Sistemas Distribuidos

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 • 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. Pasaje de Parámetros • 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.....