Sistemas operativos en ambientes distribuidos

Sistemas operativos en ambientes distribuidos
Unidad 2 TEMA: Comunicación en los sistemas operativos distribuidos Ing. Efrain Padilla Valera

Contenido Comunicación de procesos a través del paso
de mensajes en sistemas distribuidos Comunicación Cliente – Servidor, RPC, Multicast y tolerancia a fallos Nominación: características y estructuras, tipos de nombres Sincronización: relojes físicos, relojes lógicos, usos de la sincronización Instituto Tecnológico de Tepic

Bibliografía Distributed Systems: Concepts and Design
G. Coulouris, J. Dollimore, T. Kindberg Addison-Wesley, 2001 Distributed Operating Systems A. S. Tanenbaum Prentice-Hall, 1995 Distributed Operating Systems: Concepts & Practice D. L. Galli Prentice-Hall, 2000 Distributed Operating Systems & Algorithms R. Chow, T. Johnson Addison-Wesley, 1997 Traducciones al Español Sistemas Distribuidos: Conceptos y Diseño Sistemas Operativos Distribuidos Prentice-Hall, 1996 Instituto Tecnológico de Tepic

Introducción Estudiaremos el nivel inferior de la Lógica de Mediación (middleware) Discutiremos el uso de TCP-UDP/IP desde el punto de vista del programador. Las entidades que se comunican son procesos sus papeles determinan cómo se comunican es decir, sus patrones de comunicación 2 patrones de comunicación principales: Comunicación cliente-servidor Comunicación en grupo Hay que diseñar protocolos de alto nivel que soporten dichos patrones Instituto Tecnológico de Tepic

Objetivos Desarrollar bloques constructivos para la IPC:
Cómo meter los datos en los mensajes Cómo pasar los mensajes: Qué semántica emplear Transparencia, sincronismo, fiabilidad Construir protocolos a la medida de los papeles de los procesos de los patrones de comunicación Comunicación cliente-servidor Protocolos solicitud-respuesta Tener en cuenta los papeles de los procesos Qué primitivas de comunicación usar Instituto Tecnológico de Tepic

Objetivos Presentar la interfaz de sockets BSD para:
TCP. Abstracción: cauce bidireccional (stream) Información encauzada sin fronteras de mensaje Uso de buffers: amortiguar diferencias de velocidad En SD: ftp, http, telnet, smtp Además: entornos productor-consumidor UDP. Abstracción: paso de mensajes(datagramas) Envío de un mensaje auto contenido desde un emisor hacia un receptor En SD: DNS, NFS, NTP En la API Java y en UNIX: destino = socket referencia indirecta a un puerto concreto del receptor Instituto Tecnológico de Tepic

Comunicación La diferencia más importante entre un sistema distribuido y un sistema de un único procesador es la comunicación entre procesos [25, Tanenbaum]. En un sistema de un solo procesador la comunicación supone implícitamente la existencia de la memoria compartida: Ej.: problema de los productores y los consumidores, donde un proceso escribe en un buffer compartido y otro proceso lee de él. En un sistema distribuido no existe la memoria compartida y por ello toda la naturaleza de la comunicación entre procesos debe replantearse. Los procesos, para comunicarse, deben apegarse a reglas conocidas como protocolos. Para los sistemas distribuidos en un área amplia, estos protocolos toman frecuentemente la forma de varias capas y cada capa tiene sus propias metas y reglas. Los mensajes se intercambian de diversas formas, existiendo muchas opciones de diseño al respecto; una importante opción es la “llamada a un procedimiento remoto”. También es importante considerar las posibilidades de comunicación entre grupos de procesos, no solo entre dos procesos. Instituto Tecnológico de Tepic

Protocolos basados en niveles
Debido a la ausencia de memoria compartida, toda la comunicación en los sistemas distribuidos se basa en la transferencia de mensajes Cuando el proceso “A” quiere comunicarse con el proceso “B”: Construye un mensaje en su propio espacio de direcciones. Ejecuta una llamada al sistema para que el S. O. busque el mensaje y lo envíe a través de la red hacia “B”. Para evitar el caos, “A” y “B” deben coincidir en el significado de los bits que se envíen. Los puntos de acuerdo necesarios incluyen lo siguiente: ¿Cuántos voltios hay que utilizar para un bit “0” y cuántos para un bit “1”?. ¿Cómo sabe el receptor cuál es el último bit del mensaje?. ¿Cómo puede detectar si un mensaje ha sido dañado o perdido, y qué debe hacer si lo descubre?. ¿Qué longitud tienen los números, cadenas y otros elementos de datos y cuál es la forma en que están representados?. Instituto Tecnológico de Tepic

El modelo ISO/OSI La ISO (Organización Internacional de Estándares) desarrolló un modelo de referencia Identifica en forma clara los distintos niveles. Estandariza los nombres de los niveles. Señala cuál nivel debe realizar cuál trabajo. Este modelo se denomina “modelo de referencia para interconexión de sistemas abiertos” (ISO OSI o modelo OSI) [26, Tanenbaum]. El “modelo OSI” está diseñado para permitir la comunicación de los sistemas abiertos: Son aquellos preparados para comunicarse con cualquier otro sistema abierto mediante reglas estándar: Establecen el formato, contenido y significado de los mensajes recibidos y enviados. Constituyen los protocolos, que son acuerdos en la forma en que debe desarrollarse la comunicación Instituto Tecnológico de Tepic

El modelo ISO/OSI y TCP/IP
Cada nivel incluye su propia cabecera / cola en el mensaje a enviar, con los datos necesarios para implementar su protocolo Instituto Tecnológico de Tepic

Los protocolos de bajo nivel
Nivel físico: Este nivel se dedica a transmitir los 0’s y los 1’s. Cuántos voltios se emplearán para codificar los 0’s y cuántos para los 1’s Cuántos bits/segundo Comunicación simplex/duplex Tamaño, forma y características de los conectores Ejemplo: RS-232 Nivel de enlace: Asegurar transmisión libre de errores. Agrupar bits en grupos de bits (tramas) Aplicar códigos de redundancia a las tramas para detectar errores. En caso de errores, enviar mensajes de control para pedir la retransmisión. Nivel de red: Encaminar los mensajes de una máquina a otra. A este nivel a los mensajes se les llama paquetes. Ejemplo: IP, parte de la pila de protocolos de Internet. Instituto Tecnológico de Tepic

Los protocolos de bajo nivel
Ejemplo de protocolo de enlace de datos Instituto Tecnológico de Tepic

DATAGRAMA EN CAPA 3 Instituto Tecnológico de Tepic

Protocolos de transporte
Objetivo: Asegurar la fiabilidad de las comunicaciones Los mensajes enviados desde las aplicaciones (o desde los niveles superiores del modelo OSI), son divididos en paquetes, que serán reensamblados en el destino. Los paquetes que no lleguen a su destino, serán retransmitidos. Ejemplos: TCP, UDP TCP, sobre IP: ofrece mensajes fiables con conexión. UPD, sobre IP: ofrece mensajes no fiables sin conexión. (sin retransmisiones) ¿Cómo funciona TCP para cliente/servidor? Instituto Tecnológico de Tepic

b) Interacción cliente/servidor mediante TTCP (Transactional TCP)
a) Mensajes necesarios para hacer una petición cliente/servidor mediante TCP b) Interacción cliente/servidor mediante TTCP (Transactional TCP) Instituto Tecnológico de Tepic

SEGMENTO EN CAPA 4 Instituto Tecnológico de Tepic

Protocolos de alto nivel
Por encima del nivel de transporte, OSI define 3 niveles más. En la práctica, los tres se engloban en uno sólo: el nivel de aplicación. Nivel de sesión: Proporciona control sobre la conversación y proporciona facilidades de sincronización. Por ejemplo para realizar ‘checkpoints’ y de esta forma tolerar fallos. Nivel de presentación: Dedicado a tratar el significado de la información que se transmite. Por ejemplo registros en lugar de bits. Nivel de aplicación: Los protocolos específicos necesarios para dotar de funcionalidad a determinado sistema: FTP, HTTP, MAIL, TELNET, etc. Instituto Tecnológico de Tepic

Protocolos de middleware
Middleware es software que según en modelo OSI reside en el nivel de aplicación. Sin embargo, contiene muchos protocolos de propósito general, que podrán ser empleados por aplicaciones. Hay multitud de protocolos que soportan gran variedad de servicios. Por ejemplo: Protocolos de autenticación Protocolos de compromiso atómico Protocolos de gestión de cerrojos distribuidos Protocolos para proporcionar mecanismos de comunicación de alto nivel: RPC, RMI, etc. El modelo ISO/OSI, reescrito contemplando el nivel de middleware. Instituto Tecnológico de Tepic

Las operaciones send y receive
El paso de un mensaje se puede soportar con dos operaciones de comunicación: Send un proceso envía un mensaje a un destino receive un proceso recibe el mensaje en el destino Cada destino tiene asociada una cola los emisores añaden mensajes a la cola los receptores los extraen Instituto Tecnológico de Tepic

Comunicación síncrona y asíncrona.
El paso de un mensaje Implica: comunicación de datos desde el proceso emisor hacia el receptor Puede implicar: sincronización de los procesos Comunicación síncrona: emisor y receptor se sincronizan en cada mensaje el send y el receive son operaciones bloqueantes el emisor se bloquea hasta que el receptor hace receive el receptor se bloquea hasta que llega un mensaje Instituto Tecnológico de Tepic

Comunicación síncrona y asíncrona
Comunicación asíncrona: el send es no bloqueante el mensaje se copia a un buffer local y el emisor continúa (aunque aún no haya un receive) el receive puede ser bloqueante o no bloqueante receive no bloqueante: el receptor provee un buffer para cuando llegue el mensaje y continúa tras emitir el receive (aunque no haya mensaje) Implica notificación (sondeo, interrupción) receive bloqueante En entornos multitarea pocas desventajas: otras tareas pueden seguir activas grandes ventajas: tareas receptoras sincronizadas a mensajes entrantes el receive no bloqueante parece más eficiente pero es más complejo (¿interrupciones? no, gracias) Los servidores pueden esperar indefinidamente, pero en otros casos: temporización (timeout) Instituto Tecnológico de Tepic

Los sockets Mecanismo original de IPC en UNIX: pipes
cauce unidireccional (stream) y sin nombre enlazan filtros, sin sincronización explícita pipeline. Ej.: gunzip -c fich.tar.gz | tar xvf – un mismo padre crea los procesos filtro y los pipes Útil en entornos productor-consumidor No es útil en SD: no hay nombre no hay enlace no hay posibilidad de envío de mensajes discretos A partir de BSD 4.2, IPC implementada como: llamadas al sistema: capa por encima de TCP/UDP socket = destino de mensajes a través del que se pueden enviar mensajes, y por medio del cual se pueden recibir mensajes La IPC tiene lugar entre 2 sockets Cada socket debe estar asociado a: un puerto local de su máquina una dirección IP de dicha máquina un protocolo (UDP o TCP) Sólo el proceso que posee el socket puede recibir mensajes destinados al puerto asociado En Java: – clase InetAddress y nombramiento mediante DNS Instituto Tecnológico de Tepic

La comunicación mediante datagramas UDP
Mensaje autocontenido no fiable desde un emisor a un receptor único, sin asentimientos ni reenvíos no hay garantía de la entrega transmisión entre 2 procesos send + receive cada proceso debe crear un socket y enlazarlo a un puerto local los servidores, a un puerto de servicio determinado los clientes, a cualquier puerto local libre la operación receive entrega: el mensaje transmitido el puerto al que está enlazado el socket emisor Se usa comunicación asíncrona con receive bloqueante: el send retorna tras pasar el mensaje a las capas inferiores (UDP/IP) éstas lo transmiten y lo dejan en la cola del socket asociado al puerto de destino el receive (pendiente o futuro) extrae el mensaje de la cola por defecto, bloqueo indefinido; si se necesita: multitarea ⇒ crear procesos y/o hilos espera acotada ⇒ temporización por defecto, se puede enviar a (y recibir de) cualquier puerto es posible limitarlo a uno concreto: conexión Instituto Tecnológico de Tepic

La comunicación mediante datagramas UDP
Datagrama: Continuación No hay garantía de la recepción los mensajes se pueden perder por errores de checksum o falta de espacio los procesos deben proveer la calidad que deseen Añadiendo asentimientos, se puede dar un servicio fiable sobre uno no fiable ¿Por qué no usar una comunicación perfectamente fiable? no suele ser imprescindible causa cargas administrativas grandes: almacena información de estado en origen y destino transmite mensajes adicionales posible latencia para emisor o receptor Instituto Tecnológico de Tepic

Ejemplo: C y datagramas UDP
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Ejemplo: Java y UDP Java proporciona 2 clases: DatagramPacket y DatagramSocket DatagramSocket: – soporte a los sockets – el constructor que usan los servidores toma: • el número de puerto local que se quiere asociar – el constructor que usan los clientes • sin argumentos: elige uno cualquiera que esté libre – métodos adicionales: • send y receive: su argumento es un ejemplar de DatagramPacket DatagramPacket: – soporte a los datagramas – y el constructor que usan los emisores toma: • un mensaje, su longitud, la dirección IP de la máquina destinataria y el número de puerto local del socket destinatario – el constructor que usan los receptores toma: • un array de bytes para un mensaje y su longitud Instituto Tecnológico de Tepic

La comunicación mediante cauces (streams) TCP
La abstracción de cauce (stream) oculta: tamaño de los mensajes los procesos leen o escriben cuanto quieren las capas inferiores (TCP/IP) empaquetan mensaje perdidos mediante asentimientos y reenvíos control de flujo evita desbordamiento del receptor mensajes duplicados y/o desordenados mediante identificadores de mensajes destinatarios de los mensajes una vez establecida una conexión, los procesos leen y escriben del cauce sin necesidad de volver a usar sus respectivas direcciones Instituto Tecnológico de Tepic

• Dos papeles diferenciados: cliente, crea un socket encauzado y: solicita el establecimiento de una conexión (connect) servidor, crea un socket de escucha con una cola de peticiones de conexión lo asocia a un número de puerto determinado espera la llegada de peticiones de conexión Cuando el servidor acepta una conexión: se crea automáticamente un nuevo socket encauzado conectado al del cliente por un par de cauces (streams): cada proceso lee de su cauce de entrada y escribe en su cauce de salida si un proceso cierra su socket se transmiten a la cola del destino los datos pendientes e indicación de cauce roto Instituto Tecnológico de Tepic

Bloqueo: lectura: si no hay datos disponibles escritura: si la cola del socket de destino está llena Opciones para atender a múltiples clientes: escucha selectiva (en UNIX, select) multitarea: se crea un nuevo proceso que atiende la conexión establecida el proceso original sigue atendiendo el socket de escucha multiproceso (en UNIX, fork) hilos (threads) Los procesos deben ocuparse de la concordancia de los datos Si errores graves de red ⇒ conexión rota Utilización de TCP: HTTP, FTP, Telnet, SMTP. Instituto Tecnológico de Tepic

ServerAddress y ClientAddress son direcciones de socket Instituto Tecnológico de Tepic

• Socket: – soporte a los sockets encauzados – el cliente usa un constructor que: • toma como argumentos el nombre del host y el número de puerto del servidor • crea el socket y • solicita automáticamente la conexión – servidor: resultado del accept – métodos: getInputStream y getOutputStream • retornan valores de tipo InputStream y OutputStream • se pueden usar como argumentos para constructores de cauces de E/S – ej: DataInputStream y DataOutputStream • Java proporciona 2 clases:ServerSocket y Socket • ServerSocket: – soporte a los sockets de escucha (servidores) – método accept: • si cola de solicitudes de conexión vacía, se bloquea • si no, – toma una solicitud – crea un ejemplar de la clase Socket – establece la conexión » con sus dos cauces – retorna una referencia al Socket creado Instituto Tecnológico de Tepic

La Alineación y la Representación Externa de Datos
La información almacenada dentro de los programas en ejecución se representa mediante estructuras de datos. La información transportada en los mensajes consiste en secuencias de bytes. Las estructuras de datos deben ser aplanadas a secuencias de bytes para su transmisión y reconstruidas en recepción. Diferentes formas de representar tipos primitivos: int, float… Ejemplo: variantes en la ordenación de enteros: Big endian: byte más significativo en la posición más baja de memoria Little endian: byte menos significativo en la posición más baja de memoria Métodos para que 2 computadoras puedan intercambiar datos: 1. Los valores se convierten a un formato externo acordado antes de la transmisión y se revierten al formato original en recepción. 2. Los valores se transmiten según el formato del emisor, junto con una indicación de formato utilizado y el receptor los convierte si es necesario. Instituto Tecnológico de Tepic

La Alineación y la Representación Externa de Datos
Representación externa de datos: estándar acordado para la representación de estructuras de datos y valores primitivos: Empaquetado (marshalling): convertir estructuras de datos y datos primitivos en una representación externa, aplanada, para ser transmitida. Desempaquetado (unmarshalling): reconstruir las estructuras de datos y datos primitivos a partir de una representación externa. Ejemplos de representación extena de datos SUN's External data representation (XDR) CORBA's Common Data Representation (CDR) Java's object serialization ASCII (XML, HTTP) Instituto Tecnológico de Tepic

Llamada a procedimiento remoto (RPC)
Creado por Birrel & Nelson en 1984 Permiten a los programas llamar procedimientos localizados en otras máquinas Un proceso x en una máquina A, puede llamar un procedimiento localizado en una máquina B Información puede llevarse del proceso invocador al invocado dentro de los parámetros RPC utiliza el modelo de paso de mensajes y el patrón arquitectónico cliente/servidor para la ejecución de procedimientos que no residen en el mismo proceso Instituto Tecnológico de Tepic

Ejecución de una llamada de procedimiento local
Local Procedure Call (LPC): conocido modelo de llamadas a procedimientos locales usado para transferir control y datos Variables locales al main bytes buf fd dirección regreso SP a) Stack antes llamada read b) Stack durante ejecución read c) Stack después llamada read main() { : count = read(fd, bytes, buf) } Instituto Tecnológico de Tepic

Ejecución de una llamada de procedimiento local
La invocación local a procedimientos consiste en seguir cierta convención (protocolo) de paso de argumentos y de cambio del contador de programa.: Se colocan en la pila los argumentos y el contador de programa Se salta al procedimiento. El procedimiento obtiene los argumentos de la pila y se ejecuta. Los resultados del procedimiento se colocan en la pila. Al finalizar el procedimiento se retorna al punto de origen, obteniendo el contador de programa original de la pila. Todo este trabajo lo hace el compilador de forma transparente al programador!! Si colocamos los procedimientos en máquinas diferentes a la máquina que invoca, tendremos llamada a procedimiento remoto. Instituto Tecnológico de Tepic

Llamadas a procedimiento remoto
Programación estructurada Ejecución remota de procedimientos No obstante, las soluciones actuales para objetos distribuidos pueden ser vistas como una extensión de RPC. Ej: CORBA, JavaRMI (Remote Method Invocation), .NET Remoting Instituto Tecnológico de Tepic

Con las llamadas a procedimiento remoto hay que tener en cuenta que queremos la misma transparencia de ubicación que tiene el programador que utiliza procedimientos convencionales: Queremos ocultar al cliente el hecho de que el procedimiento está ubicado en otra máquina. Queremos que el programador del cliente, simplemente invoque i=suma(j,k) y por “arte de magia”, la invocación llegue a la máquina remota Esta “magia” se consigue en RPC mediante los stubs. Instituto Tecnológico de Tepic

Máquina Cliente Máquina Servidor kernel stub del cliente servidor call return Pack parámetros Unpack resultado Mensaje transportado en la red Instituto Tecnológico de Tepic

kernel Máquina Cliente Máquina Servidor sum 4 7 mensaje sum(i,j) int i,j; { return(i+j); } : n=sum(4,7); Instituto Tecnológico de Tepic

Los stubs los debe generar el compilador. Tanto el programador del programa cliente, como el programador del procedimiento remoto ignoran la existencia de los stubs: transparencia. Nótese que el procedimiento servidor podría invocar otro procedimiento ubicado en una tercera máquina (incluso en la máquina “cliente”): Más que de máquina (proceso) cliente o máquina (proceso) servidora, hay que hablar de cliente y servidor para un procedimiento en particular, puesto que el rol cliente/servidor debe entenderse por procedimiento Instituto Tecnológico de Tepic

Llamadas a procedimiento remoto Paso de Parámetros
El stub cliente debe: Empaquetar los argumentos en un mensaje. Enviar el mensaje de invocación al servidor. Esperar el mensaje de respuesta. Desempaquetar los resultados (argumentos de salida) del mensaje de respuesta Devolver los resultados al código que invocó al stub. El stub servidor debe: Esperar mensaje de invocación Desempaquetar los argumentos de la invocación. Realizar la invocación al procedimiento local y esperar a que termine. Empaquetar los argumentos de salida en el mensaje de respuesta. Enviar la respuesta al cliente. Instituto Tecnológico de Tepic

Además de los parámetros, hay que pasar “algo” que identifique al procedimiento que se desea invocar: por ejemplo el nombre del procedimiento. Esto es necesario para permitir que una máquina tenga más de un procedimiento invocable. Instituto Tecnológico de Tepic

Al empaquetado de argumentos se le llama marshaling. Al desempaquetado de argumentos se le llama unmarshaling. Paso de argumentos por valor (argumentos de entrada): el programa cliente copia los argumentos al stub, el stub lo envía por la red, el stub servidor copia los argumentos al procedimiento remoto. Se procede de igual forma con los argumentos de salida. Paso de argumentos por referencia (resultados, argumentos de salida o argumentos de entrada/salida): ¿Cómo se pasa un puntero? En general no se puede. Para pasar por referencia, lo habitual suele ser pasar por valor, pero el stub cliente debe sobrescribir los datos que reciba de la red encima de los argumentos que recibió del programa cliente. ¿Cómo se sabe si los argumentos son de entrada, de salida, o de entrada/salida? depende del lenguaje! Por este motivo se creó IDL (Interface Definition Language): En él se especifican argumentos in, out e inout. Con esta interfaz, el compilador crea los stubs realizado correctamente el paso de argumentos. Instituto Tecnológico de Tepic

Invocación de métodos locales y remotos
Las invocaciones de métodos entre objetos en diferentes procesos, tanto si es en el mismo computador o no, se conocen como “invocaciones de métodos remotas”. Las invocaciones entre objetos del mismo proceso son invocaciones de métodos locales •RMI es una extensión de invocación a métodos locales que hace que un objeto que reside en un proceso pueda invocar métodos de otro objeto que reside en otro proceso distinto Instituto Tecnológico de Tepic

Objeto remoto y su interfaz remota
Las interfaces especifican los tipos de los argumentos, valores devueltos y excepciones de los métodos de un objeto que pueden invocarse remotamente sin indicar su implementación Una llamada a un procedimiento remoto (RPC) es a RMI lo que una llamada aprocedimiento es a una invocación al método de un objeto Instituto Tecnológico de Tepic

Invocación de Métodos Remotos (RMI) Objetos distribuidos
Sistemas OO en general Los objetos encapsulan datos (estado) y operaciones sobre los datos (métodos). La única forma de acceder a los objetos es mediante llamadas a sus métodos. Los objetos pueden tener múltiples facetas, es decir, pueden implementar múltiples interfaces. Esta distinción entre objeto e interfaces es clave! Una interfaz no es más que la lista de los métodos, detallando sus argumentos, que satisface cierta clase de objetos. Objetos distribuidos Para invocar a un objeto remoto con transparencia de ubicación (de forma similar a RPC): El cliente del objeto invocará a un stub cliente (llamado proxy) El proxy enviará la invocación al stub servidor por la red. El stub servidor, llamado esqueleto, invocará al objeto. Nótese que tanto el objeto remoto como el proxy implementarán la misma interfaz. Instituto Tecnológico de Tepic

Invocación de Métodos remotos (RMI) Objetos distribuidos
Objeto distribuido = objeto remoto + proxy + esqueleto El proxy y el objeto remoto tienen la misma interfaz. Para invocar un objeto remoto, el cliente invoca al proxy y la invocación llegará al objeto remoto. Instituto Tecnológico de Tepic

Invocación de Métodos remotos (RMI) Objetos distribuidos
ORB = Object Request Broker: Gestor de invocaciones a objeto. El ORB es una capa de software que facilita el desarrollo de aplicaciones distribuidas orientadas a objeto. Proporciona servicios utilizados por los proxies, los esqueletos y por el código de las aplicaciones. La misión más importante del ORB es dirigir las invocaciones desde los proxies a los esqueletos adecuados situados en la máquina adecuada. Instituto Tecnológico de Tepic

Referencias a objeto Como resultado del registro:
Una de las diferencias más importantes entre los sistemas RPC y los sistemas OO distribuidos consiste en la posibilidad de los sistemas OO de pasar objetos como argumento en las invocaciones. Por valor: se copia todo el objeto y el objeto remoto que recibe la invocación recibe una copia del objeto. Por referencia: el objeto remoto recibe una referencia al objeto. En los sistemas de objetos distribuidos, es clave el paso de objetos por referencia Un proceso tiene que informar al ORB que dispone de un objeto invocable. Para ello registra el objeto: Como resultado del registro: El ORB crea un esqueleto que permitirá dirigir las invocaciones remotas al objeto El ORB retorna una referencia al objeto. Lo habitual será que retorne un proxy que contendrá la referencia al objeto (Oref) Instituto Tecnológico de Tepic

Referencias a objeto Contenido de las referencias a objeto:
Dirección física del ORB que contiene el objeto (por ejemplo: IP + puerto) Identificador del objeto dentro de la máquina (una máquina puede tener más de uno) Interfaz que se registra (un objeto puede tener más de una) Paso de referencias: Instituto Tecnológico de Tepic

Referencias a objeto Ejemplo de paso de referencias: supongamos que la máquina A tiene una referencia a O1 y otra a O2. Supongamos que la máquina B tiene la implementación de O1 y la máquina C, tiene la implementación de O2. Instituto Tecnológico de Tepic

Referencias a objeto Ejemplo de paso de referencias (cont): Supongamos que la máquina A invoca al método op1 de O1, pasándole como argumento el objeto O2. Es decir, La máquina A invoca O1.op1(O2) Como resultado, la máquina B, recibe una referencia al objeto O2 Instituto Tecnológico de Tepic

Introducción y Objetivos a Servicios de Nombres
Necesidad de nombres para: referirse a recursos: usuarios, servicios, puertos, ordenadores, etc. seleccionar un recurso determinado dentro de un conjunto comunicar y compartir recursos en un sistema distribuido comunicar usuarios en un SD Objetivos Conocer el Servicio de Nombres: lo usan los procesos clientes para obtener losatributos de los recursos a partir de sus nombres Analizar las cuestiones de diseño: el espacio de nombres el mecanismo de resolución los mecanismos de división, replicación y cache de datos Estudiar un caso: DNS: Internet Domain Name System Instituto Tecnológico de Tepic

Generalidades de los servicios de nombres
Base de datos de enlaces: {nombres} « {atributos} Principal operación: resolución de un nombre Otras operaciones: crear, listar y borrar enlaces Nombre ≠ clave simple ⇒ múltiples componentes Buscados en contextos: partes separadas de la BD Instituto Tecnológico de Tepic

Espacios de nombres Espacio de nombres: colección de nombres válidos reconocidos por un SN Válido ⇒ se intentará buscarlo no necesariamente enlazado Un SN retorna atributos para los nombres válidos enlazados a objetos Opciones: nombres estructurados: su estructura interna representa su posición en una jerarquía nombres planos • Espacios de Nombres jerárquicos: – más manejables que los EN planos – no hay necesidad de una autoridad central – mantienen (sin conflictos) atributos de objetos relacionados – cada parte de un nombre se resuelve de forma relativa a un contexto – los diferentes contextos se pueden gestionar de forma separada • Se pueden usar alias para facilitar el empleo de los nombres Instituto Tecnológico de Tepic

Los nombres en DNS En DNS: nombre = nombre de dominio
estructura de árbol: ND = 1 o más etiquetas separadas por “.” dominio = colección de ND • En la práctica, sólo una de uso generalizado: nombramiento en Internet Espacio de nombres DNS de Internet está dividido de forma: organizativa: com, edu, gov, mil, net, org, int (USA) y geográfica: es, us, uk, fr En algunos países: división organizativa debajo de la geográfica La administración de los dominios se puede delegar en los sub-dominios el nombre del sub-dominio se debe acordar con los gestores del dominio superior Los servidores de DNS no reconocen nombres relativos Instituto Tecnológico de Tepic

Los nombres en DNS Instituto Tecnológico de Tepic

La resolución de los nombres
Resolver = buscar un nombre para obtener sus atributos asociados Es un proceso iterativo: comenzando por un contexto inicial, el nombre se presenta repetidamente ante sucesivos contextos de nombramiento que establecen la correspondencia entre un nombre dado y: un conjunto de atributos primitivos, u otro contexto de nombramiento y un nombre derivado Navegación: localización de datos a través de varios SN La iterativa suele realizar un agente de usuario: un AU en cada computadora, trabajando para los clientes de ese computadora comprueba la validez del nombre y va contactando a los SN determinada información se aprende de un archivo de configuración la dirección del SN local y/o de la raíz, ... Instituto Tecnológico de Tepic

Navegación controlada por servidor
El AU contacta con un SN, que coordina la resolución: y le pasa el resultado de vuelta al AU No recursiva: El SN actúa como el AU de la navegación iterativa • Recursiva: a) El SN contacta con otro SN b) este 2º SN intenta resolver el nombre, y, si no lo tiene: c) contacta con otro SN que almacene un prefijo (más largo) del nombre el proceso sigue (y vuelve) recursivamente Instituto Tecnológico de Tepic

El mecanismo de cache Es la llave de las prestaciones de los SN
Ayuda a mantener la disponibilidad de los servicios ante caídas En la práctica, reduce al mínimo los accesos a los SN de alto nivel Tiene éxito porque los datos cambian infrecuentemente Fácil detectar datos obsoletos al usarlos La cache es la razón para que AU = proceso, y no librería: compartición de cache ⇒ ahorro de búsquedas, aunque impone cargas adicionales a las computadoras clientes Instituto Tecnológico de Tepic

El Sistema de Nombres de Dominio (DNS )
Origen del DNS Su principal base de datos de nombramiento se usa en Internet Esquema previo a DNS: Archivo maestro central con nombres y direcciones de las computadoras transferido por FTP a las computadoras que lo necesitaban Problemas: no crecía bien para grandes números de computadoras las organizaciones locales desean administrar sus sistemas de nombres se necesita un servicio general de nombres Generalidades del DNS Principales objetos nombrados: computadoras: atributos = direcciones IP dominios Se puede nombrar cualquier tipo de objeto Arquitectura libre: gran variedad de implementaciones posibles Delegación: cada organización (y suborganización) gestiona sus datos Escala mundial ⇒ millones de objetos Principales mecanismos usados: a) Partición jerárquica de la base de datos de nombramiento b) Replicación c) Cache Instituto Tecnológico de Tepic

Especificación de las consultas de DNS En DNS se pueden almacenar atributos arbitrarios Una solicitud se especifica por: un ND:(in-addr.arpa = ND especial: números IP de redes) una clase: para distinguir la base de datos de Internet de otras un tipo: hay un {tipos} particular para cada base de datos Principales consultas de DNS 1) Resolución de nombres de computadoras En general: resolución = nombre computadora ⇒ dirección IP Ejemplo: al programa de ftp se le da el ND nic.ddn.mil ⇒ftp consulta al DNS: ND = nic.ddn.mil + designación de tipo = A ⇒ retorno: la dirección IP de esa computadora el daemon de ftp de esa computadora debe correr en un nº de puerto conocido el programa de ftp puede construir el identificador completo del destino Instituto Tecnológico de Tepic

Localización de servidor de correos resolución = nombre de dominio ⇒ dirección IP servidor de correo – Ejemplo: mensaje para ⇒ consulta al DNS: ND = det.uvigo.es + designación de tipo = MX ⇒ retorno: lista de computadoras que aceptan correo para det.uvigo.es Concepto de zona Los datos de nombramiento se dividen en zonas Cada zona contiene: los atributos para los ND de un dominio, menos: los sub-dominios administrados por autoridades de menor nivel ND y dirección de SN que proveen datos autoritativos para la zona: versiones que se puede confiar en que son razonablemente actuales ND de SN que mantienen datos autoritativos para subdominios delegados y las direcciones de esos SN Instituto Tecnológico de Tepic

Hay 2 tipos de SN que proveen datos autoritativos de cada zona: a) SN primario: lee directamente el archivo maestro de la zona b) SN secundario: carga los datos desde un SN primario esto se llama transferencia de zona periódicamente, el SS contacta con el SP para comprobar si coinciden si copia secundaria obsoleta: el SP envía la más reciente frecuencia de comprobación es un parámetro de zona 1 o 2 veces al día Instituto Tecnológico de Tepic

• Todo SN puede conservar en su cache datos de otras zonas condición: avisar al cliente de que no son datos autoritativos tiempo-de-vida: parámetro de zona, asociado a cada entrada un SN no autoritativo lo anota al obtener datos de uno autoritativo sólo proporciona un dato de la cache durante ese tiempo transcurrido: nueva consulta ⇒ recontactar SN autoritativo minimiza volumen de tráfico, pero retiene la flexibilidad: tiempo-de-vida adaptado a la variabilidad de los atributos Instituto Tecnológico de Tepic

Los servidores de nombres. Ejemplo

Navegación. Procesado de consultas
En DNS: AU = resolver acepta consultas, las formatea en los mensajes esperados en el protocolo DNS, y se comunica con 1 o más SN Utiliza un simple protocolo solicitud-respuesta: UDP sobre Internet (los SN de DNS están en puertos conocidos) usa temporizaciones y reenvíos, y una lista de SN iniciales, en orden de preferencia DNS admite navegación tanto recursiva como iterativa: cuando el resolver contacta con un SN especifica el tipo de navegación pero los SN no están obligados a implementar la recursiva Instituto Tecnológico de Tepic

Los registros de recursos
Los datos de zona se almacenan en registros de recursos Cada registro: se refiere a un Nombre de Dominio es de un tipo, a elegir entre varios tipos diferentes para la base de datos de nombramiento de Internet: – A, NS, CNAME, SOA, WKS, PTR, HINFO, MX, TXT Instituto Tecnológico de Tepic

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