Sistemas Distribuidos. Componentes de un S.O. En Particular Minix está dividido en módulos –1) MicroKernel –2) Tareas E/S –3) Procesos Servidores –4)

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1 Sistemas Distribuidos

2 Componentes de un S.O. En Particular Minix está dividido en módulos –1) MicroKernel –2) Tareas E/S –3) Procesos Servidores –4) Procesos de Usuarios Son módulos independientes Para arquitectura FLYNN - SISD

3 Funciones de un S.O. Administración de Procesador –Cambio de Estados para procesos –Politica de Asignación de procesador –Política de Ordenación de Colas Administración de Memoria –Simple contigua –Paginada / Segmentada Administración de la Información –Layout en disco –Funciones de acceso al sistema de archivos Transparencia Administración de Reloj del sistema –Fecha, Hora

4 Funciones de un S.O. Administración de Recursos –Dedicados Manejo de Deadlocks –Compartidos Comunicación entre procesos –Send/receive Bloqueantes / No Con Buffer / Sin –Share memory –Pipes –Sockets Sincronización entre procesos –Semáforos, Regiones Críticas, Monitores

5 System Calls - Servicios [PROC] Administración de Procesos –fork, waitpid, wait, exit, execve,... [IPC] Señales –kill, pause, alarm, sigaction,... [FS]Administración de Archivos –creat, mknod, open, close, read, write, dup, pipe,... [FS]Administración del Sistema de Archivos –mkdir, rmdir, link, mount, umount, chdir, chroot,... [FS]Protección –chmod, getuid, setuid, getgid, setgid, chown,... [TIME] Administración de Tiempo –time, stime, utime, times,...

6 Una clasificación

7 Cola de Multiprocesador

8 Sistema Operativo sobre MIMD Existen dos tipos de arquitecturas MIMD –Fuertemente acopladas Multiprocesadores –Debilmente acopladas Multicomputadores Clementina II - SGI (MIMD – FA) –Arquitectura 40 procesadores Inteconectados por Cray-links (Hipercubo grado 3) Memoria distribuida (NUMA) Función de Ruteo –Sistema Operativo IRIX Tiene share-memory y permite el uso de Threads

9 Sistema Operativo sobre MIMD Fenix – SUN Enterprise (MIMD – FA) –Arquitectura 16 procesadores Interconectados por Bus Memoria distribuida (UMA) –Sistema Operativo SOLARIS Permite el uso de Threads Sheldon – Cluster Intel Xeon (MIMD – DA) –Arquitectura 40 nodos - dual procesador Interconectados por Red Ethernet 1 Gbit Memoria distribuida (NORMA)

10 Sistema Operativo sobre MIMD Sheldon – Cluster Intel Xeon (MIMD – DA) –Sistema Operativo Linux (Varios) Permite uso de Threads dentro de un nodo. Entre nodo por pasaje de mensaje No hay unica visión de sistema operativo Necesidad de JOB SCHEDULER para asignacion de recursos Necesidad de un FS para todos los nodos. –File System de Red Autenticación entre los distintos S.O. No existe Share Memory entre nodos.

11 Sistema Operativo sobre MIMD IDEAL – Cluster (MIMD – DA) –Sistema Operativo Distribuido Visión única de cola de Procesos Visión única de File System Visión única de Memoria Transparencia en la ubicación de Recursos. Transparencia en la ejecución de Procesos. Migración de Procesos entre los nodos Permite uso de Threads. –Módulos cooperativos para brindar servicio –Coordinación de módulos Distribuido / Centralizado –Coherencia

12 Temas de Implementación Comunicación entre nodos –Primitivas Send/Receive Conexión y Confiabilidad Niveles de conectividad y confiabilidad (ACKs) –Función de Ruteo –Tipo de Medio de Transmisión Identificación de nodos –Estaticos / Con cambios Identificación de servicios –Estaticos / Con cambios Stacks ISO / TCP-IP Modelo Cliente/Servidor –Send / Receive / Accept

13 Cliente servidor Direccionamiento –1) Integrar machine.number –2) Dejar que los procesos elijan direcciones al azar y localizarlos mediante transmisiones –3) Generar un servidor de nombres

14 Primitivas SEND BLOQUEANTES (Primitivas sincrónicas SEND NO BLOQUEANTES (Primitivas asincrónicas SEND SIN BLOQUEO CON INTERRUPCIÓN PRIMITIVAS ALMACENADAS EN BUFFER vs NO ALMACENADAS PRIMITIVA CONFIABLES vs NO CONFIABLES

15 Confiable vs No confiable

16 Implementación Cliente Servidor

17 Mensajes de Control

18 Secuencias de Mensaje de Control

19 Temas de Implementación Uso de procesadores remotos –Ejecución Asincrónica Cliente/Servidor –Ejecución Sincrónica Remote Procedure Call –Simula la llamada a un procedimiento remoto como si fuera local. –Exiten herramientas que generan el código fuente RPCGEN(XDR, SRC)  (SRC) –Se generan los stubs cliente y servidor. –Existe binding dinámico y registración del servidor.

20 Etapas RPC

21 Temas de implementación Remote Procedure Call (Camino Critico) –El procedimiento cliente llama al stub cliente de manera transparente. Usando Stack. –El stub cliente arma el mensaje y se lo envía al kernel. –El kernel realiza el send del mensaje al kernel de la máquina remota. –El kernel remoto le da el mensaje al stub del server –El stub del server desempaqueta los parámetros y se los pasa al server. Usan Stack. –El server propiamente dicho realiza su trabajo y retorna un resultado al stub. –El stub del server empaqueta el valor retornado y se lo manda al kernel. –El kernel remoto envía el mensaje al kernel del cliente. –El kernel del cliente sube el mensaje al stub del cliente. –El stub cliente desempaqueta el resultado y se lo pasa al cliente.

22 Pasaje de Parámetros

23 Por referencia ? Por valor copy/restore

24 Pasaje de Parámetros Suponemos int a, b; res: a + b (*) Reemplazamos (*) por función suma res = suma(a, b) suma (c,d) resp:= c + d (por valor) return (resp)

25 Pasaje de Parámetros O res := suma (&a, &b) suma (c, d) resp = *c + *d return (resp) (1)

26 Pasaje de Parámetros Si estamos en (1) copy/restore Stub cliente suma (c, d) c1 = *c d1 = *d Enviar servidor (suma (c1, d1) Recibir seridor (resp) Return (resp)

27 Pasaje de Parámetros Stub servidor Recibir (cliente, suma(c1, d1)) resp := c1 + d1 Enviar (cliente, resp)

28 Pasaje de Parámetros Imaginemos inc(i, i) o sea i:= i +1 call inc(&i, &i) inc (i, i) c1 = *i c2 = *i Enviar serv inc (c1, c2) Recibir serv (c1, c2) &i = c1 &i = c2 ¿qué valor queda en i ?

29 Protocolos RPC Conexión: Ventajas:comunicación más fácil, el núcleo del cliente no debe reocuparse de si los mensajes se pierden o de si no hay reconocimiento. Desventajas:En una LAN tiene pérdida de desempeño debido a que todo este software adicional estorba, además la ventaja de no perder los paquetes no tiene sentido ya que las LAN son confiables en esto.

30 Protocolos RPC Sin Conexión: En general en sistemas dentro de un único edificio se utilizan protocolos sin conexión. Mientras que en redes grandes se utiliza uno orientado a conexión. * Utilizar un protocolo estándar o alguno diseñado en forma específica para RPC, por ejemplo: * IP (o UDP, integrado a IP) tiene puntos a favor: -- Ya está diseñado (ahorra un trabajo considerable) -- Se dispone de muchas implementaciones

31 Protocolos RPC * Protocolo Detenerse y esperar (stop and wait protocol): establece que el cliente envíe el paquete y espere un reconocimiento antes de enviar el segundo paquete. * Protocolo de Chorro (Blast Protocol): establece que el cliente mande todos los paquetes y luego espere el reconocimiento del mensaje completo

32 Temas de implementación Remote Procedure Call (Semántica de Fallas) –El Cliente no puede ubicar al servidor EXCEPCIÓN –Se pierde el msg de requerimiento del cliente al servidor Retransmisión al no recibir ACK usando TIMER –El msg de respuesta del servidor se pierde Diferenciar esta falla con la anterior. (nro de secuencia) –El servidor se cae luego de recibir el requerimiento A) Recibe y procesa, se cae antes de enviar la respuesta B) Se cae antes de procesar el pedido –Semántica: At Lest Once – At most Once – Exactly Once –El Cliente se cae Huérfanos : –Reencarnación – Reencarnación Suave – Expiración Exterminación.

33 Temas de Diseño de S.O. Transparencia –De Locación / De Migración / De Réplica –De Concurrencia / De Paralelismo Flexibilidad –Monolitico / Microkernel Confiabilidad Performance –Métricas Tiempo de Respuesta / Rendimiento Uso del Sistema / Capacidad consumida de Red Escalabilidad –NFS no es escalable

34 Consultas ? Arquitecturas MIMD –Tipos / Performance Sistemas Operativos Distribuidos –Modulos Sistemas Distribuidos –Servicios Modelo Cliente-Servidor –RPC Varias.....