Características Esenciales de los Sistemas Distribuidos: Flexibilidad, Confiabilidad y Clasificaciones
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Flexibilidad
Existen dos líneas de pensamiento en cuanto a la estructura de los Sistemas Distribuidos (SD): una que se inclina por un núcleo monolítico y la otra por un micronúcleo.
El micronúcleo es más flexible que el núcleo monolítico, pero este último puede presentar un mejor desempeño.
La única ventaja potencial del núcleo monolítico es el rendimiento. Sin embargo, en la práctica no existe ventaja al comparar el desempeño de Sprite (núcleo monolítico) y Amoeba (micronúcleo).
Confiabilidad
La confiabilidad es una garantía de funcionamiento sustentada en aspectos como la disponibilidad, la seguridad y la tolerancia a fallas.
La confiabilidad global de un sistema se puede concebir como el OR de la confiabilidad de los componentes.
Por ejemplo, con cuatro servidores de archivos, cada uno con una probabilidad de 0.95 de funcionar en un instante dado, la probabilidad de que los cuatro fallen de manera simultánea es $0.05^4 = 0.000006$. De modo que la probabilidad de que al menos uno esté disponible es $0.999994$, mucho mejor que la de cualquier servidor individual.
Desempeño
Las métricas de desempeño relevantes incluyen:
- Tiempo de respuesta.
- Rendimiento.
- Porcentaje de uso de la capacidad de la red.
La complicación fundamental del desempeño en los Sistemas Distribuidos (SD) es la comunicación.
El número de operaciones de un trabajo es un parámetro relevante expresado a través del concepto de granularidad.
Un trabajo con una gran cantidad de pequeños cálculos y mucha interacción entre ellos presenta paralelismo de grano fino; en cambio, un trabajo con grandes cálculos y bajas tasas de interacción presenta paralelismo de grano grueso.
Escalabilidad
La escalabilidad o crecimiento por agregación sin afectar la funcionalidad es un aspecto deseable en los SD y contra el cual atentan los componentes y algoritmos centralizados.
Taxonomía de Flynn
La taxonomía de Flynn clasifica las arquitecturas de computadoras basándose en el número de flujos de instrucciones y de datos.
SISD (Single Instruction Single Data)
- Ejecución de una instrucción.
- Se opera sobre una unidad de datos.
- Computadores tradicionales.
SIMD (Single Instruction Multiple Data)
- Ejecución en paralelo de una instrucción en $n$ CPU.
- Útil para un mismo cálculo sobre varios conjuntos de datos diferentes.
- Ejemplos: Illiac IV, MarsPar MP1, MarsPar MP2.
- Una sola unidad de control despacha instrucciones a todos los procesadores.
MISD (Multiple Instruction Single Data)
- Múltiples instrucciones sobre un mismo flujo de datos.
- No existen computadores conocidos que sigan estrictamente este modelo.
MIMD (Multiple Instruction Multiple Data)
- Cada procesador tiene su propia unidad de control.
- Cada procesador tiene su propio programa.
- Al contrario de SISD, SIMD y MISD, trabaja de forma asincrónica.
- Ejemplos: iPSC, FX-8, FX-2800, TC-2000.
Taxonomía de Tanenbaum: Sistemas Distribuidos
Los Sistemas Distribuidos (SD) pertenecen a la categoría MIMD.
Acoplamiento Fuerte
- El retraso en la comunicación de un computador a otro es corto.
- La tasa de transmisión (bits/segundo) es alta.
Acoplamiento Débil
- El retraso entre la comunicación es grande.
- La tasa de transmisión es baja.