Sistemas operativos: una visión aplicada Capítulo 10 Introducción a los sistemas distribuidos.

Sistemas operativos: una visión aplicada

Capítulo 10 Introducción a los sistemas distribuidos

Sistemas operativos: una visión aplicada 2 © J. Carretero, F. García, P. de Miguel, F. Pérez

Contenido

• Sistemas distribuidos• Sistemas operativos distribuidos• Comunicación de procesos• Sincronización de procesos• Gestión de procesos• Sistemas de archivos• Gestión de memoria


Conceptos previos

• Un programa es un conjunto de instrucciones.• Un proceso es un programa en ejecución.• Una red de computadores es un conjunto de computadores

conectados por una red de interconexión.• Un sistema distribuido (SD)

– Modelo físico: conjunto de nodos (procesadores sin memoria ni reloj común) conectados por una red.

– Modelo lógico: conjunto de procesos que ejecutan concurrentemente en uno o más computadores que colaboran y comunican intercambiando mensajes.

• Un protocolo es un conjunto de reglas e instrucciones que gobiernan la comunicación en un sistema distribuido, es decir, el intercambio de mensajes.


Características

• Compartir recursos (HW, SW, datos). – Acceso a recursos remotos.

• Modelo cliente-servidor• Modelo basado en objetos

• Ofrecen una buena relación coste/rendimiento• Capacidad de crecimiento• Tolerancia a fallos, disponibilidad

– Replicación• Concurrencia • Velocidad

– Paralelismo


Desventajas

• Necesidad de software más complejo• Problemas de fiabilidad• Problemas de seguridad y confidencialidad


Arquitectura de un sistema distribuido

R ed de in te rconexión


Redes e interconexión

• Paquete: tipo de mensaje que se intercambia entre dos dispositivos de comunicación.– Tamaño limitado por el hardware

• Mensaje: objeto lógico que se intercambian entre dos o más procesos.– Su tamaño puede ser bastante grande.– Un mensaje se descompone en paquetes.

• Subsistema de comunicación: conjunto de componentes HW y SW que proporcionan servicios de comunicación en un sistema distribuido.

• Protocolo: conjunto de reglas e instrucciones que gobiernan el intercambio de paquetes y mensajes


Propiedades de un subsistema de comunicación

• Tasa de transferencia: velocidad de transferencia• Latencia: tiempo necesario para transferir un mensaje vacío• Tiempo de transferencia = latencia + tamaño/tasa de

trasferencia• Paquetes/segundo• Capacidad de crecimiento. Aumento en el nº de nodos• Calidad de servicio

– Importante en aplicaciones multimedia y de tiempo real• Fiabilidad del subsistema

– Mecanismos de detección de errores• Seguridad: protección de los paquetes • Confidencialidad: proteger la identidad de los emisores


Tipos de redes de computadores

• Redes de área local (LAN, Local Area Network)– Redes que enlazan sistemas cercanos– Posibilidad de difusión de mensajes (broadcast)

• Redes de área extensa (WAN, Wide Area Network)– Poco ancho de banda (20-500 Kbps)– Bajas latencias– Redes telefónicas, redes públicas de datos, fiabra óptica

RDSI, B-RDSI, ATM• Nuevos desarrollos en telecomunicaciones (ATM y RDSI)

– Diferencias entre LAN y WAN cada vez más borrosas


Protocolos de comunicación

• Protocolo: conjunto de reglas y formatos que permiten la comunicación entre procesos.

• La definición de un protocolo tiene dos parte:– Especificación de la secuencia de mensajes que deben

intercambiarse.– Especificación del formato de mensajes.

• El software de red se organiza en niveles


Funciones de una pila de protocolos

• Segmentación y ensamblado de mensajes• Encapsulado: incorporación de información de control a los

datos– Dirección del emisor y receptor– Código de detección de errores

• Control de conexión– Protocolos orientados a conexión– Protocolos no orientados a conexión:

• No se asegura el orden secuencial de los datos transmitidos

• Entrega ordenada en protocolos orientados a conexión– Números de secuencia


Funciones de una pila de protocolos II

• Control de flujo: función realizada en el receptor para limitar la cantidad o tasa de datos que envía el emisor.

• Control de errores: se basan en el uso de una secuencia de comprobación y reenvío.

• Direccionamiento, conseguir que los mensajes alcancen al receptor

• Multiplexación: necesario para un uso más eficiente de los servicios

• Servicios de transmisión:– Prioridad– Calidad de servicio– Seguridad


Ejemplos de protocolos

• Protocolos internet:– Originados por el trabajo de DARPA en los 70– Muy utilizados en la actualidad– Gran crecimiento durante los 90 debido al uso del Web

• Protocolos OSI (open system interconection)– Estándar desarrollado por ISO

• Estándares propietarios– SNA de IBM (años 70)– DECnet desarrollado por DEC– NetWare: red de Novell para redes de PC


Protocolos TCP/IP

• Resultado de la investigación y desarrollo llevados a cabo en la red ARPANET (financiada por DARPA) en los años 70

• Familia de protocolos utilizados en Internet• En los 90 se ha establecido como la arquitectura comercial

dominante:– Se especificaron y utilizaron antes de OSI– Independiente de la tecnología de red utilizada– Internet está construida sobre un conjunto de protocolos

TCP/IP.– Espectacular desarrollo de World Wide Web


Protocolos TCP/IP

Em isor Receptor


Protocolo Internet (nivel IP)

• La transmisión no es fiable (no se asegura la recepción de los paquetes IP). Los paquetes se pueden descartar por:– Expiración del tiempo de vida– Congestión– Error en la suma de comprobación

• Control de flujo muy limitado• Calidad de servicio muy limitado

– Seguridad: normal o alto– Retardo: normal o bajo– Rendimiento: normal o alto


Protocolos de transporte

• Protocolo TCP– Orientado a conexión– Garantiza que los datos se entregan en el orden en el que se

envían– Las conexiones TCP se ven como un flujo de bytes– La transmisión se considera “fiable”. Pueden perderse

mensajes (sobrecarga en la red, fallos en encaminadores, etc.)

– Cuando los mensajes son muy pequeños, TCP los retrasa hasta conseguir uno más grande

• Esta opción debe desactivarse si es necesario– Escrituras concurrentes sobre una misma conexión TCP

pueden provocar que los datos se entremezclen.


Protocolos de transporte

• Protocolo UDP– Protocolo de datagramas no orientado a conexión.– Protocolo no fiable

• Los paquetes se pueden perder, duplicar, recibir en orden distinto al enviado

– Tamaño máximo del mensaje: 64 KB


Encaminamiento

• Permite que los paquetes viajen del proceso emisor al receptor.• Algoritmo:

– Un programa de aplicación genera un paquete, o bien se lee un paquete de la interfaz de red.

– Si el paquete es para la máquina, se acepta.– En caso contrario, se incrementa el contador de saltos, si se

excede el máximo, el paquete se descarta.– Si el paquete no es para la máquina se busca en la tabla de

encaminamiento y se retransmite a la interfaz adecuada.• Tablas estáticas, las más utilizadas• Tablas dinámicas


Papel del sistema operativo

• El SW de comunicación de un sistema operativo se organiza como un conjunto de componentes con tareas concretas– Subsistema de almacenamiento: buffers donde almacenar los

paquetes que llegan y se envían (limitado)• En implementaciones UNIX típicas

– TCP reserva para cada puerto (socket) un buffer de 8 KB y UDP 2 buffers de 8KB. El tamaño se puede incrementar hasta 64 KB.

– Los mensajes a enviar se copian a estos buffers– El contenido de estos buffers se fragmenta y se copian a

nuevos bloques de memoria a utilizar por IP– IP envía finalmente los paquetes por la interfaz de red

correspondiente


Papel del sistema operativo

• Un sistema operativo puede perder paquetes cuando la tasa de envíos y de recepción es muy grande.

• En sistemas operativos multiusuario la pérdida de paquetes suele producirse a ráfagas debido a los algoritmos de planificación.

• La latencia del SO ha crecido en términos relativos

0

5

10

15

20

25

30

35

40

1985-1990 1990-1995 1995-2000 2000-20005


¿Dónde se pierde el tiempo?

• Códigos de corrección (Checksum)– Sobre datos TCP y UDP– Sobre cabeceras IP

• Copias de datos– Entre usuario y kernel

• Estructura de datos– Gestión de los buffers, colas de defragmentación de paquetes

IP, • Sistema Operativo

– Sobrecarga impuesta por las operaciones del SO


Contenido

• Sistemas distribuidos

• Sistemas operativos distribuidos• Comunicación de procesos• Sincronización de procesos• Gestión de procesos• Sistemas de archivos• Gestión de memoria


Sistema operativo en red (SOR)

• El usuario ve un conjunto de máquinas independientes– No hay transparencia

• Se debe acceder de forma explícita a los recursos de otras máquinas

• Difíciles de utilizar para desarrollar aplicaciones distribuidas

Sistema operativo

Lenguajes de programación

Aplicaciones

Red de interconexión

Hardware

Sistema operativo


Aplicaciones

Hardware


Sistema operativo distribuido (SOD)

• Se comporta como un SO único (visión única)– Distribución. Transparencia

• Se construyen normalmente como micronúcleos que ofrecen servicios básicos de comunicación– Mach, Amoeba, Chorus.

• Todos los computadores deben ejecutar el mismo SOD

Sistem a operativo distribuido


Aplicaciones


Hardware Hardware


Transparencia

• Acceso: acceso a recursos remotos y locales de igual forma• Posición: acceso a los recursos sin necesidad de conocer su

situación• Concurrencia: acceso concurrente a recursos compartidos sin

interferencias• Replicación: Acceso a recursos replicados sin conocimiento de

que lo son• Fallos: mantenimiento del servicio en presencia de fallos.• Migración: permite que los recursos y objetos se muevan sin

afectar a la operación de los programas.• Capacidad de crecimiento: facilidad para crecer sin afectar a la

estructura del sistema


Middleware y entornos distribuidos

• Servicios y protocolos estándarizados: Sistemas abiertos• Ofrecen servicios no incluidos en el SO (servicios de ficheros

distribuidos, servicios de nombres, ...)• Facilitan el desarrollo de aplicaciones distribuidas• Independientes del HW y del SO subyacente. • DCE, CORBA, DCOM, Legion, Globe, Globus

Sistema operativo

Middleware


Aplicaciones


Hardware

Sistema operativo

Hardware


Servicios de un sistema operativo distribuido

• Servicios de comunicación• Servicios de sincronización• Gestión distribuida de procesos• Sistemas de archivos distribuidos• Memoria compartida distribuida


Contenido

• Sistemas distribuidos• Sistemas operativos distribuidos

• Comunicación de procesos• Sincronización de procesos• Gestión de procesos• Sistemas de archivos• Gestión de memoria


Comunicación en sistemas distribuidos

• La comunicación de procesos es fundamental en cualquier sistema distribuido

• Existen diferentes posibilidades todas ellas basadas en el paso de mensajes– Mecanismos de bajo nivel, el programador debe preocuparse

de establecer los protocolos de comunicación, representación de datos, etc.

• Colas de mensajes• Sockets

– Mecanismo de alto nivel, ofrecen abstracciones donde el programador no debe preocuparse de establecer protocolos

• Llamadas a procedimientos remotos• Invocación de métodos remotos (entornos orientados a objetos)


Comunicación cliente-sevidor

• Protocolo típico: petición-respuesta

• Muy utilizada en entornos distribuidos (más del 90% de los sistemas distribuidos utilizan la arquitectura cliente-servidor)

NÚCLEO

cliente

petcición

respuesta

servidor

Máquina A Máquina B

NÚCLEO

RED


Comunicación de grupos

• Utiliza mensajes multicast• Útil para:

– Ofrecer tolerancia a fallos basado en servicios replicados– Localizar objetos en sistemas distribuidos– Mejor rendimiento mediante datos replicados– Actualizaciones múltiples– Operaciones colectivas en cálculo paralelo


Sockets

• Aparecieron en 1981 en UNIX BSD 4.2– Intento de incluir TCP/IP en UNIX– Diseño independiente del protocolo de comunicación

• Un socket es punto final de comunicación (dirección IP y puerto)

• Abstracción que:– Ofrece interfaz de acceso a los servicios de red en el nivel de

transporte• Protocolo TCP• Protocolo UDP

– Representa un extremo de una comunicación bidireccional con una dirección asociada


Sockets: introducción

• Sujetos a proceso de estandarización dentro de POSIX (POSIX 1003.1g)

• Actualmente – Disponibles en casi todos los sistemas UNIX – En prácticamente todos los sistemas operativos

• WinSock: API de sockets de Windows– En Java como clase nativa


Sockets UNIX

• Dominios de comunicación• Tipos de sockets• Direcciones de sockets• Creación de un socket• Asignación de direcciones• Solicitud de conexión• Preparar para aceptar conexiones• Aceptar una conexión• Transferencia de datos


Dominios de comunicación

• Un dominio representa una familia de protocolos• Un socket está asociado a un dominio desde su creación• Sólo se pueden comunicar sockets del mismo dominio• Algunos ejemplos:

– PF_UNIX (o PF_LOCAL): comunicación dentro de una máquina

– PF_INET: comunicación usando protocolos TCP/IP• Los servicios de sockets son independientes del dominio


Tipos de sockets

• Stream (SOCK_STREAM)– Orientado a conexión– Fiable, se asegura el orden de entrega de mensajes– No mantiene separación entre mensajes– Si PF_INET se corresponde con el protocolo TCP

• Datagrama (SOCK_DGRAM)– Sin conexión– No fiable, no se asegura el orden en la entrega – Mantiene la separación entre mensajes– Si PF_INET se corresponde con el protocolo UDP

• Raw (SOCK_RAW)– Permite el acceso a los protocolos internos como IP


Direcciones de sockets

• Cada socket debe tener asignada una dirección única• Las direcciones se usan para:

– Asignar una dirección local a un socket (bind)– Especificar una dirección remota (connect o sendto)

• Dependientes del dominio• Se utiliza la estructura genérica struct sockaddr• Cada dominio usa una estructura específica

– Direcciones en PF_UNIX (struct sockaddr_un)• Nombre de fichero

– Direcciones en PF_UNIX (struct sockaddr_in)– Uso de conversión de tipos (casting) en las llamadas


Direcciones de sockets en PF_INET

• Host (32 bits) + puerto (16 bits)• Una dirección IP se almacena en una estructura de tipo:

– struct in_addr• Estructura struct sockaddr_in

– Debe iniciarse a 0– sin_family: dominio (AF_INET)– sin_port: puerto– sin_addr: dirección del host

• Función que facilita el nombre de la máquina en la que se ejecuta:

int gethostname(char *name, int namelen);


Obtención de la dirección de host

• Usuarios manejan direcciones en forma de texto:– decimal-punto: 138.100.8.100– dominio-punto: laurel.datsi.fi.upm.es

• Algunas funciones para trabajar con direcciones:– char *inet_ntoa(struct in_addr in);

• Devuelve una dirección en notación decimal-punto.– struct hostent *gethostbyname(char *str);

• Convierte una dirección en notación dominio-punto a una estructura que describe máquina.

• Algunos campos de la estructura struct hostent:– char *name nombre oficial de la máquina– char **h_addr_list lista de direcciones


Ejemplo

• Programa que obtiene la dirección en formato decimal-punto a partir de un formato dominio-punto.void main(int argc, char **argv) { struct hostent *hp; struct in_addr in;

hp = gethostbyname(argv[1]); if (hp == NULL) { printf(“Error en gethostbyname\n”); exit(0); } memcpy(&in.s_addr,*(hp->h_addr_list),sizeof(in.s_addr)); printf(“%s es %s\n”, hp->h_name, inet_ntoa(in));}


Direcciones de sockets II

• En TCP/IP los números se emplean con formato big-endian.• En computadores que no utilicen este formato es necesario

emplear funciones para traducir números entre el formato que utiliza TCP/IP y el empleado por el propio computador: u_long htonl (u_long hostlong)u_short htons (u_short hostshort)u_long ntohl (u_long netlong)u_short ntohs (u_short netshort)

• Las primera traduce un número de 32 bits representado en el formato del computador al formato de red (TCP/IP).


Creación de un socket

• int socket(int dominio, int tipo, int protocolo)– Crea un socket devolviendo un descriptor de fichero– dominio: PF_XXX– tipo: SOCK_XXX– protocolo: dependiente del dominio y tipo

• 0 elige el más adeucado• Especificados en /etc/protocols

• El socket creado no tiene dirección asignada


Asignación de direcciones

• int bind(int sd, struct sockaddr *dir, int long)– sd: descriptor devuelto por socket– dir: dirección a asignar– long: longitud de la dirección

• Si no se asigna dirección (típico en clientes)– Se le asigna automáticamente (puerto efímero) en la su

primera utilización (connect o sendto)• Direcciones en dominio PF_INET

– Puertos en rango 0..65535. Reservados: 0..1023. Si 0, el sistema elige uno

– Host: una dirección local IP• INNADDR_ANY: elige cualquiera de la máquina

• El espacio de puertos para streams y datagramas es indendiente


Solicitud de conexión

• Realizada en el cliente• int connect(int sd, struct sockaddr *dir, int long)

– sd: descriptor devuelto por socket– dir: dirección del socket remoto– long: longitud de la dirección

• Si el socket no tiene dirección asignada, se le asigna una automáticamente

• Normalmente se usa con streams


Preparar para aceptar conexiones

• Realizada en el servidor stream después de socket y bind• int listen(int sd, int baklog)

– sd: descriptor devuelto por socket– backlog:

• Número máximo de peticiones pendientes de aceptar que se encolarán (algunos manuales recomiendan 5)

• Hace que el socket quede preparado para aceptar conexiones.


Aceptar una conexión

• Realizada en el servidor stream después de socket, bind y listen• Cuando se produce la conexión, el servidor obtiene:

– La dirección del socket del cliente– Un nuevo descriptor que queda conectado al socket del

cliente• Después de la conexión quedan activos dos sockets en el

servidor:– El original para aceptar nuevas conexiones– El nuevo para enviar/recibir datos por la conexión


Aceptar una conexión

• int accept(int sd, struct sockaddr *dir, int *long)– sd: descriptor devuelto por socket– dir: dirección del socket del cliente devuelta– long: parámetor valor-resultado

• Antes de la llamada: tamaño de dir• Después de la llamada: tamaño de la dirección del cliente que

se devuelve.


Obtener la dirección de un socket

• Obtener la dirección a partir del descriptor– int getsockname(int sd, struct sockaddr *dir, int *long)

• sd: descriptor devuelto por socket• dir: dirección del socket devuelta• long: parámetro valor-resultado (igual que en accept)

• Obtener la dirección del socket en el toro extremo de la conexión:– int gerpeername(int sd, struct sockaddr *dir, int *long)

• sd: descriptor devuelto por socket• dir: dirección del socket remoto• long: parámetro valor-resultado


Transferencia de datos con streams

• Una vez realizada la conexión, ambos extremos puede transferir datos.

• Envío:– int write(int sd, char *mem, int long);

• Devuelve el nº de bytes enviados– También puede utilizarse el servicio send.

• Recepción:– int read(int sd, char *mem, int long);

• Devuelve el nº de bytes recibidos– También puede utilizarse el servicio recv

• Es importante comprobar siempre el valor que devuelven estas llamadas: pueden no transferirse todos los datos.


Transferencia de datos con streams II

• Función que envía un bloque de datos con reintentos:

int enviar(int socket, char *mensaje, int longitud)

{

int r;int l = longitud;

do {r = write(socket, mensaje, l);l = l – r;mensaje = mensaje + r;

} while ((l>0) && (r>=0));

if (r < 0)return (-1); /* fallo */

else return(0);

}


Transferencia de datos con datagramas

• No hay conexión real• Para usar un socket para transferir basta con:

– Crearlo: socket– Asignarle una dirección: bind (si no, lo hará el sistema)

• Envío:– int sendto(int sd, char *men, int long, int flags,

struct sockaddr *dir, int long)• Devuelve el nº de bytes enviados• dir: dirección del socket remoto y long la longitud

• Rccepción:– int recvfrom(int sd, char *men, int long, int flags,

struct sockaddr *dir, int long)• Devuelve el nº de bytes enviados• dir: dirección del socket remoto y long la longitud


Cerrar un socket

• Se usa close para cerrar ambos tipos de sockets• Si el socket es de tipo stream, close cierra la conexión en ambos

sentidos• Se puede cerrar un único extremo:

– int shutdown(int st, int modo)• sd: descriptor devuelto por socket• modo: SHUT_RD, SHUT_RW o SHUT_RDWR


Configuración de opciones

• Existen varios niveles dependiendo del protocolo afectado como parámetro– SOL_SOCKET: opciones independientes del protocolo– IPPROTO_TCP: nivel de protocolo TCP– IPPTOTO_IP: nivel de protocolo IP

• Consultar opciones asociadas a un socket– int getsockopt(int sd, int nivel, int opc, char *val, int *long)

• Modificar las opciones asociadas a un socket– int setsockopt(int sd, int nivel, int opc, char *val, int long)

• Ejemplos (nivel SOL_SOCKET):– SO_REUSEADDR: permite reutilizar direcciones


Escenario típico con sockets streams

Proceso cliente

Proceso servidor

socket()

socket()

bind()

listen()

accept() Crear thread

read()

close()

accept()

connect()Abrir conexión

read()

close()

Peticiónwrite()

Respuestawrite()


Ejemplo (TCP)

NÚCLEO

clientesumar(5,2)

5+2

Restulado = 7

servidor


NÚCLEO

RED


Servidor (TCP)

void main(int argc, char *argv[]){

struct sockaddr_in server_addr, client_addr;int sd, sc;int size, val;int size;int num[2], res;

sd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); val = 1;

setsockopt(sd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (char *) &val, sizeof(int));

bzero((char *)&server_addr, sizeof(server_addr));server_addr.sin_family = AF_INET;

server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; server_addr.sin_port = 4200;

bind(sd, &server_addr, sizeof(server_addr));


Servidor (TCP)

listen(sd, 5);size = sizeof(client_addr);while (1){

printf("esperando conexion\n");sc = accept(sd, (struct sockaddr *)&client_addr,&size);

read(sc, (char *) num, 2 *sizeof(int)); // recibe la petición

res = num[0] + num[1];

write(sc, &res, sizeof(int)); // se envía el resultado

close(sc); }

close (sd);exit(0);

}


Cliente (TCP)

void main(void) {

int sd;struct sockaddr_in server_addr;struct hostent *hp;

int num[2], res;

sd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

bzero((char *)&server_addr, sizeof(server_addr));hp = gethostbyname ("arlo.datsi.fi.upm.es");

memcpy (&(server_addr.sin_addr), hp->h_addr, hp->h_length);

server_addr.sin_family = AF_INET;server_addr.sin_port = 4200;


Cliente (TCP)

// se establece la conexiónconnect(sd, (struct sockaddr *) &server_addr,

sizeof(server_addr));

num[0]=5;num[1]=2;

write(sd, (char *) num, 2 *sizeof(int)); // envía la petición

read(sd, &res, sizeof(int)); // recibe la respuesta

printf("Resultado es %d \n", res); close (sd);

exit(0);}


Servidor (datagramas)

void main(void){

int num[2];int s, res, clilen;struct sockaddr_in server_addr, client_addr;

s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

bzero((char *)&server_addr, sizeof(server_addr));server_addr.sin_family = AF_INET;server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;server_addr.sin_port = 7200;

bind(s, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));


Servidor (datagramas)

clilen = sizeof(client_addr);

while (1){

recvfrom(s, (char *) num, 2* sizeof(int), 0, (struct sockaddr *)&client_addr, &clilen);

res = num[0] + num[1];

sendto(s, (char *)&res, sizeof(int), 0,(struct sockaddr *)&client_addr, clilen);

}

}


Cliente (datagramas)

void main(int argc, char *argv[]){struct sockaddr_in server_addr, client_addr;struct hostent *hp;int s, num[2], res;

if (argc != 2){printf("Uso: client <direccion_servidor> \n");exit(0);

}

s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); hp = gethostbyname (argv[1]);

bzero((char *)&server_addr, sizeof(server_addr));server_addr.sin_family = AF_INET;memcpy (&(server_addr.sin_addr), hp->h_addr, hp->h_length);server_addr.sin_port = 7200;


Cliente (datagramas)

bzero((char *)&client_addr, sizeof(client_addr));client_addr.sin_family = AF_INET;client_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;client_addr.sin_port = htons(0);

bind (s, (struct sockaddr *)&client_addr, sizeof(client_addr));

num[0] = 2; num[1] = 5;

sendto(s, (char *)num, 2 * sizeof(int), 0, (struct sockaddr *) &server_addr, sizeof(server_addr));

recvfrom(s, (char *)&res, sizeof(int), 0, NULL, NULL);

printf("2 + 5 = %d\n", res);close(s);

}


Llamadas a procedimientos remotos (RPC)

• RPC (remote procedure call): llamadas a procedimiento remoto (Birrel y Nelson 1985)

• Híbrido entre llamadas a procedimientos y paso de mensajes• Las RPC constituyen el núcleo de muchos sistemas distribuidos• Llegaron a su culminación con DCE (Distributed Computing

Environment)• Han evolucionado hacia orientación a objetos

– Invocación de métodos remotos (CORBA, RMI)


Funcionamiento de las RPC

• El proceso que realiza la llamada empaqueta los argumentos en un mensaje, se los envía a otro proceso y espera el resultado

• El proceso que ejecuta el procedimiento extrae los argumentos del mensaje, realiza la llamada de forma local, obtiene el resultado y se lo envía de vuelta al proceso que realizó la llamada

• Objetivo: acercar la semántica de las llamadas a procedimiento convencional a un entorno distribuido (transparencia).


Llamadas y mensajes en una RPC

SISTEMA CLIENTE

CÓDIGO DE LA APLICACIÓN

PREPARAENTRADA

CONVIERTESALIDA

INICIOLLAMADAsuma(5,2)

FINLLAMADA = 7

RESGUARDOCLIENTE 2

1

5

3

PROCEDIMIENTOS

EJECUTAPROCEDIMIENTO

REMOTO

SISTEMA SERVIDOR

RESGUARDOSERVIDOR

PREPARASALIDA

CONVIERTEENTRADA

4

67


Suplentes (stubs)

• Se generan automáticamente por el software de RPC• En el cliente:

– Localizan al servidor– Empaquetan los parámetros y construyen los mensajes– Envían el mensaje al servidor– Espera la recepción del mensaje y devuelven los resultados

• En el servidor– Realizan tareas similares

• Los suplentes son independientes de la implementación que se haga del cliente y del servidor. Sólo dependen de la interfaz.


RPC: protocolo básico

cliente servidor

Desempaqueta

la respuesta

Se registra con un servicio de nombres

recibe petición

Ejecuta elprocedimiento

envía petición

“enlaza con

el servidor”

prepara parámetros, envía petición


Aspectos de diseño de las RPC

• Lenguaje de definición de interfaces. Generador de suplentes.• Transferencia de parámetros• Enlace dinámico (binding)• Semántica de las RPC en presencia de fallos


Lenguaje de definición de interfaces

• Una interfaz especifica un nombre de servicio que utilizan los clientes y servidores

• Nombres de procedimientos y parámetros (entrada y salida).• Los compiladores pueden diseñarse para que los clientes y

servidores se escriban en lenguajes diferentes.• Tipos de RPC

– Integrado con un lenguaje de programación (Cedar, Argus)– Lenguaje de definición de interfaces específico para describir

las interfaces entre los clientes y los servidores (RPC de Sun y RPC de DCE)


Transferencia de parámetros

• Una de las funciones de los resguardos es empaquetar los parámetros en un mensaje: aplanamiento (marshalling)

• Problemas en la representación de los datos– Servidor y cliente pueden ejecutar en máquinas con

arquitecturas distintas– Transmisión con un formato estándar:

• XDR (external data representation) es un estándar que define la representación de tipos de datos

– El receptor se encarga de la conversión (CORBA).• Problemas con los punteros

– Una dirección sólo tiene sentido en un espacio de direcciones


Aplanamiento

SISTEMA CLIENTE

CÓDIGO DE LA APLICACIÓN

RESGUARDOCLIENTE

Procedimiento(”ABC”, 123, 12.34)

aplanamiento

mensaje

Tira de bytes

A B C 123 12.34

PROCEDIMIENTOS

SISTEMA SERVIDOR

RESGUARDOSERVIDOR

Extrae los parámetros

A B C 123 12.34

Procedimiento(”ABC”, 123, 12.34)


Enlace dinámico (Binding)

• Enlace dinámico: permite localizar objetos con nombre en un sistema distribuido, en concreto, servidores que ejecutan las RPC.

• Tipos de enlace:– Enlace no persistente: la conexión entre el cliente y el

servidor se establece en cada RPC. – Enlace persistente: la conexión se mantiene después de la

primera RPC.• Útil en aplicaciones con muchas RPC repetidas

• Problemas si lo servidores cambian de lugar


Enlazador dinámico

• Enlazador dinámico (binder): Es el servicio que mantiene una tabla de traducciones entre nombres de servicio y direcciones. Incluye funciones para:– Registrar un nombre de servicio– Eliminar un nombre de servicio– Buscar la dirección correspondiente a un nombre de servicio

• Como localizar al enlazador dinámico:– Ejecuta en una dirección fija de un computador fijo.– El sistema operativo se encarga de indicar su dirección– Difundiendo un mensaje (broadcast) cuando los procesos

comienzan su ejecución.


Establecimiento de la comunicación en una RPC

Servidor de nom bres

1. Registrar procedimiento

5. Dar de bajaprocedimiento

2. Buscarservidor

3. Direccióndel servidor

4. Ejecutarprocedimiento

servidor

servidor


Máquina C


Semántica de las RPC en presencia de fallos

• Problemas que pueden plantear las RPC– El cliente no es capaz de localizar al servidor– Se pierde el mensaje de petición del cliente al servidor– Se pierde el mensaje de respuesta del servidor al cliente– El servidor falla después de recibir una petición– El cliente falla después de enviar una petición


Cliente no puede localizar al servidor

• El servidor puede estar caído• El cliente puede estar usando una versión antigua del servidor• La versión ayuda a detectar accesos a copias obsoletas• Cómo indicar el error al cliente

– Devolviendo un código de error (-1)• No es transparente

– Ejemplo: sumar(a,b)– Elevando una excepción

• Necesita un lenguaje que tenga excepciones


Pérdida de mensajes del cliente

• Es la más fácil de tratar• Se activa una alarma (timeout) después de enviar el mensaje• Si no se recibe una respuesta se retransmite


Pérdidas en los mensajes de respuesta

• Más difícil de tratar• Se pueden emplear alarmas y retransmisiones, pero:

– ¿Se perdió la petición?– ¿Se perdió la respuesta?– ¿El servidor va lento?

• Algunas operaciones pueden repetirse sin problemas (operaciones idempotentes)– Una transferencia bancaria no es idempotente

• Solución con operaciones no idempotentes es descartar peticiones ya ejecutadas – Un nº de secuencia en el cliente– Un campo en el mensaje que indique si es una petición

original o una retransmisión


Fallos en los servidores

• El servidor no ha llegado a ejecutar la operación– Se podría retransmitir

• El servidor ha llegado a ejecutar la operación• El cliente no puede distinguir los dos• ¿Qué hacer?

– No garantizar nada– Semántica al menos una vez

• Reintentar y garantizar que la RPC se realiza al menos una vez• No vale para operaciones no idempotentes

– Semántica a lo más una vez• No reintentar, puede que no se realice ni una sola vez

– Semántica de exactamente una• Sería lo deseable


Fallos en los clientes

• La computación está activa pero ningún cliente espera los resultados (computación huérfana)– Gasto de ciclos de CPU– Si cliente rearranca y ejecuta de nuevo la RPC se pueden

crear confusiones


Aspectos de implementación

• Protocolos RPC– Orientados a conexión

• Fiabilidad se resuelve a bajo nivel, peor rendimiento– No orientados a conexión– Uso de un protocolo estándar o un específico

• Algunos utilizan TCP o UDP como protocolos básicos


Programación con un paquete de RPC

• El programador debe proporcionar:– La definición de la interfaz (idl)

• Nombres de las funciones• Parámetros que el cliente pasa al servidor• Resultados que devuelve el servidor al cliente

– El código del cliente– El código del servidor

• El compilador de idl proporciona:– El resguardo del cliente– El resguardo del servidor


Programación con RPC

COMPILADOR C COMPILADOR C

COMPILADOR CCOMPILADOR C

CABECERA CABECERAFICHEROSFUENTE DEL

CLIENTE

FICHEROSOBJETO DEL

CLIENTE

FICHEROSOBJETO DEL

SERVIDOR

EJECUTABLEDEL

CLIENTE

EJECUTABLEDEL

SERVIDOR

FICHEROSFUENTE DELSERVIDOR

OBJETO SUPLENTE

EN CLIENTE

OBJETO SUPLENTEEN SERVIDOR

MONTADOR MONTADOR

BIBLIOT.RPC

BIBLIOT.RPC

DESARROLLODE LA

INTERFAZ

DESARROLLODEL

CLIENTE

DESARROLLODEL

SERVIDOR

COMPILADOR IDL

SUPLENTEEN SERVIDOR

SUPLENTEEN CLIENTE

CABECERA

FICHERODE DEFINICIÓNDE INTERFAZ


Ejemplos de paquetes de RPC

• RPC de Sun (1990) utilizado en NFS• RPC del proyecto ANSA (1989) desarrollado por Architecture

Project Management Ltd. (Cambridge, Inglaterra)• RPC de DCE (1990), estándar desarrollado por Open Software

Foundation


RPC de Sun

• Utiliza como lenguaje de definición de interfaz XDR:– Una interfaz contiene un nº de programa y un nº de versión.– Cada procedimiento específica un nombre y un nº de

procedimiento– Los procedimientos sólo aceptan un parámetro. – Los parámetros de salida se devuelven mediante un único

resultado– El lenguaje ofrece una notación para definir:

• constantes• definición de tipos• estructuras, uniones• programas


RPC de Sun

• rpcgen es el compilador de interfaces que genera:– Suplente del cliente– Suplente del servidor y procedimiento principal del servidor.– Procedimientos para el aplanamiento (marshalling)– Fichero de cabecera (.h) con los tipos y declaración de

prototipos.• Enlace dinámico

– El cliente debe especificar el host donde ejecuta el servidor– El servidor se registra (nº de programa, nº de versión y nº de

puerto) en el portmapper local– El cliente envía una petición al portmapper del host donde

ejecuta el servidor


Ejemplo

NÚCLEO

clientesumar(5,2)

5+2

Restulado = 7

servidor


NÚCLEO

RED


Esquema de la aplicación

sum a.xrepcgen

sum a_svc.c

servidor.c

sum a.h

sum a_xdr.c

sum a_clnt.c

cliente.cArchivos para

el cliente

Archivoscom unes

Archivos parael servidor


suma.x

struct peticion {int a;int b;

};

program SUMAR {version SUMAVER {

int SUMA(peticion) = 1;} = 1;

} = 99;


suma.h

#ifndef _SUMA_H_RPCGEN#define _SUMA_H_RPCGEN

#include <rpc/rpc.h>struct peticion {

int a;int b;

};

#define SUMAVER ((u_long)99)#define SUMA ((u_long)1)extern int * suma_1(peticion *, CLIENT *);extern int * suma_1_svc(peticion *, struct svc_req *);

#endif /* !_SUMA_H_RPCGEN */


servidor.c

#include "suma.h"

int *suma_1_svc(peticion *argp, struct svc_req *rqstp){

static int result;

result = argp->a + argp->b;

return(&result);}


cliente.c

#include "suma.h"

main( int argc, char* argv[] ){

CLIENT *clnt;int *res;

peticion suma_1_arg;char *host;

if(argc < 2) {printf("usage: %s server_host\n", argv[0]);exit(1);

}host = argv[1];


cliente.c II

/* localiza al servidor */ clnt = clnt_create(host, SUMAR, SUMAVER, "udp"); if (clnt == NULL) { clnt_pcreateerror(host); exit(1); }

suma_1_arg.a = 5;suma_1_arg.b = 2;

res = suma_1(&suma_1_arg, clnt); if (res == NULL) { clnt_perror(clnt, "call failed:"); }

printf("La suma es %d\n", *res); clnt_destroy( clnt );

}


Contenido

• Sistemas distribuidos• Sistemas operativos distribuidos• Comunicación de procesos

• Sincronización de procesos• Gestión de procesos• Sistemas de archivos• Gestión de memoria


Relojes lógicos

• En ausencia de un reloj global la relación causa-efecto (precede a) es la única posibilidad de ordenar eventos

• Relación de precedencia (Lamport)– Si a y b son dos eventos del mismo proceso y a ocurrió antes

que b, entonces a b– Si a=send(m) y b=receive(m), entonces a b– La relación es transitiva

• Dos eventos son concurrentes (a || b) si no se puede deducir entre ellos una relación de causalidad potencial


Relojes lógicos (algoritmo de Lamport)

• Útiles para ordenar eventos en ausencia de un reloj común.• Algoritmo de Lamport (1978)

• Cada proceso P mantiene una variable entera RLp (reloj lógico)

• Cuando un proceso P genera un evento, RLp=RLp+1

• Cuando un proceso envía un mensaje m a otro le añade el valor de su reloj

• Cuando un proceso Q recibe un mensaje m con un valor de tiempo t, el proceso actualiza su reloj, RLq=max(RLq,t)

• El algoritmo asegura que si a b entonces RL(a) < RL(b)


Mantenimiento de los relojes lógicos


Relojes lógicos totalmente ordenados

• Los relojes lógicos de Lamport imponen sólo una relación de orden parcial:– Eventos de distintos procesos pueden tener asociado una

misma marca de tiempo.

• Se puede extender la relación de orden para conseguir una relación de orden total añadiendo el nº de proceso– (Ta, Pa): marca de tiempo del evento a del proceso P

• (Ta, Pa) < (Tb, Pb) sí y solo si– Ta < Tb o– Ta=Tb y Pa<Pb


Problemas de los relojes lógicos

• No bastan para caracterizar la causalidad– Dados RL(a) y RL(b) no podemos saber:

• si a precede a b• si b precede a a• si a y b son concurrentes

• Se necesita una relación (F(e), <) tal que:– a b si y sólo si F(a) < F(b)– Los relojes vectoriales permiten representar de forma precisa

la relación de causalidad potencial


Relojes vectoriales

• Desarrollado independientemente por Fidge, Mattern y Schmuck• Todo proceso lleva asociado un vector de enteros RV

• RVi[a] es el valor del reloj vectorial del proceso i cuando ejecuta el evento a.

• Mantenimiento de los relojes vectoriales– Inicialmente RVi= 0– Cuando un proceso i genera un evento

• RVi[i ] = RVi[i ] +1

– Todos los mensajes llevan el RV del envío– Cuando un proceso j recibe un mensaje con RV

• RVj = max(RVj , RV ) (componente a componente)• RVj[j ] = RVj[j ] +1 (evento de recepción)


Relojes vectoriales

P0(1,0,0) (2,1,0) (3,1,2) (4,1,2) (5,1,2)

(1,0,1) (1,0,2) (1,0,3) (1,0,4) (5,1,5)

(0,1,0)

(1,2,3)

(4,3,3)P1

P2


Propiedades de los relojes vectoriales

• RV < RV´ si y solo si– RV RV´ y– RV[i ] RV´[i ], i

• Dados dos eventos a y b– a precede a b si y solo si RV(a) < RV(b)

• Si a es un evento del proceso i y b es un evento del proceso j (con i j)– a precede a b si y solo si RV(a)[i ] RV(b)[i ]

• RV(a)[i ] = RV(b)[i ] cuando a es el evento de envío a j y b es el evento de recepción.

– a y b son concurrentes si y solo si • RV(a)[i ] > RV(b)[i ] y RV(b )[j ] > RV(b)[j ]


Exclusión mutua distribuida

• Los procesos ejecutan el siguiente fragmento de códigoentrada()SECCIÓN CRÍTICAsalida()

• Requisitos para resolver el problema de la sección crítica– Exclusión mutua– Progreso– Espera acotada

• Algoritmos– Algoritmo centralizado– Algoritmo distribuido– Anillo con testigo


Algoritmo centralizado

• Existe un proceso coordinador

0

entradaO K

C

1 2

No hay respuespuesta(b loquea al cliente)

0

entrada

C

1 2

O K

0

salida

C

1 2


Anillo con testigo

• Los procesos se ordenan conceptualmente como un anillo.• Por el anillo circula un testigo. • Cuando un proceso quiere entrar en la SC debe esperar a recoger

el testigo• Cuando sale de la SC envía el testigo al nuevo proceso del anillo

2

1testigo

3

4

5

6


Algoritmo distribuido

• Algoritmo de Ricart y Agrawala requiere la existencia un orden total de todos los mensajes en el sistema

• Un proceso que quiere entrar en una sección crítica (SC) envía un mensaje a todos los procesos (y a él mismo)

• Cuando un proceso recibe un mensaje– Si el receptor no está en la SC ni quiere entrar envía OK al

emisor– Si el receptor ya está en la SC no responde– Si el receptor desea entrar, compara la marca de tiempo del

mensaje. Si el mensaje tiene una marca menor envía OK. En caso contrario entra y no envía nada.

• Cuando un proceso recibe todos los mensajes puede entrar


Contenido

• Sistemas distribuidos• Sistemas operativos distribuidos• Comunicación de procesos• Sincronización de procesos

• Gestión de procesos• Sistemas de archivos• Gestión de memoria


Modelos de sistema

• Conjunto de estaciones de trabajo– El sistema consta de estaciones de trabajo a las que tienen

acceso los usuarios.• Pool de procesadores

– Los usuarios con terminales.– Los procesos se envían a procesadores de un pool.

• Modelo híbridos– Trabajos interactivos en las estaciones de trabajo.– Trabajos no interactivos en en el pool de procesadores.


Asignación de procesadores

• Objetivo: decidir en qué procesador se debería ejecutar un proceso para equilibrar la carga y optimizar el rendimiento.– Evitar que un nodo esté inactivo mientras hay procesos

esperando a ejecutar.• Suposiciones:

– Todos los procesadores son compatible en el código.– La velocidad de los procesadores puede ser distinta.– Conectividad total: cualquier procesador puede comunicarse

con cualquier otro.


Estaciones de trabajo inactivas

• En entornos típicos con estaciones de trabajo se desperdicia cerca del 80% de ciclos totales de CPU.

• Uso de estaciones de trabajo inactivas:– Ejecutar procesos de forma totalmente transparente en

máquinas remotas que se encuentran inactivas .– Los usuarios de las estaciones de trabajo inactivas no

deberían observar una degradación del rendimiento como consecuencia de la ejecución de procesos remotos.


Empleo de estaciones de trabajo inactivas

• ¿Qué es una estación de trabajo inactiva?– Una que lleva varios minutos sin recibir entrada del teclado o

ratón y que no está ejecutando procesos interactivos.• ¿Cómo localizar estaciones inactivas?

– Dirigidas por el servidor: la estación inactiva anuncia su disponibilidad.

– Dirigida por el cliente: un cliente envía un mensaje al resto para localizar una estación inactiva.


Estrategias para localizar una estación inactiva

N odo N odo

Tengo poca carga.Podéis m andarm e procesos

Tengo m ucha carga.Busco estación inactiva

(a) (b)


Algoritmos de distribución de la carga

• Política de transferencia: determina cuando transferir.• Política de selección: selecciona el proceso a transferir.• Política de ubicación: selecciona el nodo al que transferir.• Política de información: decide cuándo, desde dónde y qué

información sobre otros nodos recoger.


Planificación de procesos en sistemas distribuidos

• Definición del problema:– Dado un conjunto de tareas con ciertas restricciones de

precedencia y requisitos de cálculo y comunicación,– Dado un conjunto de procesadores conectados por una red de

interconexión,– Encontrar la asignación de tareas a procesadores y el orden

de ejecución con el objetivo de minimizar el tiempo de ejecución total.


Planificación de procesos


Complejidad del problema

• El problema en su forma general es NP-completo• Algoritmos con complejidad polinomial:

– Cuando sólo hay dos procesadores.• En el caso general se utilizan heurísticas.• Los planificadores se eligen por 2 métricas:

– El rendimiento del plan generado.– La eficacia del planificador: tiempo tomado por el

planificador para generar un plan.


Contenido

• Sistemas distribuidos• Sistemas operativos distribuidos• Comunicación de procesos• Sincronización de procesos• Gestión de procesos

• Sistemas de archivos• Gestión de memoria


Sistema de archivos distribuido

• Objetivo principal: compartir datos entre usuarios ofreciendo transparencia

• Objetivos secundarios: – rendimiento (debería ser comparable al de un sistema

tradicional)– tolerancia a fallos– disponibilidad


Arquitectura

Cliente

Servidor Servidor

Cliente

RED DE INTERCONEXIÓN

. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .

. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .

........ ........CTR

.... .

CTR

.... .

CTR

.... .

CTR

.... .


Componentes

• Servicio de directorio:– Gestión de los nombres de los archivos– Objetivo: ofrecer un espacio de nombres único

• Servicio de archivos:– Proporciona acceso a los datos de los archivos


Métodos de accesos remotos

• Modelo carga/descarga– Transferencias completas del fichero– Localmente se almacenan en memoria o discos locales– Normalmente utilizan semántica de sesión– Eficiencia en las transferencias– Llamada open con mucha latencia– Múltiples copias de un fichero

• Modelo de servicios remotos– El servidor debe proporcionar todas las operaciones sobre el fichero.– Acceso por bloques– Modelo cliente/servidor

• Empleo de cache en el cliente– Combina los dos modelos anteriores.


Tipos de servidores

• Servidores con estado– Cuando se abre un fichero, el servidor almacena información

y da al cliente un identificador único a utilizar en las posteriores llamadas

– Cuando se cierra un fichero se libera la información• Servidores sin estado

– Cada petición es autocontenida (fichero y posición)


Tipos de servidores II

• Ventajas de los servidores con estado– Mensajes de petición más cortos– Mejor rendimiento (se mantiene información en memoria)– Facilita la lectura adelantada. El servidor puede analizar el

patrón de accesos que realiza cada cliente– Es necesario en invalidaciones iniciadas por el servidor

• Ventajas de los servidores sin estado– Más tolerante a fallos– No son necesarios open y close. Se reduce el nº de mensajes– No se gasta memoria en el servidor para almacenar el estado


Cache de bloques

• El empleo de cache de bloques permite mejorar el rendimiento– Explota el principio de proximidad de referencias

• Proximidad temporal• Proximidad espacial

– Lecturas adelantadas• Mejora el rendimiento de las operaciones de lectura, sobre todo

si son secuenciales– Escrituras diferidas

• Mejora el rendimiento de las escrituras• Otros tipos de cache

– Cache de nombres– Cache de metadatos del sistema de ficheros


Localización de las cache en un SFD

• Cache en los servidores– Reducen los accesos a disco

• Cache en los clientes– Reducen el tráfico por la red– Reducen la carga en los servidores– Mejora la capacidad de crecimiento– Dos posibles localizaciones

• En discos locales– Más capacidad,– Más lento– No volátil, facilita la recuperación

• En memoria principal– Menor capacidad– Más rápido– Memoria volátil


Tamaño de la unidad de cache

• Mayor tamaño puede incrementar la tasa de aciertos y mejorar la utilización de la red pero – Aumentan los problemas de coherencia

• Depende de las características de las aplicaciones • En memoria cache grandes

– Es beneficioso emplear bloques grandes (8 KB y más)• En memorias pequeñas

– El uso de bloques grandes es menos adecuado


Políticas de actualización

• Escritura inmediata (write-through)– Buena fiabilidad– En escrituras se obtiene el mismo rendimiento que en el

modelo de accesos remotos– Las escrituras son más lentas

• Escritura diferida (write-back)– Escrituras más rápidas. Se reduce el tráfico en la red– Los datos pueden borrarse antes de ser enviados al servidor– Alternativas

• Volcado (flush) periódico (Sprite)• Write-on-close


Problema de la coherencia de cache

• El uso de cache en los clientes de un sistema de ficheros introduce el problema de la coherencia de cache:– Múltiples copias.

• El problema surge cuando se coutiliza un fichero en escritura:– Coutilización en escritura secuencial

• Típico en entornos y aplicaciones distribuidas.– Coutilización en escritura concurrente

• Típico en aplicaciones paralelas.


Soluciones al problema de la coherencia

• No emplear cache en los clientes. – Solución trivial que no permite explotar las ventajas del uso de

cache en los clientes (reutilización, lectura adelantada y escritura diferida)

• No utilizar cache en los clientes para datos compartidos en escritura (Sprite). – Accesos remotos sobre una única copia asegura semántica UNIX

• Mecanismos de cache sin replicación de datos– Basado en esquemas cooperativos que definen un único espacio

global formado por la unión de todas las cache del sistema.– Los datos fluyen a través de las caches sin replicación

• Empleo de protocolos de coherencia de cache


Contenido

• Sistemas distribuidos• Sistemas operativos distribuidos• Comunicación de procesos• Sincronización de procesos• Gestión de procesos• Sistemas de archivos

• Gestión de memoria


Uso de paginadores externos

Paginador externo

M ensajes

Transferir página

Fallos de página

Espacio dedireccionesdel proceso

Nodo A

Núcleo

Nodo B

Núcleo


Memoria compartida distribuida

Mem oriafísica

Nodo A

proceso

Mem oriafísica

Nodo B

proceso

Mem oriafísica

Nodo C

proceso


Memoria compartida distribuida


Características

• Se construye utilizando paso de mensajes.• Modelo de programación más sencillo, no es necesario el paso

de mensajes.• Sincronización utilizando construcciones tradicionales

(semáforos, mutex, ...).• ¿Rendimiento?

– Los accesos a memoria no son siempre locales• Modelos:

– Basado en hardware (arquitectura NUMA).– Basado en páginas.– Basado en objetos


Implementación

• Replicación y caching (igual que los sistemas de ficheros)• Las escrituras se realizan localmente• Aparece un problema en el acceso a variables compartidas (en

escritura).• Problema idéntico a la coherencia de cache

Sistemas operativos: una visión aplicada Capítulo 10 Introducción a los sistemas distribuidos.

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