuidos

1.1. Concepto, características y factores que han afectado un Sistema Distribuido.

Concepto de Sistemas Distribuidos.

Es un concepto poco claro de definir. Colección de elementos de cómputo autónomo que se encuentran físicamente separados y no comparten una memoria común, se comunican entre sí a través del intercambio de mensajes utilizando un medio de comunicación.

Los sistemas autónomos pueden tener características no homogéneas.

Características de los Sistemas Distribuidos.

• Cada elemento de cómputo tiene su propia memoria y su propio Sistema Operativo.

• Control de recursos locales y remotos.

• Sistemas Abiertos (Facilidades de cambio y crecimiento).

• Plataforma no standard ( Unix, NT, Intel, RISC, Etc.).

• Medios de comunicación ( Redes, Protocolos, Dispositivos, Etc.).

• Capacidad de Procesamiento en paralelo.

• Dispersión y parcialidad.

Factores que han afectado el desarrollo de los Sistemas Distribuidos.

• Avances Tecnológicos.

• Nuevos requerimientos.

• Globalización

• Aspectos Externos ( Culturales, Políticos, Económicos ).

• Integración.

1.2. Ventajas y Desventajas de Sistemas Distribuidos.

Ventajas

• Procesadores más poderosos y a menos costos

o Desarrollo de Estaciones con más capacidades

o Las estaciones satisfacen las necesidades de los usuarios.

o Uso de nuevas interfaces.

• Avances en la Tecnología de Comunicaciones.

o Disponibilidad de elementos de Comunicación.

o Desarrollo de nuevas técnicas.

• Compartición de Recursos.

o Dispositivos (Hardware).

o Programas (Software).

• Eficiencia y Flexibilidad.

o Respuesta Rápida.

o Ejecución Concurrente de procesos (En varias computadoras).

o Empleo de técnicas de procesamiento distribuido.

• Disponibilidad y Confiabilidad.

o Sistema poco propenso a fallas (Si un componente no afecta a la disponibilidad del sistema).

o Mayores servicios que elevan la funcionalidad ( Monitoreo, Telecontrol, Correo Eléctrico, Etc.).

• Crecimiento Modular.

o Es inherente al crecimiento.

o Inclusión rápida de nuevos recursos.

o Los recursos actuales no afectan.

Desventajas:

• Requerimientos de mayores controles de procesamiento.

• Velocidad de propagación de información ( Muy lenta a veces).

• Servicios de replicación de datos y servicios con posibilidades de fallas.

• Mayores controles de acceso y proceso ( Commit ).

• Administración más compleja.

• Costos.

1.3. Categorías de los Sistemas Distribuidos.

Modelo de Minicomputadoras.

Varias computadoras que soportan diferentes usuarios cada una y provee acceso a recursos remotos.

• Por lo menos un usuario por cada computadora ( CPU < Usuarios ).

Modelo de Estación de Trabajo.

Varias estaciones (Por lo general cientos), donde cada usuario cuenta con una estación de trabajo (ET) y realiza en ella todo su trabajo. Requiere de un Sistema Operativo que soporte funciones de acceso y control remoto.

• Un microprocesador por cada usuario ( CPU = Usuarios).

• Las estaciones de trabajo cuentan con Interfaces Gráficas, CPU potentes y Memorias propias.

Modelo microprocesadores en Pooling.

Trata de utilizar uno o más microprocesadores dependiendo de las necesidades de los usuarios.

Primero los procesadores completan su tarea y posteriormente regresan a esperar una nueva asignación.

• El número de microprocesadores normalmente es mayor a uno por usuario ( CPU > Usuarios ).

1.4. Sistema Operativo Distribuido y sus características.

Extiende el concepto de administración de recursos e interfaces con el usuario hacia computadoras de memoria compartida para formar un sistema Operativo Distribuido, el cual consiste en varias computadoras autónomas conectadas por una red de comunicaciones.

S.O + Administración de Recursos Remotos + Entorno de Red

Características:

• Para cada uno de los usuarios debe de ser similar al trabajo en el Sistema Centralizado.

• Se ejecuta en múltiples Computadoras.

• Tiene varias copias del mismo Sistema Operativo o de diferentes Sistemas Operativos que proveen los mismos servicios.

• Transparencia (El uso de múltiples procesadores y el acceso remoto debe de ser invisible)

1.5. Complejidad y aspectos que intervienen en el diseño de un Sistema Operativo Distribuido.

• Conocimiento Global.

• Nomenclatura.

• Compatibilidad.

• Sincronización de Procesos

• Administración de Recursos

• Seguridad

• Estructuración

Conocimiento Global.

Se trata de conocer y actualizar el estado global (global Knowledge) de todos los procesos y recursos del sistema.

Características:

1. Se tiene soluciones mucho más complejas.

2. No se tiene disponibilidad de una memoria global y un reloj global, no se pueden predecir los retardos y mensajes.

3. Una sola computadora no puede colectar toda la información del sistema distribuido.

4. Un problema que se presenta es determinar técnicas eficientes para establecer controles amplios en un sistema descentralizado y donde una sola computadora no conoce el estado actual y completo del sistema global.

5. Otro problema significativo se presenta debido a la ausencia de un reloj global y no permite tener formas de ordenar y controlar todos los eventos que ocurren en diferentes tiempos y en diferentes computadoras.

Nomenclatura.

En ese aspecto se utilizan nombres para referirse a los objetos (Computadoras, impresoras, servicios, archivos y usuarios).

Por ejemplo: El servicio de FTP o el servicio de DNS.

Características:

1. En un servidor de nombres se mapea un nombre lógico a una dirección física por medio de tablas.

2. En un Sistema Distribuido los directivos pueden ser replicados y almacenados en varias lugares para reducir las posibilidades de fallas e incrementar la disponibilidad del servicio.

3. Se requiere más capacidad de almacenamiento.

4. Requiere de sincronización para actualizar los directorios de cada localización.

5. Puede utilizarse partición de directorios en lugar de replicación, pero es mucho más complejo.

Escalabilidad.

Los sistemas crecen con el tiempo y les puede afectar la poca disponibilidad y la degradación del rendimiento cuando el crecimiento ocurre.

Compatibilidad.

Se refiere a la interoperabilidad entre los recursos de un sistema. Generalmente existen 3 niveles de compatibilidad aplicados a los sistemas.

Nivel Binario:

Todos los procesadores ejecutan el mismo conjunto de instrucciones binarias, sin embargo los procesadores pueden diferir en rendimiento y su forma de entrada y salida.

Ventajas:

Es más fácil el desarrollo de sistemas.

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