TEMA 1 - Sistemas de computo paralelo y distribuido (2017)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Ingeniería Informática - 3º curso
Asignatura Sistemas Distribuidos
Profesor P.
Año del apunte 2017
Páginas 5
Fecha de subida 01/11/2017
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TEMA​ ​1 SISTEMAS​ ​DE​ ​CÓMPUTO​ ​PARALELO​ ​Y​ ​DISTRIBUIDO Sistema Distribuido​: Colección de computadores (nodos de cómputo) conectados a través de una red que, bajo el punto de vista del usuario, funciona como un único sistema​ ​coherente.
Permiten​ ​construir​ ​un​ ​sistema​ ​coherente​ ​a​ ​partir​ ​de​ ​un​ ​principio​ ​simple.
Taxonomía:​​ ​ ​Clasificación​ ​de​ ​las​ ​distintas​ ​arquitecturas​ ​de​ ​computadores.
SIMD: Una instrucción, múltiples datos. Tenemos varios flujos de datos dentro de un único​ ​flujo​ ​de​ ​instrucciones​ ​que​ ​realizar​ ​operaciones​ ​que​ ​pueden​ ​ser​ ​paralelizadas.
MIMD: Múltiples instrucciones, múltiples datos.
Varios procesadores autónomos ejecutan simultáneamente instrucciones diferentes sobre datos diferentes.
Los SD entran en esta categoría​, tanto si​ ​usan​ ​un​ ​único​ ​espacio​ ​compartido​ ​de​ ​memoria​ ​como​ ​uno​ ​distribuido.
ARQUITECTURA​ ​DE​ ​LOS​ ​SISTEMAS​ ​DISTRIBUIDOS MIDDLEWARE: Software que hace un SD programable, permite al usuario interactuar con él (interfaz SSI). Es una capa de software cuyo propósito es enmascarar la heterogeneidad y proporcionar un modelo de programación conveniente para los programadores​ ​de​ ​aplicaciones.
SISTEMA​ ​OPERATIVO​ ​(​OS):​​ ​Software​ ​que​ ​hace​ ​al​ ​hardware​ ​utilizable.
Software fuertemente acoplado con hardware débilmente acoplado ​(verdadero sistema​ ​distribuido,​ ​multicomputador).
METAS​ ​DE​ ​LOS​ ​SISTEMAS​ ​DISTRIBUIDOS 1) Accesibilidad a los recursos​: Soporte para recursos remotos, incrementando así la​ ​capacidad​ ​de​ ​procesamiento​ ​y​ ​la​ ​fiabilidad.
Problemas: más complejidad, más difícil de controlar la concurrencia, la coordinación y el​ ​estado​ ​del​ ​sistema,​ ​no​ ​hay​ ​un​ ​reloj​ ​común.
2) Transparencia​: El software oculta los detalles de la gestión de recursos remotos, de esta forma, el usuario puede usarlo sin preocuparse por cómo funciona (hace al sistema​ ​amigable).
- Heterogeneidad​:​ ​acceso​ ​a​ ​recursos​ ​heterogéneos​ ​de​ ​forma​ ​idéntica.
Acceso​:​ ​acceso​ ​a​ ​recursos​ ​locales​ ​y​ ​remotos​ ​de​ ​forma​ ​idéntica.
Ubicación​:​ ​acceso​ ​a​ ​recursos​ ​sin​ ​conocimiento​ ​de​ ​su​ ​posición​ ​física​ ​en​ ​la​ ​red.
Concurrencia​:​ ​ejecución​ ​concurrente​ ​de​ ​procesos​ ​sin​ ​interferencias.
Tolerancia​ ​a​ ​fallos:​​ ​el​ ​fallo​ ​de​ ​un​ ​componente​ ​de​ ​un​ ​SD​ ​(ej:​ ​nodo) Migración: ​un sistema debería ser capaz de emigrar procesos para balancear la​ ​carga.
Crecimiento​: permite la capacidad de crecimiento sin afectar al sistema y aplicaciones Rendimiento​:​ ​rendimiento​ ​similar​ ​en​ ​recursos​ ​locales​ ​y​ ​remotos.
Demasiada transparencia puede generar ineficiencias de performance, y dejar de entender el sistema y como consecuencia puede conducir a pérdidas de rendimiento​ ​graves.
3)​ ​Interfaces​ ​claras​ ​y​ ​adaptables​ ​(Opennes),​ ​un​ ​sistema​ ​abierto.
4)​ ​Escalabilidad​:​ ​Será​ ​escalable​ ​si: - Su​ ​capacidad​ ​de​ ​procesamiento​ ​y​ ​rendimiento​ ​crece​ ​al​ ​añadir​ ​más​ ​nodos.
El​ ​tiempo​ ​de​ ​respuesta​ ​no​ ​aumenta.
No​ ​se​ ​pierde​ ​fiabilidad.
Comparación​ ​entre​ ​sistemas SO​ ​Distribuido SO​ ​en​ ​la​ ​red SO​ ​basado​ ​en Middleware Alto Bajo Alto Sí Sí No No Número​ ​de​ ​copias​ ​del SO 1 N N N Base​ ​de​ ​la​ ​comunicación Mem.​ ​comp.
Mensajes Archivos Modelo​ ​espec.
Escalabilidad No Moderada Sí Varias Abierto/Cerrado Cerrado Cerrado Abierto Abierto Multiproces.
Multicomp.
Grado​ ​de​ ​transparencia ​ ​Muy​ ​Alto Mismo​ ​SO​ ​en​ ​todos​ ​los nodos TIPOS​ ​DE​ ​SISTEMAS​ ​DISTRIBUIDOS La clasificación más extendida es según la relación entre los componentes lógicos, existen​ ​estas​ ​arquitecturas​ ​o​ ​modelos​ ​de​ ​cómputo: 1.​ ​Centralizadas​ ​(cliente​ ​/​ ​servidor).
En este tipo la interrelación entre los componentes sigue un patrón y jerarquía definida, una serie de componentes requieren información o servicios que ofrecen otros componentes​ ​lógicos.
Los servidores pueden repartir el Se​ ​pueden​ ​utilizar​ ​mecanismos​ ​de​ ​catching conjunto de objetos que componen para​ ​mejorar​ ​la​ ​localidad.
el servicio o réplicas de ellos en los diferentes​ ​ordenadores 2.​ ​Descentralizadas​ ​(p2p) La distribución de los componentes a nivel cliente/servidor se realiza de manera uniforme balanceando la carga del sistema​ ​resultante.
3.​ ​Publicación​ ​/​ ​Suscripción 1.​ ​Publicación:​ ​el​ ​productor​ ​publica​ ​datos​ ​en​ ​el​ ​mediador.
2. Petición y suscripción: el consumidor pregunta sobre datos específicos y se suscribe al productor mediante​ ​el​ ​mediador.
3.​ ​Actualización:​ ​el​ ​productor​ ​comunica​ ​el​ ​dato​ ​al​ ​mediador.
4. Entrega: el mediador entrega el dato al consumidor 5. Interacción: para peticiones volátiles o de grandes volúmenes se usa un enlace interactivo que une directamente productor​ ​y​ ​consumidor.
4.​ ​Código​ ​Móvil Usa​ ​la​ ​movilidad​ ​para​ ​cambiar​ ​dinámicamente​ ​la​ ​distancia​ ​entre​ ​la​ ​fuente​ ​de​ ​datos​ ​y​ ​el procesamiento.
SISTEMAS​ ​DE​ ​CÓMPUTO​ ​PARALELO 1.​ ​Clusters Colección de nodos de cómputo, conectados a través de una red, que trabajan de forma​ ​coordinada​ ​para​ ​solucionar​ ​un​ ​problema.​ ​De​ ​un​ ​cluster​ ​se​ ​espera: - alto​ ​rendimiento alta​ ​disponibilidad balanceo​ ​de​ ​carga escalabilidad Se caracteriza también por su alta flexibilidad: pueden tener la misma configuración de hardware y SO, diferente rendimiento pero con arquitecturas y SO similares, o tener diferente​ ​hardware​ ​y​ ​SO.
Dos​ ​variantes​ ​importantes: - NOW (Network Of Workstations): usa computadoras en LAN para crear el cluster.​ ​Suelen​ ​usarse​ ​para​ ​guardar​ ​la​ ​información​ ​en​ ​una​ ​base​ ​de​ ​datos.
COW (Cluster Of Workstations): usa computadoras dentro de una red privada, inaccesible al exterior, para crear el cluster. Suelen usarse para estaciones de trabajo​ ​funcionales.
Distinguimos​ ​entre​ ​nodos​ ​dedicados​ ​y​ ​no​ ​dedicados: - Dedicados: los nodos no disponen de teclado, mouse ni monitor, sus uso es exclusivamente​ ​dedicado​ ​a​ ​tareas​ ​relacionadas​ ​con​ ​el​ ​cluster.
No dedicados: sí que disponen de todo lo anterior y su uso no está limitado a tales​ ​tareas.
2.​ ​Grid Tecnología que nos permite compartir y coordinar el uso de recursos de forma dinámica,​ ​sin​ ​estar​ ​sujeto​ ​a​ ​un​ ​control​ ​centralizado.
Características: - Los​ ​recursos​ ​pueden​ ​tener​ ​diferentes​ ​arquitecturas.
Se​ ​encuentran​ ​conectados​ ​mediante​ ​redes​ ​de​ ​área​ ​extensa​ ​como​ ​Internet.
Diferentes​ ​políticas​ ​de​ ​seguridad.
Diferentes​ ​políticas​ ​de​ ​gestión​ ​de​ ​recursos​ ​por​ ​dominios.
Geográficamente​ ​distribuidos.
Recursos​ ​heterogéneos.
Classificación: - Computational​ ​grid:​ ​supercomputación​ ​distribuida,​ ​gran​ ​throughput.
Data​ ​grid:​ ​manejo​ ​de​ ​datos​ ​a​ ​gran​ ​escala.
Service​ ​grid:​ ​proporcionan​ ​servicios​ ​donde​ ​se​ ​necesitan​ ​múltiples​ ​máquinas.
3.​ ​Cloud​ ​Computing Propuesta tecnológica que permite ofrecer servicios de computación a través de una red,​ ​generalmente​ ​Internet.
Características: - Agilidad:​ ​permite​ ​ofrecer​ ​mejores​ ​recursos​ ​tecnológicos​ ​al​ ​usuario.
Costo: pagamos por el uso, si se determinan las necesidades nos permite ahorrar​ ​en​ ​costes.
Gran escalabilidad y elasticidad: los recursos son entregados casi en tiempo real​ ​y​ ​de​ ​manera​ ​dinámica.
Independencia​ ​entre​ ​dispositivo​ ​y​ ​ubicación.
Los recursos son frecuentemente virtualizados, cosa que nos permite compartir servidores​ ​y​ ​dispositivos​ ​de​ ​almacenamiento.
Seguridad:​ ​puede​ ​mejorar​ ​debido​ ​a​ ​la​ ​centralización​ ​de​ ​los​ ​datos.
Mantenimiento: como se necesitan ser instalados en el ordenador, el mantenimiento​ ​es​ ​mucho​ ​más​ ​sencillo.
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