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´ Capitulo 4. Comunicacion ´ Jessica Casas Gonzalez ´ Rojas Florez Ivan Universidad Nacional de Colombia

29 de abril de 2017

´ ´ Rojas Florez Jessica Casas Gonzalez Ivan ´ Capitulo 4. Comunicacion

Universidad Nacional de Colombia

Indice

Fundamentos Llamadas a Procedimientos Remotos ´ Orientada a Mensajes Comunicacion ´ Orientada a Flujos Comunicacion ´ por Multitransmision ´ Comunicacion



Fundamentos

´ se encuentra La comunicacion en el nucleo de los sistemas ´ distribuidos Se basa en el paso de mensajes de bajo nivel



Fundamentos

Protocolos en capas ´ Tipos de comunicacion



Fundamentos 1. Protocolos en capas.

´ Ausencia de memoria compartida => Comunicacion ´ de mensajes basada en env´ıo y recepcion ´ de Desarrollo de modelo de referencia de interconexion sistemas abiertos (OSI)




Modelo OSI ´ de protocolos utilizados en un sistema particular La coleccion se conoce como suite de protocolos o pila de protocolos.




Paso de mensajes




Protocolos de bajo nivel Capa f´ısica: Se ocupa de transmitir bits.Maneja la ´ electrica ´ ´ ˜ ´ de estandarizacion y mecanica y la senalizaci on ´ interfaces. (estandar RS-232-C para l´ıneas de ´ en serie) comunicacion Enlace de datos: Agrupa los bits en unidades llamadas ´ especial de bits al inicio y al tramas, y coloca un patron ´ final de cada trama para marcarlas. (suma de verificacion) Capa de red: Se encarga del enrutamiento (Elegir la ruta mas corta)




Protocolos de transporte Capa de transporte: Divide, marca y transmite el mensaje ´ evitando perdidas. ´ que recibe de la capa de aplicacion I

I

I

Protocolo de transporte de internet TCP (Protocolo para el Control de Transmisiones) ´ UDP (Protocolo Protocolo no orientado a conexion Universal Datagram) Protocolo RTP para soportar la transferencia de datos en tiempo real




Protocolos de alto nivel ´ Proporciona control de dialogo ´ Capa de sesion: y ´ para dar seguimiento a la herramientas de sincronizacion ´ comunicacion. ´ Interpreta los bits enviados. Capa de presentacion: ´ Contenedor de todas las aplicaciones Capa de aplicacion: y protocolos que no encajan en una de las capas subyacentes.




´ Protocolos middleware: El middleware es una aplicacion ´ ´ que logicamente reside en la capa de aplicacion. ´ (Servicio general) Protocolos de autenticacion ´ (atomicidad) Protocolos de confirmacion Protocolos distribuidos de aseguramiento.



Fundamentos ´ 2. Tipos de comunicacion.

Consideramos al middleware como un servicio adicional en el ´ computo cliente-servidor




´ persistente: el middleware de comunicacion ´ Comunicacion almacena el mensaje que ha sido presentado para transmitirse el tiempo que tome entregarlo al destinatario. ´ (Sistema de correo electronico) ´ transitoria: el sistema de comunicacion ´ Comunicacion ´ mientras las aplicaciones almacena un mensaje solo remitente y destinataria se ejecutan. El middleware no ´ en puede entregar un mensaje debido a una interrupcion ´ o debido a que el destinatario no esta´ la transmision, activo de momento, y simplemente sera´ descartado.




´ as´ıncrona: el remitente continua Comunicacion ´ ´ de que ha pasado su mensaje inmediatamente despues ´ (el mensaje es almacenado para transmision. ´ del middleware) inmediatamente bajo la supervision ´ sincronica: ´ Comunicacion el remitente es bloqueado hasta ´ es aceptada. que se sabe que su peticion



Llamadas a Procedimientos Remotos

Objetivo: permitir que los programas llamen a procedimientos ´ ubicados en otras maquinas. ´ Cuando un proceso de la maquina A llama a un ´ procedimiento de la maquina B, el proceso que llama ´ del procedimiento desde A se suspende, y la ejecucion llamado ocurre en B. ´ puede transportarse en los parametros ´ La informacion desde quien llama hasta el que es llamado, y puede regresar en el procedimiento resultante.



Llamadas a Procedimientos Remotos (RPC)

´ basica ´ 1. Operacion RPC. Llamada a un procedimiento convencional: por valor o por referencia Resguardos del cliente y servidor: I

I

Resguardo del cliente: Solicita el env´ıo de un mensaje al ´ servidor con siertos parametros. ´ Resguardos del servidor: mantiene una parte de codigo que transforma las peticiones entrantes a la red en llamadas a procedimientos locales.



Llamadas a Procedimientos Remotos (RPC) ´ de ´ 2. Paso de parametros: Importante en la funcion resguardo del cliente. ´ Paso de parametros de valor: Funciona bien mientras las ´ ´ maquinas cliente y servidor sean identicas y todos los ´ parametros y resultados sean del tipo escalar, como enteros, caracteres y booleanos. ´ Paso de parametros de referencia: (Complicado) se ´ reemplazo´ con una llamada por copia-restauracion. ´ de parametros ´ ´ de resguardos: Especificacion y generacion I I

Definir el formato del mensaje ´ de estructuras de datos sencillas Definir representacion para cliente y servidor.

Implementar los resguardos del cliente - Interfaz ´ ´ Rojas Florez Jessica Casas Gonzalez Ivan ´ Capitulo 4. Comunicacion


Llamadas a Procedimientos Remotos (RPC) 3. RPC as´ıncrona. Con RPC as´ıncronas, al momento en que ´ de RPC, el servidor env´ıa inmediatamente recibe la peticion ´ llama al una respuesta hacia el cliente y despues procedimiento solicitado. ´ de Un cliente continua ´ trabajando de inmediato despues ´ RPC, emitir la peticion El servidor env´ıa inmediatamente una respuesta hacia el ´ llama al procedimiento solicitado. cliente y despues Variantes de RPC: I

I

RPC s´ıncrona diferida: resulta de combinar dos RPC as´ıncronas. ´ RPC de una v´ıa: el cliente continua ´ con su ejecucion ´ de enviar la peticion ´ al servidor. inmediatamente despues



´ Orientada a Mensajes Comunicacion

´ transitoria Comunicacion Orientada a Mensajes ´ persistente Comunicacion Orientada a Mensajes



´ Orientada a Mensajes Comunicacion ´ transitoria Orientada a Mensajes. 2. Comunicacion

Sockets para TCP.




´ orientada a conexiones mediante sockets. Comunicacion




Llegada de multicomputadoras de alto rendimiento Sockets insuficientes por dos razones: ´ erroneo con el solo soporte de enviar 1. Nivel de abstraccion y recibir las primitivas simples ˜ ´ a traves ´ de 2. Habian sido disenados para la comunicacion redes mediante protocolos de pilas como TCP/IP.




Interfaz de paso de mensajes MPI ˜ La MPI esta´ disenada para aplicaciones paralelas, y como tal, ´ transitoria. Utiliza fue confeccionada para comunicacion ´ asume que fallas directamente la red subyacente. Ademas, serias, tal como ca´ıdas de procesos o particiones de red, son ´ automatica. ´ fatales y no requieren recuperacion




´ Primitivas de mensajeria para soportar la comunicacion transitoria.



´ Orientada a Mensajes Comunicacion ´ Persistente Orientada a Mensajes. 2. Comunicacion

Conocido como Middleware Orientado a Mensajes (MOM) ´ as´ıncrona Proporciona un amplio soporte para comunicacion pesistente. Las aplicaciones se comunican insertando mensajes en colas especificas y estos mensajes son reenviados a una serie de servidores y se entregan a su destino as´ı el destinatario no este disponible.










Arquitectura de un sistema de colas de mensajes Cola Fuente: Los mensajes solo se pueden colocar en colas locales para el remitente ´ debe Cola Destino: El mensaje contiene la cola a la cual ser transferido. Nombre de las colas: Nombre de las colas para localizarlas en la red. Administrador de Colas: Quien maneja las colas y quien ´ Se encuentran interactua con la aplicacion. administradores especiales que operan como ruteadores. ´ ´ Rojas Florez Jessica Casas Gonzalez Ivan ´ Capitulo 4. Comunicacion






Agentes de Mensajes: Manejan las conversiones de mensajes y actuan como una puerta de enlace al nivel de ´ ´ aplicacion




´ de Agentes de Mensajes: Suelen usarse para la integracion aplicaciones empresariales (EAI). ´ ´ Hacen coincidir Modelo Publicacion-Subscripci on: aplicaciones basadas en los mensajes que se intercambian.




Sistema Generales de Colas de Mensajes ´ persistente Se configuran para habilitar la comunicacion entre procesos, sin importar si un proceso esta´ ejecutando ´ de usuario, manejar acceso a una base de una aplicacion datos, etc. ´ de una coleccion ´ de bases de datos Permite la integracion ´ federado. y aplicaciones de un sistema de informacion ´ Ayudan a proporcionar los medios basicos para empacar cada subconsulta en un mensaje y enrutarlo hacia la base de datos adecuada.



´ Orientada a Flujos Comunicacion

No importa en que punto en particular del tiempo ocurre la ´ comunicacion. ´ no tiene efecto alguno sobre la integridad de La sincronizacion ´ la informacion.



´ Orientada a Flujos Comunicacion 1. Soporte para medios continuos. ´ que depende del Es el soporte para intercambiar informacion tiempo. Medio Continuo: Las relaciones temporales entre diferentes elementos de datos resultan fundamentales para interpretrar de manera adecuada los datos. Medio Discreto: Las relaciones temporales entre diferentes elementos de datos no resultan fundamentales para interpretrar de manera adecuada los datos.



´ Orientada a Flujos Comunicacion 1. Soporte para medios continuos.

Flujo de datos: Es una secuencia de unidades de datos. ´ Modos de Transmision: As´ıncrona S´ıncrono ´ Isocrono Tipos de Flujo: Simple: Una sola secuencia de datos. Compuesto: Varios flujos simples relacionados (subflujos). ´ ´ Rojas Florez Jessica Casas Gonzalez Ivan ´ Capitulo 4. Comunicacion


´ Orientada a Flujos Comunicacion 1. Soporte para medios continuos.




´ 2. Flujos y Calidad de Servicio (QoS). Son los requerimientos (puntualidad, volumen y confiabilidad) ´ sobre los flujos continuos de datos. de sincronizacion



´ Orientada a Flujos Comunicacion ´ 2. Flujos y Calidad de Servicio (QoS).

Propiedades Velocidad de Bits requerida. ´ Retraso maximo hasta que se haya configurado una ´ sesion. ´ Retraso maximo fin a fin. ´ Varianza de retraso maximo, o inestabilidad. ´ Retraso maximo de un ciclo.




Diferenciar clases de datos con servicios diferenciados. Clases: Reenv´ıo Expedito: El paquete debe reenviarse con absoluta prioridad. Reenv´ıo Garantizado: Define un rango de prioridades que se asignan a paquetes.




´ Otras tecnicas. Uso de bufer para reducir inestabilidad.




´ Otras tecnicas. ´ de errores de reenv´ıo (FEC - Forward Error Correccion Correction)




´ de Flujos: Mantener las relaciones 3. Sincronizacion temporales entre flujos. ´ Existen dos tipos de sincronizacion: Entre un flujo continuo de datos y un flujo discreto de datos Entre flujos continuos de datos



´ Orientada a Flujos Comunicacion ´ de Flujos. 3. Sincronizacion

´ Mecanismos basicos para sincronizar dos flujos ´ se realiza explicitamente En el nivel mas bajo, la sincronizacion operando las unidades de datos de flujos simples. ´ es responsable de implementar la Desventaja: La aplicacion ´ sincronizacion.




´ Mecanismos basicos para sincronizar dos flujos ´ una interfaz que le permita controlar Ofrecer a la aplicacion ´ facilmente ´ mas los flujos y dispositivos.




´ de mecanismos de sincronizacion ´ Distribucion ´ de Sincronizacion: ´ El lado destinatario de un Especificacion flujo complejo consistente en subflujos debe saber que hacer. ´ de los diferentes flujos en Se logra mediante la multiplexacion un solo flujo que contenga todas las unidades de datos.




´ de mecanismos de sincronizacion ´ Distribucion Flujos MPEG (Motion Picture Experts Group): Estandares ´ de algoritmos para comprimir audio que forman una coleccion y v´ıdeo. En MPGE-2 cada flujo de entrada se convierte en un flujo de paquetes que lleva un registro de tiempo, luego estos flujos son multiplexados en un flujo de programa donde los flujos pueden tener longitud variable pero deben tener la misma base de tiempo. ´ ´ Rojas Florez Jessica Casas Gonzalez Ivan ´ Capitulo 4. Comunicacion


´ por Multitransmision ´ Comunicacion

Es el soporte para enviar datos a varios destinatarios. ´ al nivel de Aplicacion ´ Multitransmision ´ de datos basada en el gossip Diseminacion



´ por Multitransmision ´ Comunicacion ´ al nivel de Aplicacion. ´ 1. Multitransmision

Los nodos se organizan en una red sobrepuesta para ´ a sus miembros. diseminar la informacion I

I

Los nodos se organizan por si mismos de manera directa ´ en un arbol. Los nodos se organizan en una red acoplada, donde cada nodo tendra´ varios vecinos.







´ Sobrepuesta: El arbol ´ Construccion puede no ser eficiente.




´ ´ Calidad de un arbol de multitransmision ´ del vinculo: Mide la frecuencia con que un Tension paquete cruza el mismo vinculo. ´ que hay en el retraso entre Estiramiento: Mide la relacion dos nodos de la sobrepuesta y el retraso de esos nodos en la red subyacente. ´ conocido como RDP - Relative Delay Penalty) (Tambien ´ de costos agregados ´ Costo del arbol: Es la minimizacion a los v´ınculos, por ejemplo, el retraso entre sus dos nodos finales.



´ por Multitransmision ´ Comunicacion ´ de Datos basada en gossip. 2. Diseminacion

´ Se basa en protocolos epidemicos donde se propaga ´ entre una gran coleccion ´ de nodos rapidamente la informacion ´ la informacion ´ local. usando solo Nodo Infectado Nodo Susceptible Nodo Eliminado




Modelo de Antientriop´ıa Un nodo P elige al azar un nodo Q y luego intercambia actualizaciones con Q. P empuja sus actualizaciones a Q P jala sus actualizaciones de Q P y Q se env´ıan actualizaciones entre s´ı.




Modelo de Antientrop´ıa Ronda: Periodo en el que todos los nodos han tomado, al menos una vez, la iniciativa de intercambiar actualizaciones con algun ´ otro nodo al azar. ´ Rondas necesarias para propagar una actualizacion: O(log(N ))




´ de Rumores o gossiping Propagacion ´ y la propaga al nodo Q, pero Q P tiene una nueva actualizacion ´ de otro nodo y P pierde el puede haber tomado la actualizacion ´ en propagar el mensaje y la actualizacion ´ se elimna. interes




´ de Rumores o gossiping Propagacion s = e−(k+1)(1−s)




´ de Rumores o gossiping Propagacion ´ de Datos Elimininacion I

´ Se les asigna un registro de Certificados de Defuncion: tiempo. Las actualizaciones se propagaran en un tiempo finito conocido y los certificados pueden eliminarse ´ de que este tiempo haya terminado. despues



´ Capitulo 4. Comunicacion

Referencias 1. Sistemas Distribuidos, Principios y Paradigmas, Segunda ´ Andrew S. Tanenmbau. Marteen Van Steen. Edicion.



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