Es la unión lógica de un grupo de sistemas operativos sobre una colección de nodos computacionales independientes, conectados en red,
comunicándose y físicamente separados. Cada nodo contiene de forma
individual un subconjunto específico de los programas que componen el
sistema operativo distribuido. Cada subconjunto es una combinación de
dos proveedores de servicios distintos. El primero es un nucleo ubicuo mínimo o micro núcleo,
que controla el hardware del nodo. El segundo es una colección de
componente de administración del sistema de alto nivel que coordinan las
actividades individuales y colaborativas del nodo. Estos componentes
son una abstracción de las funciones del micro núcleo y dan soporte a
las aplicaciones de usuario.
El micro núcleo y las componentes de administración trabajan en
conjunto. Ambos dan soporte al objetivo del sistema el cual es integrar
múltiples recursos y capacidad de procesamiento en un sistema eficiente y
estable. Esta integración sin fisuras de nodos individuales en un
sistema global es conocido como transparencia, o sistema de imagen única;
haciendo referencia a la ilusión que se le brinda a los usuarios de que
el sistema global luce como una entidad computacional única.
Un sistema operativo distribuido provee las funcionalidades
esenciales requeridas por un sistema distribuido, agregando atributos y configuraciones
para dar soporte a los requerimientos adicionales, tales como aumento
de escala y disponibilidad. Desde el punto de vista del usuario el SO
funciona de forma similar a un Sistema Operativo monolítico de un solo nodo. O sea que, aunque está compuesto por múltiples nodos, para los usuarios y aplicaciones luce como un solo nodo.
Separando las funcionalidades mínimas a nivel de sistema de los
servicios modulares adicionales a nivel de usuario provee “una
separación de mecanismos y políticas”. Mecanismos y políticas pueden ser
interpretados de la siguiente manera “cómo algo se hace” contra “por
qué algo se hace” respectivamente. Esta separación incrementa la
escalabilidad y la flexibilidad.
Características Principales de los Sistemas Distribuidos
Compartición de Recursos
El término 'recurso' es bastante abstracto, pero es el que mejor caracteriza el abanico de entidades que pueden compartirse en un sistema distribuido. El abanico se extiende desde componentes hardware como discos e impresoras hasta elementos software como ficheros, ventanas, bases de datos y otros objetos de datos.
La idea de compartición de recursos no es nueva ni aparece en el marco de los sistemas distribuidos. Los sistemas multiusuario clásicos desde siempre han provisto compartición de recursos entre sus usuarios. Sin embargo, los recursos de una computadora multiusuario se comparten de manera natural entre todos sus usuarios. Por el contrario, los usuarios de estaciones de trabajo monousuario o computadoras personales dentro de un sistema distribuido no obtienen automáticamente los beneficios de la compartición de recursos.
Los recursos en un sistema distribuido están físicamente encapsulados en una de las computadoras y sólo pueden ser accedidos por otras computadoras mediante las comunicaciones (la red). Para que la compartición de recursos sea efectiva, ésta debe ser manejada por un programa que ofrezca un interfaz de comunicación permitiendo que el recurso sea accedido, manipulado y actualizado de una manera fiable y consistente. Surge el término genérico de gestor de recursos.
Un gestor de recursos es un modulo software que maneja un conjunto de recursos de un tipo en particular. Cada tipo de recurso requiere algunas políticas y métodos específicos junto con requisitos comunes para todos ellos. Éstos incluyen la provisión de un esquema de nombres para cada clase de recurso, permitir que los recursos individuales sean accedidos desde cualquier localización; la traslación de nombre de recurso a direcciones de comunicación y la coordinación de los accesos concurrentes que cambian el estado de los recursos compartidos para mantener la consistencia.
Un sistema distribuido puede verse de manera abstracta como un conjunto de gestores de recursos y un conjunto de programas que usan los recursos. Los usuarios de los recursos se comunican con los gestores de los recursos para acceder a los recursos compartidos del sistema. Esta perspectiva nos lleva a dos modelos de sistemas distribuidos: el modelo cliente-servidor y el modelo basado en objetos.
Apertura (opennesss)
Un sistema informático es abierto si el sistema puede ser extendido de diversas maneras. Un sistema puede ser abierto o cerrado con respecto a extensiones hardware (añadir periféricos, memoria o interfaces de comunicación, etc... ) o con respecto a las extensiones software ( añadir características al sistema operativo, protocolos de comunicación y servicios de compartición de recursos, etc... ). La apertura de los sistemas distribuidos se determina primariamente por el grado hacia el que nuevos servicios de compartición de recursos se pueden añadir sin perjudicar ni duplicar a los ya existentes.
Básicamente los sistemas distribuidos cumplen una serie de características:
Los interfaces software clave del sistema están claramente especificados y se ponen a disposición de los desarrolladores. En una palabra, los interfaces se hacen públicos.
Los sistema distribuidos abiertos se basan en la provisión de un mecanismo uniforme de comunicación entre procesos e interfaces publicados para acceder a recursos compartidos.
Los sistema distribuidos abiertos pueden construirse a partir de hardware y software heterogéneo, posiblemente proveniente de vendedores diferentes. Pero la conformidad de cada componente con el estándar publicado debe ser cuidadosamente comprobada y certificada si se quiere evitar tener problemas de integración.
Concurrencia
Cuando existen varios procesos en una única maquina decimos que se están ejecutando concurrentemente. Si el ordenador esta equipado con un único procesador central, la concurrencia tiene lugar entrelazando la ejecución de los distintos procesos. Si la computadora tiene N procesadores, entonces se pueden estar ejecutando estrictamente a la vez hasta N procesos.
En los sistemas distribuidos hay muchas maquinas, cada una con uno o mas procesadores centrales. Es decir, si hay M ordenadores en un sistema distribuido con un procesador central cada una entonces hasta M procesos estar ejecutándose en paralelo.
En un sistema distribuido que esta basado en el modelo de compartición de recursos, la posibilidad de ejecución paralela ocurre por dos razones:
Muchos usuarios interactuan simultáneamente con programas de aplicación.
Muchos procesos servidores se ejecutan concurrentemente, cada uno respondiendo a diferentes peticiones de los procesos clientes.
El caso (1) es menos conflictivo, ya que normalmente las aplicaciones de interacción se ejecutan aisladamente en la estación de trabajo del usuario y no entran en conflicto con las aplicaciones ejecutadas en las estaciones de trabajo de otros usuarios.
El caso (2) surge debido a la existencia de uno o mas procesos servidores para cada tipo de recurso. Estos procesos se ejecutan en distintas maquinas, de manera que se están ejecutando en paralelo diversos servidores, junto con diversos programas de aplicación. Las peticiones para acceder a los recursos de un servidor dado pueden ser encoladas en el servidor y ser procesadas secuencialmente o bien pueden ser procesadas varias concurrentemente por múltiples instancias del proceso gestor de recursos. Cuando esto ocurre los procesos servidores deben sincronizar sus acciones para asegurarse de que no existen conflictos. La sincronización debe ser cuidadosamente planeada para asegurar que no se pierden los beneficios de la concurrencia.
Escalabilidad
Los sistemas distribuidos operan de manera efectiva y eficiente a muchas escalas diferentes. La escala más pequeña consiste en dos estaciones de trabajo y un servidor de ficheros, mientras que un sistema distribuido construido alrededor de una red de área local simple podría contener varios cientos de estaciones de trabajo, varios servidores de ficheros, servidores de impresión y otros servidores de propósito especifico. A menudo se conectan varias redes de área local para formar internetworks, y éstas podrían contener muchos miles de ordenadores que forman un único sistema distribuido, permitiendo que los recursos sean compartidos entre todos ellos.
El término 'recurso' es bastante abstracto, pero es el que mejor caracteriza el abanico de entidades que pueden compartirse en un sistema distribuido. El abanico se extiende desde componentes hardware como discos e impresoras hasta elementos software como ficheros, ventanas, bases de datos y otros objetos de datos.
La idea de compartición de recursos no es nueva ni aparece en el marco de los sistemas distribuidos. Los sistemas multiusuario clásicos desde siempre han provisto compartición de recursos entre sus usuarios. Sin embargo, los recursos de una computadora multiusuario se comparten de manera natural entre todos sus usuarios. Por el contrario, los usuarios de estaciones de trabajo monousuario o computadoras personales dentro de un sistema distribuido no obtienen automáticamente los beneficios de la compartición de recursos.
Los recursos en un sistema distribuido están físicamente encapsulados en una de las computadoras y sólo pueden ser accedidos por otras computadoras mediante las comunicaciones (la red). Para que la compartición de recursos sea efectiva, ésta debe ser manejada por un programa que ofrezca un interfaz de comunicación permitiendo que el recurso sea accedido, manipulado y actualizado de una manera fiable y consistente. Surge el término genérico de gestor de recursos.
Un gestor de recursos es un modulo software que maneja un conjunto de recursos de un tipo en particular. Cada tipo de recurso requiere algunas políticas y métodos específicos junto con requisitos comunes para todos ellos. Éstos incluyen la provisión de un esquema de nombres para cada clase de recurso, permitir que los recursos individuales sean accedidos desde cualquier localización; la traslación de nombre de recurso a direcciones de comunicación y la coordinación de los accesos concurrentes que cambian el estado de los recursos compartidos para mantener la consistencia.
Un sistema distribuido puede verse de manera abstracta como un conjunto de gestores de recursos y un conjunto de programas que usan los recursos. Los usuarios de los recursos se comunican con los gestores de los recursos para acceder a los recursos compartidos del sistema. Esta perspectiva nos lleva a dos modelos de sistemas distribuidos: el modelo cliente-servidor y el modelo basado en objetos.
Apertura (opennesss)
Un sistema informático es abierto si el sistema puede ser extendido de diversas maneras. Un sistema puede ser abierto o cerrado con respecto a extensiones hardware (añadir periféricos, memoria o interfaces de comunicación, etc... ) o con respecto a las extensiones software ( añadir características al sistema operativo, protocolos de comunicación y servicios de compartición de recursos, etc... ). La apertura de los sistemas distribuidos se determina primariamente por el grado hacia el que nuevos servicios de compartición de recursos se pueden añadir sin perjudicar ni duplicar a los ya existentes.
Básicamente los sistemas distribuidos cumplen una serie de características:
Los interfaces software clave del sistema están claramente especificados y se ponen a disposición de los desarrolladores. En una palabra, los interfaces se hacen públicos.
Los sistema distribuidos abiertos se basan en la provisión de un mecanismo uniforme de comunicación entre procesos e interfaces publicados para acceder a recursos compartidos.
Los sistema distribuidos abiertos pueden construirse a partir de hardware y software heterogéneo, posiblemente proveniente de vendedores diferentes. Pero la conformidad de cada componente con el estándar publicado debe ser cuidadosamente comprobada y certificada si se quiere evitar tener problemas de integración.
Concurrencia
Cuando existen varios procesos en una única maquina decimos que se están ejecutando concurrentemente. Si el ordenador esta equipado con un único procesador central, la concurrencia tiene lugar entrelazando la ejecución de los distintos procesos. Si la computadora tiene N procesadores, entonces se pueden estar ejecutando estrictamente a la vez hasta N procesos.
En los sistemas distribuidos hay muchas maquinas, cada una con uno o mas procesadores centrales. Es decir, si hay M ordenadores en un sistema distribuido con un procesador central cada una entonces hasta M procesos estar ejecutándose en paralelo.
En un sistema distribuido que esta basado en el modelo de compartición de recursos, la posibilidad de ejecución paralela ocurre por dos razones:
Muchos usuarios interactuan simultáneamente con programas de aplicación.
Muchos procesos servidores se ejecutan concurrentemente, cada uno respondiendo a diferentes peticiones de los procesos clientes.
El caso (1) es menos conflictivo, ya que normalmente las aplicaciones de interacción se ejecutan aisladamente en la estación de trabajo del usuario y no entran en conflicto con las aplicaciones ejecutadas en las estaciones de trabajo de otros usuarios.
El caso (2) surge debido a la existencia de uno o mas procesos servidores para cada tipo de recurso. Estos procesos se ejecutan en distintas maquinas, de manera que se están ejecutando en paralelo diversos servidores, junto con diversos programas de aplicación. Las peticiones para acceder a los recursos de un servidor dado pueden ser encoladas en el servidor y ser procesadas secuencialmente o bien pueden ser procesadas varias concurrentemente por múltiples instancias del proceso gestor de recursos. Cuando esto ocurre los procesos servidores deben sincronizar sus acciones para asegurarse de que no existen conflictos. La sincronización debe ser cuidadosamente planeada para asegurar que no se pierden los beneficios de la concurrencia.
Escalabilidad
Los sistemas distribuidos operan de manera efectiva y eficiente a muchas escalas diferentes. La escala más pequeña consiste en dos estaciones de trabajo y un servidor de ficheros, mientras que un sistema distribuido construido alrededor de una red de área local simple podría contener varios cientos de estaciones de trabajo, varios servidores de ficheros, servidores de impresión y otros servidores de propósito especifico. A menudo se conectan varias redes de área local para formar internetworks, y éstas podrían contener muchos miles de ordenadores que forman un único sistema distribuido, permitiendo que los recursos sean compartidos entre todos ellos.
Transparencia
La transparencia se define como la ocultación al usuario y al programador de aplicaciones de la separación de los componentes de un sistema distribuido, de manera que el sistema se percibe como un todo, en vez de una colección de componentes independientes. La transparencia ejerce una gran influencia en el diseño del software de sistema.
El manual de referencia RM-ODP [ISO 1996a] identifica ocho formas de transparencia. Estas proveen un resumen útil de la motivación y metas de los sistemas distribuidos. Las transparencias definidas son:
Transparencia de Acceso : Permite el acceso a los objetos de información remotos de la misma forma que a los objetos de información locales.
Transparencia de Localización: Permite el acceso a los objetos de información sin conocimiento de su localización
Transparencia de Concurrencia: Permite que varios procesos operen concurrentemente utilizando objetos de información compartidos y de forma que no exista interferencia entre ellos.
Transparencia de Replicación: Permite utilizar múltiples instancias de los objetos de información para incrementar la fiabilidad y las prestaciones sin que los usuarios o los programas de aplicación tengan por que conoces la existencia de las replicas.
Transparencia de Fallos: Permite a los usuarios y programas de aplicación completar sus tareas a pesar de la ocurrencia de fallos en el hardware o en el software.
Transparencia de Migración: Permite el movimiento de objetos de información dentro de un sistema sin afectar a los usuarios o a los programas de aplicación.
Transparencia de Prestaciones. Permite que el sistema sea reconfigurado para mejorar las prestaciones mientras la carga varia.
Transparencia de Escalado: Permite la expansión del sistema y de las aplicaciones sin cambiar la estructura del sistema o los algoritmos de la aplicación.
Las dos mas importantes son las transparencias de acceso y de localización; su presencia o ausencia afecta fuertemente a la utilización de los recursos distribuidos. A menudo se las denomina a ambas transparencias de red. La transparencia de red provee un grado similar de anonimato en los recursos al que se encuentra en los sistemas centralizados.
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