1. Introducción 2. Definición 3. Características 4. Evolución 5. Cliente-Servidor 6. Protocolo 7. Middleware 8. Objetos distribuidos 9. Base de datos distribuida 10.Desarrollo WEB 11.Tecnologías Inalámbricas 12.Ventajas de los Sistemas Distribuidos 13.Desventajas de los Sistemas Distribuidos 14.Desafíos 15.Aplicaciones 16.Conclusiones 17.Referencias

INTRODUCCIÓN

La computación desde sus inicios ha sufrido muchos cambios, desde los grandes ordenadores que permitían realizar tareas en forma limitada y de uso un tanto exclusivo de organizaciones muy selectas, hasta los actuales ordenadores ya sean personales o portátiles que tienen las mismas e incluso mayores capacidades que los primeros y que están cada vez más introducidos en el quehacer cotidiano de una persona.

Los mayores cambios se atribuyen principalmente a dos causas, que se dieron desde las décadas de los setenta:

1. El desarrollo de los microprocesadores, que permitieron reducir en tamaño y costo a los ordenadores y aumentar en gran medida las capacidades de los mismos y su acceso a más personas.

2. El desarrollo de las redes de área local y de las comunicaciones que permitieron conectar ordenadores con posibilidad de transferencia de datos a alta velocidad.

Es en este contexto que aparece el concepto de "Sistemas Distribuidos" que se ha popularizado tanto en la actualidad y que tiene como ámbito de estudio las redes como por ejemplo: Internet, redes de teléfonos móviles, redes corporativas, redes de empresas, etc.

En consecuencia, el presente trabajo que lleva el título de "Sistemas Distribuidos", tiene como principal objetivo: "describir panorámicamente los aspectos relevantes que están involucrados en los Sistemas Distribuidos".

Para lograr el objetivo planteado se ha estructurado el trabajo de la siguiente manera:

1. Introducción.- Donde especificamos el preámbulo del tema, el objetivo del trabajo y el contenido del mismo.

2. Desarrollo.- Donde se describen los aspectos involucrados en los sistemas distribuidos.

3. Referencias.- Donde especificamos las fuentes que fueron consultadas para el presente estudio.

DESARROLLO

Sistemas Distribuidos

Definición:

"Sistemas cuyos componentes hardware y software, que están en ordenadores conectados en red, se comunican y coordinan sus acciones mediante el paso de mensajes, para el logro de un objetivo. Se establece la comunicación mediante un protocolo prefijado por un esquema cliente-servidor".

Características:

Concurrencia.- Esta característica de los sistemas distribuidos permite que

los recursos disponibles en la red puedan ser utilizados simultáneamente por los usuarios y/o agentes que interactúan en la red.

Carencia de reloj global.- Las coordinaciones para la transferencia de mensajes entre los diferentes componentes para la realización de una tarea, no tienen una temporización general, esta más bien distribuida a los componentes.

Fallos independientes de los componentes.- Cada componente del sistema puede fallar independientemente, con lo cual los demás pueden continuar ejecutando sus acciones. Esto permite el logro de las tareas con mayor efectividad, pues el sistema en su conjunto continua trabajando.

Evolución:

Procesamiento central (Host).- Uno de los primeros modelos de ordenadores interconectados, llamados centralizados, donde todo el procesamiento de la organización se llevaba a cabo en una sola computadora, normalmente un Mainframe, y los usuarios empleaban sencillos ordenadores personales.

Los problemas de este modelo son:

Cuando la carga de procesamiento aumentaba se tenía que cambiar el hardware del Mainframe, lo cual es más costoso que añadir más computadores personales clientes o servidores que aumenten las capacidades.

El otro problema que surgió son las modernas interfases gráficas de usuario, las cuales podían conllevar a un gran aumento de tráfico en los medios de comunicación y por consiguiente podían colapsar.

Grupo de Servidores.- Otro modelo que entró a competir con el anterior, también un tanto centralizado, son un grupo de ordenadores actuando como servidores, normalmente de archivos o de impresión, poco inteligentes para un número de Minicomputadores que hacen el procesamiento conectados a una red de área local.

Los problemas de este modelo son:

Podría generarse una saturación de los medios de comunicación entre los servidores poco inteligentes y los minicomputadores, por ejemplo cuando se solicitan archivos grades por varios clientes a la vez, podían disminuir en gran medida la velocidad de transmisión de información.

La Computación Cliente Servidor.- Este modelo, que predomina en la actualidad, permite descentralizar el procesamiento y recursos, sobre todo, de cada uno de los servicios y de la visualización de la Interfaz Gráfica de Usuario. Esto hace que ciertos servidores estén dedicados solo a una aplicación determinada y por lo tanto ejecutarla en forma eficiente.

Cliente-Servidor

Definición:

Sistema donde el cliente es una máquina que solicita un determinado servicio y se denomina servidor a la máquina que lo proporciona. Los servicios pueden ser:

Ejecución de un determinado programa. Acceso a un determinado banco de información.

Acceso a un dispositivo de hardware.

Es un elemento primordial, la presencia de un medio físico de comunicación entre las máquinas, y dependerá de la naturaleza de este medio la viabilidad del sistema.

 Categorías de Servidores:

A continuación se presenta una lista de los servidores más comunes:

Servidores de archivos.- Proporciona archivos para clientes. Si los archivos no fueran tan grandes y los usuarios que comparten esos archivos no fueran muchos, esto sería una gran opción de almacenamiento y procesamiento de archivos. El cliente solicita los archivos y el servidor los ubica y se los envía.

Servidores de Base de Datos.- Son los que almacenan gran cantidad de datos estructurados, se diferencian de los de archivos pues la información que se envía está ya resumida en la base de datos. Ejemplo: El Cliente hace una consulta, el servidor recibe esa consulta (SQL) y extrae solo la información pertinente y envía esa respuesta al cliente.

Servidores de Software de Grupo.- El software de grupo es aquel, que permite organizar el trabajo de un grupo. El servidor gestiona los datos que dan soporte a estas tareas. Por ejemplo: almacenar las listas de correo electrónico. El Cliente puede indicarle, que se ha terminado una tarea y el servidor se lo envía al resto del grupo.

Servidores WEB.- Son los que guardan y proporcionan Páginas HTML. El cliente desde un browser o link hace un llamado de la página y el servidor recibe el mensaje y envía la página correspondiente.

Servidores de correo.- Gestiona el envío y recepción de correo de un grupo de usuarios (el servidor no necesita ser muy potente). El servidor solo debe utilizar un protocolo de correo.

Servidor de objetos.- Permite almacenar objetos que pueden ser activados a distancia. Los clientes pueden ser capaces de activar los objetos que se encuentran en el servidor.

Servidores de impresión.- Gestionan las solicitudes de impresión de los clientes. El cliente envía la solicitud de impresión, el servidor recibe la solicitud y la ubica en la cola de impresión, ordena a la impresora que lleve a cabo las operaciones y luego avisa a la computadora cliente que ya acabo su respectiva impresión.

Servidores de aplicación.- Se dedica a una única aplicación. Es básicamente una aplicación a la que pueden acceder los clientes.

Componentes de Software:

Se distinguen tres componentes básicos de software:

Presentación.- Tiene que ver con la presentación al usuario de un conjunto de objetos visuales y llevar a cabo el procesamiento de los datos producidos por el mismo y los devueltos por el servidor.

Lógica de aplicación.- Esta capa es la responsable del procesamiento de la información que tiene lugar en la aplicación.

Base de datos.- Esta compuesta de los archivos que contienen los datos de la aplicación.

Arquitecturas Cliente / Servidor

A continuación mostramos las arquitecturas cliente-servidor más populares:

Arquitectura Cliente-Servidor de Dos Capas.- Consiste en una capa de presentación y lógica de la aplicación; y la otra de la base de datos. Normalmente esta arquitectura se utiliza en las siguientes situaciones:

o Cuando se requiera poco procesamiento de datos en la organización. o Cuando se tiene una base de datos centralizada en un solo servidor. o Cuando la base de datos es relativamente estática. o Cuando se requiere un mantenimiento mínimo.

CLIENTE/SERVIDOR DE DOS CAPAS

Arquitectura Cliente-Servidor de Tres Capas- Consiste en una capa de la Presentación, otra capa de la lógica de la aplicación y otra capa de la base de datos. Normalmente esta arquitectura se utiliza en las siguientes situaciones:

o Cuando se requiera mucho procesamiento de datos en la aplicación. o En aplicaciones donde la funcionalidad este en constante cambio. o Cuando los procesos no están relativamente muy relacionados con los

datos.

o Cuando se requiera aislar la tecnología de la base de datos para que sea fácil de cambiar.

o Cuando se requiera separar el código del cliente para que se facilite el mantenimiento.

o Esta muy adecuada para utilizarla con la tecnología orientada a objetos.

CLIENTE/SERVIDOR DE TRES CAPAS

Clasificación de los sistemas cliente servidor:

A continuación mostramos la clasificación de de los sistemas cliente/servidor de acuerdo al nivel de abstracción del servicio que ofrecen:

1.

2. Representación distribuida.- La interacción con el usuario se realiza en el servidor, el cliente hace de pasarela entre el usuario y el servidor.

3. Representación Remota.-La lógica de la aplicación y la base de datos se encuentran en el servidor. El cliente recibe y formatea los datos para interactuar con el usuario.

4. Lógica Distribuida.- El cliente se encarga de la interacción con el usuario y de algunas funciones triviales de la aplicación. Por ejemplo controles de rango de campos, campos obligatorios, etc. Mientras que el resto de la aplicación, junto con la base de datos, están en el servidor.

5. Gestión Remota de Datos.- El cliente realiza la interacción con el usuario y ejecuta la aplicación y el servidor es quien maneja los datos.

6. Base de Datos Distribuidas.- El cliente realiza la interacción con el usuario, ejecuta la aplicación, debe conocer la topología de la red, así como la disposición y ubicación de los datos. Se delega parte de la gestión de la base de datos al cliente.

7. Cliente servidor a tres niveles.- El cliente se encarga de la interacción con el usuario, el servidor de la lógica de aplicación y la base de datos puede estar en otro servidor.

PROTOCOLO

Definición:

Es un conjunto bien conocido de reglas y formatos que se utilizan para la comunicación entre procesos que realizan una determinada tarea. Se requieren dos partes:

Especificación de la secuencia de mensajes que se han de intercambiar.

Especificación del formato de los datos en los mensajes.

Un protocolo permite que componentes heterogéneos de sistemas distribuidos puedan desarrollarse independientemente, y por medio de módulos de software que componen el protocolo, haya una comunicación transparente entre ambos componentes. Es conveniente

mencionar que estos componentes del protocolo deben estar tanto en el receptor como en el emisor.

Ejemplos de protocolos usados en los sistemas distribuidos:

IP: Protocolo de Internet.- Protocolo de la capa de Red, que permite definir la unidad básica de transferencia de datos y se encarga del direccionamiento de la información, para que llegue a su destino en la red.

TCP: Protocolo de Control de Transmisión.- Protocolo de la capa de Transporte, que permite dividir y ordenar la información a transportar en paquetes de menor tamaño para su transporte y recepción.

HTTP: Protocolo de Transferencia de Hipertexto.- Protocolo de la capa de aplicación, que permite el servicio de transferencia de páginas de hipertexto entre el cliente WEB y los servidores.

SMTP: Protocolo de Transferencia de Correo Simple.- Protocolo de la capa de aplicación, que permite el envío de correo electrónico por la red.

POP3: Protocolo de Oficina de Correo.- Protocolo de la capa de aplicación, que permite la gestión de correos en Internet, es decir, le permite a una estación de trabajo recuperar los correos que están almacenados en el servidor.

MIDDLEWARE

Definición:

Capa de software intermedio entre el cliente y el servidor. Es la capa de software que nos permiten gestionar los mecanismos de comunicaciones. Ejemplo si se hace la petición de una página web desde un browser en el cliente, el middleware determina la ubicación y envía una petición para dicha página. El servidor Web, interpreta la petición y envía la página al software intermedio, quien la dirige al navegador de la máquina cliente que la solicitó.

Existen dos tipos:

Software intermedio general. Servicios generales que requieren todos los clientes y servidores, por ejemplo: software para las comunicaciones usando el TCP/IP, software parte del sistema operativo que, por ejemplo, almacena los archivos distribuidos, software de autenticación, el software intermedio de mensajes de clientes a servidores y viceversa.

Software intermedio de servicios. Software asociado a un servicio en particular, por ejemplo: software que permite a dos BD conectarse a una red cliente/servidor (ODBC: Conectividad abierta de BD), software de objetos distribuidos, por ejemplo la tecnología CORBA permite que objetos distribuidos creados en distintos lenguajes coexistan en una misma red (intercambien mensajes), software intermedio para software de grupo, software intermedio asociado a productos de seguridad específicas (Conexiones Seguras: Sockets), etc.

Características:

Independiza el servicio de su implantación, del sistema operativo y de los protocolos de comunicaciones.

Permite la convivencia de distintos servicios en un mismo sistema. Permite la transparencia en el sistema. Modelo tradicional: Monitor de teleproceso o CICS, Tuxedo, Encina.

Modelo OO: CORBA.

OBJETOS DISTRIBUIDOS

Definición:

En los sistemas Cliente/Servidor, un objeto distribuido es aquel que esta gestionado por un servidor y sus clientes invocan sus métodos utilizando un "método de invocación remota". El cliente invoca el método mediante un mensaje al servidor que gestiona el objeto, se ejecuta el método del objeto en el servidor y el resultado se devuelve al cliente en otro mensaje.

Tecnologías orientadas a los objetos distribuidos:

Las tres tecnologías importantes y más usadas en este ámbito son:

1. RMI.- Remote Invocation Method.- Fue el primer fremework para crear sistemas distribuidos de Java. El sistema de Invocación Remota de Métodos (RMI) de Java permite, a un objeto que se está ejecutando en una Máquina Virtual Java (VM), llamar a métodos de otro objeto que está en otra VM diferente. Esta tecnología está asociada al lenguaje de programación Java, es decir, que permite la comunicación entre objetos creados en este lenguaje.

2. DCOM.- Distributed Component Object Model.- El Modelo de Objeto Componente Distribuido, esta incluido en los sistemas operativos de Microsoft. Es un juego de conceptos e interfaces de programa, en el cual los objetos de programa del cliente, pueden solicitar servicios de objetos de programa servidores en otros ordenadores dentro de una red. Esta tecnología esta asociada a la plataforma de productos Microsoft.

3. CORBA.- Common Object Request Broker Architecture.- Tecnología introducida por el Grupo de Administración de Objetos OMG, creada para establecer una plataforma para la gestión de objetos remotos independiente del lenguaje de programación.

BASE DE DATOS DISTRIBUIDA

Definición:

Es una colección de datos (base de datos) construida sobre una red y que pertenecen, lógicamente, a un solo sistema distribuido, la cual cumple las siguientes condiciones:

La información de la base de datos esta almacenada físicamente en diferentes sitios de la red.

En cada sitio de la red, la parte de la información, se constituye como una base de datos en sí misma.

Las bases de datos locales tienen sus propios usuarios locales, sus propios DBMS y programas para la administración de transacciones, y su propio administrador local de comunicación de datos.

Estas base de datos locales deben de tener una extensión, que gestione las funciones de sociedad necesarias; la combinación de estos componentes con los sistemas de administración de base de datos locales, es lo que se conoce como Sistema Administrador de Base de Datos Distribuidas.

Este gestor global permite que usuarios puedan acceder a los datos desde cualquier punto de la red, como si lo hicieran con los datos de su base de

datos local, es decir, para el usuario, no debe existir diferencia en trabajar con datos locales o datos de otros sitios de la red.

En consecuencia, la base de datos distribuida, es como una unidad virtual, cuyas partes se almacenan físicamente en varias bases de datos "reales" distintas, ubicadas en diferentes sitios.

Ejemplo de base de datos distribuida:

Considere un banco que tiene tres sucursales, en cada sucursal, un ordenador controla las terminales de la misma y el sistema de cuentas. Cada computador con su sistema de cuentas local en cada sucursal constituye un "sitio" de la BDD; las computadoras están conectadas por la red. Durante las operaciones normales, las aplicaciones en las terminales de la sucursal necesitan sólo acceder la base de datos de la misma. Como sólo acceden a la misma red local, se les llaman aplicaciones locales.

Desde el punto de vista tecnológico, aparentemente lo importante es la existencia de algunas transacciones que acceden a información en más de una sucursal. Estas transacciones son llamadas transacciones globales o transacciones distribuidas.

La existencia de transacciones globales será considerada como una característica que nos ayude a discriminar entre las BDD y un conjunto de base de datos locales.

Una típica transacción global sería una transferencia de fondos de una sucursal a otra. Esta aplicación requiere de actualizar datos en dos diferentes sucursales y asegurarse de la real actualización en ambos sitios o en ninguno. Asegurar el buen funcionamiento de aplicaciones globales es una tarea difícil.

Ventajas de las Base de Datos Distribuidas

Descentralización.- En un sistema centralizado/distribuido, existe un administrador que controla toda la base de datos, por el contrario en un sistema distribuido existe un administrador global que lleva una política general y delega algunas funciones a administradores de cada localidad para que establezcan políticas locales y así un trabajo eficiente.

Economía: Existen dos aspectos a tener en cuenta.

o El primero son los costes de comunicación; si las bases de datos están muy dispersas y las aplicaciones hacen amplio uso de los datos puede resultar más económico dividir la aplicación y realizarla localmente.

o El segundo aspecto es que cuesta menos crear un sistema de pequeños ordenadores con la misma potencia que un único ordenador.

Mejora de rendimiento: Pues los datos serán almacenados y usados donde son generados, lo cual permitirá distribuir la complejidad del sistema en los diferentes sitios de la red, optimizando la labor.

Mejora de fiabilidad y disponibilidad: La falla de uno o varios lugares o el de un enlace de comunicación no implica la inoperatividad total del sistema, incluso si tenemos datos duplicados puede que exista una disponibilidad total de los servicios.

Crecimiento: Es más fácil acomodar el incremento del tamaño en un sistema distribuido, por que la expansión se lleva a cabo añadiendo poder de procesamiento y almacenamiento en la red, al añadir un nuevo nodo.

Flexibilidad: Permite acceso local y remoto de forma transparente. Disponibilidad: Pueden estar los datos duplicados con lo que varias

personas pueden acceder simultáneamente de forma eficiente. El inconveniente, el sistema administrador de base de datos debe preocuparse de la consistencia de los mismos.

Control de Concurrencia: El sistema administrador de base de datos local se encarga de manejar la concurrencia de manera eficiente.

Inconvenientes de las base de datos distribuidas.

El rendimiento que es una ventaja podría verse contradicho, por la naturaleza de la carga de trabajo, pues un nodo puede verse abrumado, por las estrategias utilizadas de concurrencia y de fallos, y el acceso local a los datos. Se puede dar esta situación cuando la carga de trabajo requiere un gran número de actualizaciones concurrentes sobre datos duplicados y que deben estar distribuidos.

La confiabilidad de los sistemas distribuidos, esta entre dicha, puesto que, en este tipo de base de datos existen muchos factores a tomar en cuanta como: La confiabilidad de los ordenadores, de la red, del sistema de gestión de base de datos distribuida, de las transacciones y de las tazas de error de la carga de trabajo.

La mayor complejidad, juega en contra de este tipo de sistemas, pues muchas veces se traduce en altos gastos de construcción y mantenimiento. Esto se da por la gran cantidad de componentes Hardware, muchas cosas que aprender, y muchas aplicaciones susceptibles de fallar. Por ejemplo, el control de concurrencia y recuperación de fallos, requiere de personal muy especializado y por tal costoso.

El procesamiento de base de datos distribuida es difícil de controlar, pues estos procesos muchas veces se llevan a cabo en las áreas de trabajo de los usuarios, e incluso el acceso físico no es controlado, lo que genera una falta de seguridad de los datos.

Desarrollo WEB

Caso particular de los sistemas Cliente-Servidor con representación remota. En donde se dispone de un protocolo estándar: HTTP y un Middleware denominado WebServer. En la actualidad la aplicación de sistemas informáticos basados en Internet, es una herramienta fundamental para las organizaciones que desean tener cierta presencia competitiva.

Tecnologías de la lógica de la aplicación en el servidor web:

a. CGI: Common Gateware Interface..- Son programas que se ejecutan en el servidor, pueden servir como pasarela con una aplicación o base de datos o para generar documentos html de forma automática. Cada petición http ejecuta un proceso, el cual analiza la solicitud y genera un resultado. Son independientes del SO, y presentan la ventaja de que, dado un programa escrito en un lenguaje cualquiera, es fácil adaptarlo a un CGI. Entre los lenguajes que se usan para CGIs, el más popular es el Perl.

b. Servlets: Pequeños programas en Java que se ejecutan de forma persistente en el servidor, y que, por lo tanto, tienen una activación muy rápida, y una forma más simple de hacerlo. Estos programas procesan una petición y generan la página de respuesta.

Al ser llamado por el navegador, el motor ASP del IIS (Internet Information Server) se encarga automáticamente de ejecutarlo como se suele hacer con un programa cualquiera, pero cuya salida siempre será a través del navegador que le invoca. Es un entorno propietario de Microsoft y el lenguaje de secuencia de comandos predeterminado del IIS es el VBScript, aunque puede cambiarse.

c. ASP (Active Server Pages): Una página ASP es un fichero de sólo texto que contiene las secuencias de comandos, junto con el HTML necesario, y que se guarda con la extensión ".asp".

d. JSP (Java Server Pages), que consisten en pequeños trozos de código en Java que se insertan dentro de páginas web, de forma análoga a los ASPs. Ambas opciones, hoy en día, son muy populares en sitios de comercio electrónico. Frente a los ASPs, la ventaja que presentan es que son independientes del sistema operativo y del procesador de la máquina.

Consideraciones a tomar en el desarrollo de un sistema WEB

e. PHP es un lenguaje cuyos programas se insertan también dentro de las páginas web, al igual que los ASPs y JSPs; es mucho más simple de usar, y el acceso a bases de datos desde él es muy simple. Es tremendamente popular en sitios de comercio electrónico con poco tráfico, por su facilidad de desarrollo y rapidez de implantación.

a. Separar la lógica de la aplicación de la interfase de usuario. b. Utilizar métodos estándar de comunicación entre la lógica de aplicación y

la interfase de usuario. c. Herramientas que permitan una fácil adaptación de las aplicaciones a los

nuevos dispositivos que irán apareciendo. d. Definir el coste en comunicaciones que debe asumir la organización. e. Tener en cuenta los procesos de réplica, periodicidad y el ancho de banda

que consuman. f. Replantear la idoneidad de la ubicación de cada proceso. g. Extremar las pruebas al diseñar e implementar los protocolos de

comunicación.

Tendencias Actuales de las arquitecturas de sistemas WEB:

Variante de los fabricantes de Base de Datos

Variante de los fabricantes de pasarelas:

TECNOLOGÍAS INALÁMBRICAS

Las tecnologías inalámbricas, en los últimos años, están alcanzando la madurez necesaria para permitir el acceso a una red, sin la necesidad de la utilización de los cables tradicionales de conexión.

A continuación mostramos un conjunto de tecnologías que contribuyen al desarrollo de las conexiones inalámbricas:

GSM (Global System for Mobile communications):

El sistema global para comunicaciones móviles, es un estándar para comunicación utilizando teléfonos móviles que incorpora tecnología digital. Permite utilizar el sistema SMS (servicio de mensajes cortos), para enviar y recibir mensajes de texto. Es la evolución tecnológica de los teléfonos móviles análogos.

GPRS (General Packet Radio Service):

Es un sistema de transmisión que funciona en el entorno de la telefonía móvil. En este sistema cada llamada de voz o cada conexión de datos, ocupa de manera exclusiva un canal mientras dure esa llamada o conexión, por tanto, un usuario puede hacer uso de varios canales y un mismo canal puede ser compartido por varios usuarios. Esta basado en la conmutación de paquetes y permite la transmisión de datos a alta velocidad para el acceso a Internet.

UMTS (Universal Mobile Telecommunications System):

El Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles, permitirá disponer de banda ancha en telefonía móvil y transmitir un volumen de datos importante por la red. Con esta tecnología de tercera generación serán posible las videoconferencias, descargar videos, el intercambio de postales electrónicas, paseos 'virtuales' por casas en venta, etc... todo desde el móvil.

WAP (Wireless Application Protocol)

El Protocolo de Aplicaciones Inalámbricas (WAP) es un servicio de mensajes digital inteligente para teléfonos celulares y otras terminales móviles que te permitirán visualizar contenidos de Internet en un formato de texto especial en un teléfono celular con tecnología GSM.

WAP se ha convertido en el estándar global para proveer información a las terminales inalámbricas.

WAP utiliza un microbrowser con un nuevo estándar llamado WML (similar al HTML) optimizado para terminales móviles inalámbricas.

WAP esconde la complejidad del GSM en las aplicaciones, así como la Web lo ha hecho para Internet. Expande una variedad de opciones de transporte y dispositivos, incluyendo SMS, 9.6 kbit/s GSM data y GPRS.

Bluetooth

Es la norma que define un estándar global de comunicación inalámbrica a cortas distancias, que posibilita la transmisión de voz y datos entre diferentes equipos mediante un enlace por radiofrecuencia. Los principales objetivos que se pretende conseguir con esta norma son:

Facilitar las comunicaciones entre equipos móviles y fijos. Eliminar cables y conectores entre éstos. Ofrecer la posibilidad de crear pequeñas redes inalámbricas y facilitar la

sincronización de datos entre nuestros equipos personales.

La tecnología Bluetooth comprende hardware, software y requerimientos de interoperatividad.

WIFI (Wireless Fidelity):

Es la tecnología utilizada en una red o conexión inalámbrica, para la comunicación de datos entre equipos situados dentro de una misma área (interior o exterior) de cobertura.

Conceptualmente, no existe ninguna diferencia entre una red con cables (cable coaxial, fibra óptica, etc.) y una inalámbrica. La diferencia está en que las redes inalámbricas transmiten y reciben datos a través de ondas electromagnéticas, lo que supone la eliminación del uso de cables y, por tanto, una total flexibilidad en las comunicaciones.

WIMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access):

Es el nombre con el que se conoce la norma 802.16a, un estándar inalámbrico aprobado en enero del 2003 en el WiMax Forum, formado por un grupo de 67 compañías, que ofrece un mayor ancho de banda y alcance que la familia de estándares WiFi, compuesta por el 802.11a, 802.11b y 802.11g.

Como decimos, la diferencia entre estas dos tecnologías inalámbricas son su alcance y ancho de banda. Mientras que WiFi está pensado para oficinas o dar cobertura a zonas relativamente pequeñas, WiMax ofrece tasas de transferencia de 70mbps a distancias de hasta 50 kilómetros de una estación base. Por comparación, la tasa de transferencia de WiFi es de 11mbps y la distancia de hasta 350 metros en zonas abiertas.

VENTAJAS DE LOS SISTEMAS DISTRIBUIDOS

Con respecto a Sistemas Centralizados:

Una de las ventajas de los sistemas distribuidos es la economía, pues es mucho más barato, añadir servidores y clientes cuando se requiere aumentar la potencia de procesamiento.

El trabajo en conjunto. Por ejemplo: en una fábrica de ensamblado, los robots tienen sus CPUs diferentes y realizan acciones en conjunto, dirigidos por un sistema distribuido.

Tienen una mayor confiabilidad. Al estar distribuida la carga de trabajo en muchas máquinas la falla de una de ellas no afecta a las demás, el sistema sobrevive como un todo.

Capacidad de crecimiento incremental. Se puede añadir procesadores al sistema incrementando su potencia en forma gradual según sus necesidades.

Con respecto a PCs Independientes:

Se pueden compartir recursos, como programas y periféricos, muy costosos. Ejemplo: Impresora Láser, dispositivos de almacenamiento masivo, etc.

1. Al compartir recursos, satisfacen las necesidades de muchos usuarios a la vez. Ejemplo: Sistemas de reservas de aerolíneas.

Se logra una mejor comunicación entre las personas. Ejemplo: el correo electrónico.

Tienen mayor flexibilidad, la carga de trabajo se puede distribuir entre diferentes ordenadores.

DESVENTAJAS DE LOS SISTEMAS DISTRIBUIDOS

El principal problema es el software, es el diseño, implantación y uso del

software distribuido, pues presenta numerosos inconvenientes. Los principales interrogantes son los siguientes:

o ¿Qué tipo de S. O., lenguaje de programación y aplicaciones son adecuados para estos sistemas?.

o ¿Cuánto deben saber los usuarios de la distribución?. o ¿Qué tanto debe hacer el sistema y qué tanto deben hacer los usuarios?.

La respuesta a estos interrogantes no es uniforme entre los especialistas, pues existe una gran diversidad de criterios y de interpretaciones al respecto.

Otro problema tiene que ver con las redes de comunicación. Por ejemplo: -Perdida de mensajes, saturación en el tráfico, etc.

Un problema que puede surgir al compartir datos es la seguridad de los mismos.

En general se considera que las ventajas superan a las desventajas, si estas últimas se administran seriamente.

DESAFÍOS

Heterogeneidad de los componentes.- La interconexión, sobre todo

cuando se usa Internet, se da sobre una gran variedad de elementos hardware y software, por lo cual necesitan de ciertos estándares que permitan esta comunicación. Los Middleware, son elementos software que permiten una abstracción de la programación y el enmascaramiento de la heterogeneidad subyacente sobre las redes. También el middleware proporciona un modelo computacional uniforme.

Extensibilidad.- Determina si el sistema puede extenderse y reimplementado en diversos aspectos (añadir y quitar componentes). La integración de componentes escritos por diferentes programadores es un autentico reto.

Seguridad.- Reviste gran importancia por el valor intrínseco para los usuarios. Tiene tres componentes:

o Confidencialidad.- Protección contra individuos no autorizados. o Integridad.- Protección contra la alteración o corrupción. o Disponibilidad.- Protección contra la interferencia con los procedimientos

de acceso a los recursos. Escalabilidad.- El sistema es escalable si conserva su efectividad al ocurrir

un incremento considerable en el número de recursos y en el número de usuarios.

Tratamiento de Fallos.- La posibilidad que tiene el sistema para seguir funcionando ante fallos de algún componente en forma independiente, pero para esto se tiene que tener alguna alternativa de solución. Técnicas para tratar fallos:

o Detección de fallos. Algunos fallos son detectables, con comprobaciones por ejemplo.

o Enmascaramiento de fallos. Algunos fallos detectados pueden ocultarse o atenuarse.

o Tolerancia de fallos. Sobre todo en Internet se dan muchos fallos y no es muy conveniente ocultarlos, es mejor tolerarlos y continuar. Ej: Tiempo de vida de una búsqueda.

o Recuperación frente a fallos. Tras un fallo se deberá tener la capacidad de volver a un estado anterior.

o Redundancia. Se puede usar para tolerar ciertos fallos (DNS, BD, etc.) Concurrencia. Compartir recursos por parte de los clientes a la vez. Transparencia. Es la ocultación al usuario y al programador de

aplicaciones de la separación de los componentes en un sistema distribuido. Se identifican 8 formas de transparencia:

o De Acceso. Se accede a recursos locales y remotos de forma idéntica. o De ubicación. Permite acceder a los recursos sin conocer su ubicación. o De concurrencia. Usar un recurso compartido sin interferencia. o De replicación. Permite utilizar varios ejemplares de cada recurso. o Frente a fallos. Permite ocultar los fallos. o De movilidad. Permite la reubicación de recursos y clientes sin afectar

al sistema. o De prestaciones. Permite reconfigurar el sistema para mejorar las

prestaciones según su carga. o Al escalado. Permite al sistema y a las aplicaciones expandirse en

tamaño sin cambiar la estructura del sistema o los algoritmos de aplicación.

APLICACIONES

Sistemas Comerciales.- Inicialmente fueron construidos con hardware

dedicado y entornos centralizados, son, por sus características de distribución geográfica y necesidad de acceso a sistemas distintos, ideales para implementarse en sistemas distribuidos. Requieren ciertas características de fiabilidad, seguridad y protección. Algunos ejemplos son:

o Sistemas de reservas de líneas aéreas. o Aplicaciones bancarias. o Cajas y gestión de grandes almacenes.

Redes WAN.- Debido al gran crecimiento de este tipo de redes (Internet), ha tomado gran importancia el intercambio de información a través de la red. Y para esto tenemos los siguientes ejemplos:

o Los servicios comunes que brinda Internet: Correo electrónico, servicio de noticias, transferencia de archivos, la Wrld Wide Web, etc.

Aplicaciones Multimedia.- Son las últimas incorporaciones a los sistemas distribuidos. Estas aplicaciones imponen ciertas necesidades de hardware

para poder tener una velocidad y regularidad de transferencia de una gran cantidad de datos. Los ejemplos de estos sistemas son:

o Videoconferencia. o Televigilancia. o Juegos multiusuarios. o Enseñanza asistida por ordenador.

Áreas de la informática aplicada a los Sistemas Distribuidos.- En este punto se tienen en cuenta toda la variedad de aplicaciones de los sistemas distribuidos, pues su diseño involucra a muchas áreas, por ejemplo:

o Comunicaciones. o Sistemas operativos distribuidos. o Base de datos distribuidas. o Servidores distribuidos de ficheros. o Lenguajes de programación distribuidos. o Sistemas de tolerancia de fallos.

CONCLUSIONES

Los sistemas distribuidos abarcan una cantidad de aspectos considerables,

por lo cual su desarrollo implica mucha complejidad. Existen ciertos aspectos que requieren extremo cuidado al desarrollarse e

implantarse como el manejo de fallos, el control de la concurrencia, etc. Existen muchos temas de investigación relacionados con los sistemas

distribuidos, por ejemplo los planteados en el apartado de Desafíos. Se nota también que muchas tecnologías están en constante desarrollo y

maduración, lo cual implica un minucioso estudio previo de muchos factores antes de apostar por alguna tecnología en especial.

REFERENCIAS

Roger S. Presuman. Ingeniería de Software. Quinta Edición. McGraw-Hill Interamericana. Madrid. 2002.

George Coulouris. Sistemas Distribuidos. Tercera Edición. Addison Wesley. Madrid. 2001.

Guía Rápida de Internet, David Zurdo Saiz, Alejandro Sicilia Burgoa, Fernando Acevedo Quero, Paraninfo. Madrid. 1997.

http://fmc.axarnet.es/redes/tema_04.htm (Sistemas Operativos).

http://www.fortunecity.es/sopa/chinchulines/812/informacion/noscs.htm (Sistemas Operativos).

http://dmi.uib.es/~bbuades/sistdistr/sld007.htm (Sistemas Distribuidos).

http://members.fortunecity.es/lrmdl/SO7.htm#VSDRC (Sistemas Distribuidos).

http://sacbeob.8m.com/tutoriales/bddistribuidas/ (Base de Datos Distribuidas).

http://pdf.rincondelvago.com/bases-de-datos-distribuidas.html (Base de Datos Distribuidas)

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http://www.dia.eui.upm.es/cgi-bin/asigfram.pl?cual=sis_dis&nombre=Sistemas-Distribu%EDdos (Sistemas Distribuidos: Aplicaciones).

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http://di002.edv.uniovi.es/~lourdes/publicaciones/bt99.pdf (Objetos Distribuidos).

http://www.iespana.es/darkstar/secciones/informatica/redes/tcpip/capas.html (Protocolos).

 

OMAR HURTADO JARA

OmarH[arroba]ie.inf.uc3m.es

NUEVOS PARADIGMAS DE LOS SISTEMAS DE INFORMACIÓN

UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID

DOCTORADO EN INGENIERÍA INFORMÁTICA

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Una base de datos distribuida (BDD) es un conjunto de múltiples bases de datos lógicamente relacionadas las cuales se encuentran distribuidas en diferentes espacios lógicos (pej. un servidor corriendo 2 maquinas virtuales) e interconectados por una red de comunicaciones. Dichas BDD tienen la capacidad de realizar procesamiento autónomo, esto permite realizar operaciones locales o distribuidas. Un sistema de Bases de Datos Distribuida (SBDD) es un sistema en el cual múltiples sitios de bases de datos están ligados por un sistema de comunicaciones de tal forma que, un usuario en cualquier sitio puede acceder los datos en cualquier parte de la red exactamente como si estos fueran accedidos de forma local.Un sistema distribuido de bases de datos se almacenan en varias computadoras. Los principales factores que distinguen un SBDD de un sistema centralizado son los siguientes:

Hay múltiples computadores, llamados sitios o nodos. Estos sitios deben de estar comunicados por medio de algún tipo de red de

comunicaciones para transmitir datos y órdenes entre los sitios.

Contenido[ocultar]

1 Historia o 1.1 Inicio de las bases de datos distribuidas o 1.2 Evolución

2 Componentes o 2.1 Hardware involucrado o 2.2 Software

2.2.1 Sistema Manejador de Base de Datos Distribuida (DDBMS) 2.2.2 Administrador de transacciones distribuidas (DTM) 2.2.3 Sistema Manejador de base de datos (DBMS) 2.2.4 Nodo

3 Consideraciones importantes o 3.1 Calendarizador distribuido o 3.2 Detección de bloqueos y Concurrencia

3.2.1 Bloqueos 3.2.2 Concurrencia 3.2.3 Soluciones

3.2.3.1 Bloqueo de dos fases (2PL) 3.2.3.2 Time-stamp

o 3.3 Manejador de transacciones distribuido (DTM) 3.3.1 Definición de transacciones

3.3.1.1 Propiedades de las transacciones 3.3.1.2 Tipos de transacciones

3.3.2 Función del manejador o 3.4 Distribución de los datos

3.4.1 Replicadas 3.4.2 Particionadas 3.4.3 Híbrida 3.4.4 Criterios para escoger la distribución

o 3.5 Seguridad

3.5.1 Conceptos 3.5.2 El problema de inferencia

o 3.6 Tipos de arquitecturas/implementaciones 3.6.1 Multi Base de Datos Distribuida 3.6.2 Base de Datos Federada 3.6.3 Objetivos de Implementación

4 Ventajas y Desventajas o 4.1 Ventajas o 4.2 Desventajas

5 Productos existentes 6 Bibliografía

[editar] HistoriaLa necesidad de almacenar datos de forma masiva dio paso a la creación de los sistemas de bases de datos. En 1970 Edgar Frank Codd escribió un artículo con nombre: "A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks" ("Un modelo relacional para grandes bancos de datos compartidos"). Con este artículo y otras publicaciones, definió el modelo de bases de datos relacionales y reglas para poder evaluar un administrador de bases de datos relacionales.[editar] Inicio de las bases de datos distribuidas

Originalmente se almacenaba la información de manera centralizada, pero con el paso del tiempo las necesidades aumentaron y esto produjo ciertos inconvenientes que no era posible solucionarlos o volverlos eficientes de la forma centralizada. Estos problemas impulsaron la creación de almacenamiento distribuido, los cuales hoy en día proveen características indispensables en el manejo de información; es decir, la combinación de las redes de comunicación y las bases de datos.[editar] Evolución

Hay varios factores que han hecho que las bases de datos evolucionen a bases de datos distribuidas. En el mundo de los negocios se ha dado una globalización y a la vez las operaciones de las empresas son cada vez más descentralizadas geográficamente. También el poder de las computadoras personales aumentó y el costo de los Mainframes ya no tenía sentido. Además la necesidad de compartir datos ha hecho que crezca el mercado de las bases de datos distribuidas.

[editar] Componentes[editar] Hardware involucrado

El hardware utilizado no difiere mucho del hardware utilizado en un servidor normal. Al principio se creía que si los componentes de una base de datos eran especializados serían más eficientes y rápidos, pero se comprobó que el decentralizar todo y adoptar un enfoque "nada compartido" (shared-nothing) resultaba más barato y eficaz. Por lo que el hardware que compone una base de datos distribuida se reduce a servidores y la red.[editar] Software

[editar] Sistema Manejador de Base de Datos Distribuida (DDBMS)

Este sistema está formado por las transacciones y los administradores de la base de datos distribuidos. Un DDBMS implica un conjunto de programas que operan en diversas computadoras, estos programas pueden ser subsistemas de un único DDBMS de un fabricante o podría consistir de una colección de programas de diferentes fuentes.

[editar] Administrador de transacciones distribuidas (DTM)

Este es un programa que recibe las solicitudes de procesamiento de los programas de consulta o transacciones y las traduce en acciones para los administradores de la base de datos. Los DTM se encargan de coordinar y controlar estas acciones. Este DTM puede ser propietario o desarrollado en casa.

[editar] Sistema Manejador de base de datos (DBMS)

Es un programa que procesa cierta porción de la base de datos distribuida. Se encarga de recuperar y actualizar datos del usuario y generales de acuerdo con los comandos recibidos de los DTM.

[editar] Nodo

Un nodo es una computadora que ejecuta un DTM o un DBM o ambos. Un nodo de transacción ejecuta un DTM y un nodo de base de datos ejecuta un DBM.

[editar] Consideraciones importantes[editar] Calendarizador distribuido

El calendarizador está encargado de ordenar un conjunto de transacciones u operaciones que se deseen realizar sobre una base de datos. Cualquier orden en el que se decidan hacer este conjunto de operaciones se denomina calendarización. Parte del trabajo del calendarizador es realizar estas operaciones de forma que sean serializables y recuperables.Dos calendarizaciones son serializables (o equivalentes) si

Cada operación de lectura lee valores de los datos que son producidos por la misma operación de escritura en ambas calendarizaciones (es decir son iguales)

La operación final de escritura en cada elemento de la data es la misma en ambas calendarizaciones

[editar] Detección de bloqueos y Concurrencia

[editar] Bloqueos

Un bloqueo en general es cuando una acción que debe ser realizada está esperando a un evento. Para manejar los bloqueos hay distintos acercamientos: prevención, detección, y recuperación. También es necesario considerar factores como que hay sistemas en los que permitir un bloqueo es inaceptable y catastrófico, y sistemas en los que la detección del bloqueo es demasiado costosa.

En el caso específico de las bases de datos distribuidas usar bloqueo de recursos, peticiones para probar, establecer o liberar bloqueos requiere mensajes entre los manejadores de transacciones y el calendarizador. Para esto existen dos formas básicas:

Autónoma: cada nodo es responsable por sus propios bloqueos de recursos. o Una transacción sobre un elemento con n replicas requiere 5n mensajeso Petición del recursoo Aprobación de la peticióno Mensaje de la transaccióno Reconocimientos de transacción exitosao Peticiones de liberación de recursos

Copia Primaria: un nodo primario es responsable para todos los bloqueos de recursos

o Una transacción sobre un elemento con n copias requiere 2n+3 mensajeso Una petición del recursoo Una aprobación de la peticióno n mensajes de la transaccióno n reconocimientos de transacción exitosao Una petición de liberación de recurso

Podemos definir que dos operaciones entran en conflicto que debe ser resuelto si ambas acceden a la misma data, y una de ellas es de escritura y si fueron realizadas por transacciones distintas.

[editar] Concurrencia

El ejemplo más común de un bloqueo mutuo es cuando un recurso A está siendo utilizado por una transacción A que a su vez solicita un recurso B que está siendo utilizado por una transacción B que solicita el recurso A. Entre los ejemplos específicos para las bases de datos distribuidas podemos destacar:

Actualización perdida: cuando dos transacciones concurrentes borran el efecto una de la otra

La extracción inconsistente: acceder a información modificada parcialmente por una transacción

[editar] Soluciones

El control de concurrencia y detección y manejo de bloqueos es un área de mucho estudio en las bases de datos distribuidas, a pesar de esto no hay ningún algoritmo aceptado para solucionar el problema. Esto se debe a varios factores de los cuales se consideran a los siguientes tres los más determinantes:

1. La data puede estar duplicada en un BDD, por tanto, el manejador de la BDD es responsable de localizar y actualizar la data duplicada.

2. Si un nodo falla o la comunicación con un nodo falla mientras se realiza una actualización, el manejador debe asegurarse de que los efectos se reflejen una vez el nodo se recupere del fallo.

3. La sincronización de transacciones en sitios o nodos múltiples es difícil ya que los nodos no pueden obtener información inmediata de las acciones realizadas en otros nodos concurrentemente.

Para el control de bloqueos mutuos no se ha desarrollado ninguna solución viable y la forma más simple y que la mayoría de productos utilizan es la implementación de un tiempo máximo de espera en las peticiones de bloqueos.Causa de estas dificultades más de 20 algoritmos de control de concurrencia se han propuesto en el pasado, y aun así siguen apareciendo nuevos. Una revisión bibliográfica muestra que la mayoría de los algoritmos son variantes del 2PL (2-phase locking o bloqueo de dos fases) o el algoritmo de time-stamp. A continuación se explican estos dos algoritmos básicos.

[editar] Bloqueo de dos fases (2PL)

El algoritmo 2PL utiliza bloqueos de lectura y escritura para prevenir conflictos entre operaciones. Consiste en los siguientes pasos para una transacción T:

1. Obtiene bloqueo de lectura para un elemento L (bloqueo compartido)2. Obtiene bloqueo de escritura para un elemento E (bloqueo exclusivo)3. Lee el elemento L4. Escribe en el elemento E5. Libera el bloqueo de L6. Libera el bloqueo de E

Las reglas básicas para manejar los bloqueos son: transacciones distintas no pueden tener acceso simultáneamente a un elemento (lectura-escritura o escritura-escritura), y una vez se libere un bloqueo no se puede pedir otro, es decir, los bloqueos de la transacción crecerán mientras no libere ninguno y luego de liberar alguno solo puede liberar los demás.Ejemplos del algoritmo 2PL son

La básica en la que se sigue el esquema previamente explicado con la variante que el bloqueo de escritura se pide para todas las copias del elemento.

2PL de copia primaria: en vez de pedir bloqueo para cada copia del elemento de escritura se le pide a una copia primaria o principal.

2PL de voto: se pide a todos los nodos que voten para ver si se concede el bloqueo. 2PL centralizado: el manejador de bloqueos está centralizado y todas las peticiones de

bloqueo las maneja el.

Antes de implementar un algoritmo de control de concurrencia 2PL es necesario considerar distintos factores como cual es la unidad atómica más pequeña que el sistema permite bloquear, cual es el intervalo de sincronización para todas las copias de un elemento, donde se deben colocar las tablas con la información de los bloqueos y por último que tan probable es que ocurra por los factores anteriores un bloqueo mutuo.

[editar] Time-stamp

Cada transacción realizada se le asigna un timestamp (literalmente: sello de tiempo) único en el nodo que se originó. Este sello se adjunta a cada petición de lectura y escritura. En el caso de que se dé un conflicto de que dos operaciones de escritura traten de acceder al mismo elemento, este se resuelve serializandolo respecto a los sellos que tengan. A pesar de que existen varios algoritmos de control de concurrencia basados en timestamps, muy pocos son utilizados en aplicaciones comerciales. Esto es en gran parte porque se requiere que el sistema distribuido cuente con un reloj sincronizado que es raro que se tenga implementado.[editar] Manejador de transacciones distribuido (DTM)

[editar] Definición de transacciones

Una transacción es una secuencia de una o más operaciones agrupadas como una unidad. El inicio y el final de la transacción definen los puntos de consistencia de la base de datos. Si una acción de la transacción no se puede ejecutar, entonces ninguna acción dentro de la secuencia que conforma la transacción tendrá efecto.

[editar] Propiedades de las transacciones

Atomicidad: Una transacción es una unidad atómica de procesamiento, esta se realiza o no se realiza.

Consistencia: Si se ejecuta una transacción sobre un estado consistente, el resultado será un nuevo estado consistente.

Aislamiento: Una transacción no hara visibles sus modificaciones a otras transacciones hasta que termine de ejecutarse completamente. Es decir, una transacción desconoce si otras transacciones se estén ejecutando en el sistema.

Durabilidad: Una vez una transacción se ejecuta exitosamente y realiza cambios sobre el sistema, estos cambios nunca se deben perder a causa de fallas en el sistema.

[editar] Tipos de transacciones

Una transacción puede clasificarse de diferentes maneras dependiendo básicamente de tres criterios:

1. Áreas de aplicación. En primer lugar, las transacciones se pueden ejecutar en aplicaciones no distribuidas. Las transacciones que operan en datos distribuidos se les conoce como transacciones distribuidas. Por otro lado, dado que los resultados de una transacción que realiza un commit son durables, la única forma de deshacer los efectos de una transacción con commit es mediante otra transacción. A este tipo de transacciones se les conoce como transacciones compensatorias. Finalmente, en ambientes heterogéneos se presentan transacciones heterogéneas sobre los datos.

2. Tiempo de duración. Tomando en cuenta el tiempo que transcurre desde que se inicia una transacción hasta que se realiza un commit o se aborta, las transacciones pueden ser de tipo batch o en línea. Estas se pueden diferenciar también como transacciones de corta y larga vida. Las transacciones en línea se caracterizan por tiempos de respuesta muy cortos y por acceder un porción relativamente pequeña de la base de datos. Por otro lado, las transacciones de tipo batch toman tiempos relativamente largos y accedan grandes porciones de la base de datos.

3. Estructura. Considerando la estructura que puede tener una transacción se examinan dos aspectos: si una transacción puede contener a su vez subtransacciones o el orden de las acciones de lectura y escritura dentro de una transacción.

[editar] Función del manejador

El manejador de transacciones es el encargado de definir la estructura de las transacciones, mantener la consistencia en la base de datos cuando se ejecuta una transacción o se cancela la ejecución de una, mantener protocolos de fiabilidad, implementar algoritmos para el control de la concurrencia y sincronizar las transacciones que se ejecutan simultáneamente.El manejador recibe solicitudes de procesamiento de transacciones y las traduce en acciones para el calendarizador.La operación COMMIT señala el término exitoso de la transacción: le dice al manejador de transacciones que se ha finalizado con éxito una unidad lógica de trabajo, que la base de datos esta (o debería estar) de nuevo en un estado consistente, y que se pueden hacer permanentes todas las modificaciones efectuadas por esa unidad de trabajo.La operación ROLLBACK, en cambio, señala el término no exitoso de la transacción: le dice al manejador de transacciones que algo salió mal, que la base de datos podría estar en un estado inconsistente y que todas las modificaciones efectuadas hasta el momento por la unidad lógica de trabajo deben retroceder o anularse.[editar] Distribución de los datos

Una de las decisiones más importantes que el diseñador de bases de datos distribuidas debe tomar es el posicionamiento de la data en el sistema y el esquema bajo el cuál lo desea hacer. Para esto existen cuatro alternativas principales: centralizada, replicada, fragmentada, e híbrida. La forma centralizada es muy similar al modelo de Cliente/Servidor en el sentido que la BDD está centralizada en un lugar y los usuarios

están distribuidos. Este modelo solo brinda la ventaja de tener el procesamiento distribuido ya que en sentido de disponibilidad y fiabilidad de los datos no se gana nada.

[editar] Replicadas

El esquema de BDD de replicación consiste en que cada nodo debe tener su copia completa de la base de datos. Es fácil ver que este esquema tiene un alto costo en el almacenamiento de la información. Debido a que la actualización de los datos debe ser realizada en todas las copias, también tiene un alto costo de escritura, pero todo esto vale la pena si tenemos un sistema en el que se va a escribir pocas veces y leer muchas, y dónde la disponibilidad y fiabilidad de los datos sea de máxima importancia.

[editar] Particionadas

Este modelo consiste en que solo hay una copia de cada elemento, pero la información está distribuida a través de los nodos. En cada nodo se aloja uno o más fragmentos disjuntos de la base de datos. Como los fragmentos no se replican esto disminuye el costo de almacenamiento, pero también sacrifica la disponibilidad y fiabilidad de los datos. Algo que se debe tomar en cuenta cuando se desea implementar este modelo es la granularidad de la fragmentación. La fragmentación se puede realizar también de tres formas:

Horizontal: Los fragmentos son subconjuntos de una tabla (análogo a un restringir) Vertical: Los fragmentos son subconjuntos de los atributos con sus valores (análogo a

un proyectar) Mixto: Se almacenan fragmentos producto de restringir y proyectar una tabla.

Una ventaja significativa de este esquema es que las consultas (SQL) también se fragmentan por lo que su procesamiento es en paralelo y más eficiente, pero también se sacrifica con casos especiales como usar JUNTAR o PRODUCTO, en general casos que involucren varios fragmentos de la BDD.Para que una fragmentación sea correcta esta debe cumplir con las siguientes reglas:

Debe ser Completa: Si una relación R se fragmenta en R1,R2, ... , Rn, cada elemento de la data de R debe estar en algún Ri.

Debe ser Reconstruible: Debe ser posible definir una operación relacional que a partir de los fragmentos obtenga la relación.

Los fragmentos deben ser Disjuntos: Si la fragmentación es horizontal entonces si un elemento e está en Ri este elemento no puede estar en ningún Rk (para k distinto a i). En el caso de fragmentación vertical es necesario que se repitan las llaves primarias y esta condición solo se debe cumplir para el conjunto de atributos que no son llave primaria.

[editar] Híbrida

Este esquema simplemente representa la combinación del esquema de partición y replicación. Se particiona la relación y a la vez los fragmentos están selectivamente replicados a través del sistema de BDD.

[editar] Criterios para escoger la distribución

Localidad de la data: la data debería ser colocada donde ésta se accede más seguido. El diseñador debe analizar las aplicaciones y determinar como colocar la data de tal forma que se optimicen los accesos a la data locales.

Fiabilidad de la data: Almacenando varias copias de la data en lugares geográficamente apartados se logra maximizar la probabilidad de que la data va a ser recuperable en caso de que ocurra daño físico en cualquier sitio.

Disponibilidad de la data: como en la fiabilidad, almacenar varias copias asegura que los usuarios tengan a su disponibilidad los elementos de la data, aún si el nodo al que usualmente acceden no está disponible o falla.

Capacidades y costos de almacenamiento: a pesar de que los costos de almacenamiento no son tan grandes como los de transmisión, los nodos pueden tener diferentes capacidades de almacenamiento y procesamiento. Esto se debe analizar cuidadosamente para determinar donde poner la data. El costo de almacenamiento se disminuye significativamente minimizando la cantidad de copias de la data.

Distribución de la carga de procesamiento: una de las razones por la cual se escoge un sistema de BDD es porque se desea poder distribuir la carga de procesamiento para hacer este más eficiente.

Costo de comunicación: el diseñador debe considerar también el costo de usar las comunicaciones de la red para obtener data. Los costos de comunicación se minimizan cuando cada sitio tiene su propia copia de la data, por otro lado cuando la data es actualizada se debe actualizar en todos los nodos.

Uso del sistema: debe tomarse en consideración cual será el tipo principal de uso del sistema de BDD. Factores como la importancia en la disponibilidad de la data, la velocidad de escritura y la capacidad de recuperación de daños físicos deben tomarse en cuenta para escoger el esquema correcto.

[editar] Seguridad

Desde hace ya varios años las bases de datos son ampliamente utilizadas en departamentos de gobiernos, empresas comerciales, bancos, hospitales, etc. Actualmente se está cambiando el esquema bajo el cuál se utilizan las bases de datos, ya no son utilizadas únicamente de forma interna, sino que se tiene muchos accesos externos de tipos distintos. Estos cambios que se han introducido en el uso de las bases de datos ha creado la necesidad mejorar las prácticas de seguridad ya que el ambiente ya no es tan controlado como el esquema antiguo.

[editar] Conceptos

Los problemas de mayor importancia en seguridad son autenticación, identificación, y refuerzo de los controles de acceso apropiados. El sistema de seguridad de niveles múltiples. Éste consiste en muchos usuarios con distintos niveles de permisos para una misma base de datos con información de distintos niveles. En las bases de datos distribuidas se han investigado dos acercamientos a este modelo: data distribuida y control centralizado, y data y control distribuidos.En el acercamiento de data distribuida y control centralizado se divide en dos soluciones: particionado y replicado. En el primero de estos lo que se tiene es un conjunto de nodos y cada uno de ellos opera a cierto nivel de seguridad, así el usuario con nivel de permisos X accede al servidor que maneja la data para X. El replicado surgió debido a que si alguien con altos derechos de seguridad deseaba consultar data con de bajo nivel de seguridad debía enviar su petición a un servidor de bajo nivel de seguridad por lo cual se podría divulgar información sensible. En el esquema replicado

entonces la data se repite en cascada de tal forma que el nivel más alto tiene una copia entera de la base de datos, y el más bajo solamente la información de más bajo nivel. El otro acercamiento de data y control distribuido cada nodo contiene información de distintos niveles y está diseñado para aceptar peticiones de cualquier nivel de usuario.

[editar] El problema de inferencia

El problema de inferencia consiste en usuarios tratando de ejecutar consultas sobre la BD y estos infiriendo información sobre la respuesta legítima que la base de datos debe responder. Las herramientas para minería de datos hacen este problema aún más peligroso ya que hacen que sea más fácil para cualquier novato poder deducir patrones e información importantes de simplemente probar consultas.[editar] Tipos de arquitecturas/implementaciones

En un sistema de bases de datos distribuidas, existen varios factores que deben tomar en consideración que definen la arquitectura del sistema:

1. Distribución: Los componentes del sistema están localizados en la misma computadora o no.

2. Heterogeneidad: Un sistema es heterogéneo cuando existen en él componentes que se ejecutan en diversos sistemas operativos, de diferentes fuentes, etc.

3. Autonomía: Se puede presentar en diferentes niveles, los cuales se describen a continuación:

Autonomía de diseño: Habilidad de un componente del sistema para decidir cuestiones relacionadas a su propio diseño.

Autonomía de comunicación: Habilidad de un componente del sistema para decidir como y cuando comunicarse con otros SGBD (Sistema Gestor de Bases de Datos).

Autonomía de ejecución: Habilidad de un componente del sistema para ejecutar operaciones locales como quiera.

[editar] Multi Base de Datos Distribuida

Cuando una base de datos distribuida es muy homogénea se dice que es multi base de datos distribuida.

[editar] Base de Datos Federada

Cuando una base de datos distribuida tiene mucha autonomía local se dice que es federada.

[editar] Objetivos de Implementación

Al implementar una base de datos distribuida se tienen ciertos objetivos comunes:

Transparencia de ubicación. Permite a los usuarios tener acceso a los datos sin que tenga conocimiento de la ubicación de éstos. Se puede conseguir este nivel de transparencia al utilizar los administradores de transacciones distribuidas, los cuales son capaces de determinar la localización de los datos y de emitir acciones a los calendarizadores apropiados, lo cual puede ejecutarse cuando los administradores de transacciones distribuidas poseen acceso a los directorios de localizaciones de los datos.

Transparencia de duplicación. Para que la transparencia de duplicación sea posible, los administradores de transacciones deben traducir las solicitudes de procesamiento

de transacción en acciones para el administrador de datos. Para las lecturas el administrador de transacciones selecciona uno de los nodos que almacena los datos y ejecuta la lectura. Para optimizar el proceso, el administrador de transacciones necesita información sobre el rendimiento de varios nodos respecto al sitio de consulta, así podrá seleccionar el nodo de mejor rendimiento. La actualización y escritura de datos duplicados suelen ser más complicadas, ya que el manejador de transacciones debe emitir una acción de escritura para cada uno de los calendarizadores que almacena una copia de los datos.

Transparencia de concurrencia. Cuando varias transacciones se ejecuten al mismo tiempo, los resultados de las transacciones no deberán afectarse. La trasparencia de concurrencia se logra si los resultados de todas las transacciones concurrentes son consistentes de manera lógica con los resultados que se habrían obtenido si las transacciones se hubieran ejecutado una por una, en cualquier orden secuencial.

Transparencia de fallas. Significa que a pesar de fallas las transacciones sean procesadas de un modo correcto. Frente a una falla, las transacciones deben ser atómicas, significa que se procesen todas o ninguna de ellas. Para este tipo de problemas es importante tener resguardo de la base de datos, y así poder restaurarla cuando sea conveniente. El sistema debe detectar cuándo falla una localidad y tomar las medidas necesarias para recuperarse del fallo. El sistema no debe seguir utilizando la localidad que falló. Por último, cuando se recupere o repare esta localidad, debe contarse con mecanismos para reintegrarla al sistema con el mínimo de complicaciones.

Localidad del procesamiento. Los datos se deben distribuir lo más cerca posible de las aplicaciones que los usan para maximizar la localidad del procesamiento, este principio responde a minimizar el acceso remoto a los datos. Diseñar una distribución que maximice localidad del procesamiento puede hacerse añadiendo la cantidad de referencias locales y remotas correspondientes a cada fragmentación candidata y asignar la fragmentación eligiendo la mejor solución. Independencia de configuración. La independencia de configuración permite añadir o reemplazar hardware sin tener que cambiar componentes de software existentes en el sistema de base de datos distribuida.

Particionado de la Base de Datos. La base de datos se distribuye de modo que no haya solapamiento o duplicación de los datos mantenidos en las diferentes localidades, como no hay duplicaciones de los datos, se evitan los costos asociados con el almacenamiento y mantenimiento de datos redundantes. Si un mismo segmento de datos se usa en más de una localidad se ve limitada la disponibilidad de los datos. La fiabilidad también puede verse limitada cuando se produce un fallo en el sistema de cálculo de una localidad se afecta la disponibilidad de los datos de esa localidad no estén disponible para los usuarios en cualquier parte del sistema.

Fragmentación de datos. Consiste en subdividir las relaciones y distribuirlas entre los sitios de la red, tiene como objetivo buscar formas alternativas de dividir una las instancias (tablas) de relaciones en otras más pequeñas. La fragmentación se puede realizar por tuplas individuales (fragmentación horizontal), por atributos individuales fragmentación vertical) o una combinación de ambas (fragmentación híbrida). El principal problema de la fragmentación radica en encontrar la unidad apropiada de distribución. Una relación no es una buena unidad por muchas razones. Normalmente

las vistas de una relación están formadas por subconjuntos de relaciones. Además, las aplicaciones acceden localmente a subconjuntos de relaciones. Por ello, es necesario considerar a los subconjuntos de relaciones como unidad de distribución. Al descomponer de una relación en fragmentos, tratados cada uno de ellos como una unidad de distribución, permite el proceso concurrente de las transacciones. El conjunto de estas relaciones, provocará la ejecución paralela de una consulta al ser dividida en una serie de subconsultas que operará sobre los fragmentos. Cuando las vistas definidas sobre una relación son consideradas como unidad de distribución que se ubican en diferentes sitios de la red, podemos optar por dos alternativas diferentes: La relación no estará replicada y se almacena en un único sitio, o existe réplica en todos o algunos de los sitios en los cuales reside la aplicación. Las consecuencias de esta estrategia son la generación de un volumen de accesos remotos que pueden ser innecesarios con un mal manejo de estas replicas. Además, las réplicas innecesarias pueden causar problemas en la ejecución de las actualizaciones y puede no ser deseable si el espacio de almacenamiento está limitado. Los inconvenientes de la fragmentación están dados en que si las pueden estar definidas por fragmentos mutuamente exclusivos y al recuperar los datos de dos fragmentos situados en sitios diferentes es necesario trasmitir los datos de un sitio a otro y realizar sobre ellos la operación de unión (Join), lo cual puede ser costoso. El control semántico cuando los atributos implicados en una dependencia una relación se descompone en diferentes fragmentos y estos se ubican en sitios diferentes puede ser muy costos porque es necesario hacer búsquedas en un gran número de sitios.

[editar] Ventajas y Desventajas[editar] Ventajas

Refleja una estructura organizacional - los fragmentos de la base de datos se ubican en los departamentos a los que tienen relación.

Autonomía local - un departamento puede controlar los datos que le pertenecen. Disponibilidad - un fallo en una parte del sistema solo afectará a un fragmento, en

lugar de a toda la base de datos. Rendimiento - los datos generalmente se ubican cerca del sitio con mayor demanda,

también los sistemas trabajan en paralelo, lo cual permite balancear la carga en los servidores.

Economía - es más barato crear una red de muchas computadoras pequeñas, que tener una sola computadora muy poderosa.

Modularidad - se pueden modificar, agregar o quitar sistemas de la base de datos distribuida sin afectar a los demás sistemas (módulos).

[editar] Desventajas

Complejidad - Se debe asegurar que la base de datos sea transparente, se debe lidiar con varios sistemas diferentes que puden presentar dificultades únicas. El diseño de la base de datos se tiene que trabajar tomando en cuenta su naturaleza distribuida, por lo cual no podemos pensar en hacer joins que afecten varios sistemas.

Economía - la complejidad y la infraestructura necesaria implica que se necesitará una mayor mano de obra.

Seguridad - se debe trabajar en la seguridad de la infraestructura así como cada uno de los sistemas.

Integridad - Se vuelve difícil mantener la integridad, aplicar las reglas de integridad a través de la red puede ser muy caro en términos de transmisión de datos.

Falta de experiencia - las bases de datos distribuidas son un campo relativamente nuevo y poco común por lo cual no existe mucho personal con experiencia o conocimientos adecuados.

Carencia de estándares - aún no existen herramientas o metodologías que ayuden a los usuarios a convertir un DBMS centralizado en un DBMS distribuido.

Diseño de la base de datos se vuelve más complejo - además de las dificultades que generalmente se encuentran al diseñar una base de datos, el diseño de una base de datos distribuida debe considerar la fragmentación, replicación y ubicación de los fragmentos en sitios específicos.

[editar] Productos existentes

Microsoft SQL Server 2008 Oracle 11g Apache Cassandra

[editar] Bibliografía

(2007) Historia de las bases de datos en Ciencia de la Información [1] Juan Vargas, Marco Mendoza, et al; Fundamentos teóricos de bases de datos

distribuidas [2] Tecnomaestros; Bases de Datos Distribuidas (Visitado 12 de agosto de 2008) [3] SACBEOB; INFORMACIÓN DE BASES DE DATOS DISTRIBUIDAS POR RUBI #ICQ 44323906

(Visitado 12 de agosto de 2008) [4] David J. DeWitt, Jim Gray; Parallel Database Systems: The Future of High Performance

Database Processing (1992) [5] Michael Ho, (2002); Distributed Database Management Systems [6] Dr. William Perrizo; DISTRIBUTED DATABASE MANAGEMENT SYSTEM (DDBMS) [7] Amjad Umar; DISTRIBUTED DATABASE MANAGEMENT SYSTEMS: ISSUES AND

APPROACHES, University of Michigan [8] R. Wrembel; Designing Distributed Databas [9] Universidad de Colima; Sistemas de Bases de Datos Distribuidas [10] Ilker Köse, (2002); Distributed Database Security Michael Gertz; Distributed Transaction Management [11] Guillermo Álvarez Carrión; Integración de esquemas en bases de datos heterogéneas

fuertemente acopladas [12] Fernando Andrés Mas; Procesamiento de Transacciones en Sistemas Distribuidos [13] Lic. Maidel de la Rosa Téllez; Ministerio de Educación Superior de la República de

Cuba, Centro Universitario Vladimir Ilich Lenin. Bases de Datos Distribuidas[14]

Categoría: Bases de datos

Partes: 1, 2

1. Tipos de sistemas operativos 2. Sistemas operativos mas utilizados 3. Diferencias entre Windows y Linux 4. Diferencias entre Windows y Unix 5. Ventajas de Linux 6. Desventajas de Linux 7. Desventajas de Windows 8. Principales ventajas 9. Unix 10. Ventajas de Unix 11. Desventajas de Unix 12. Bibliografía

Un sistema operativo (cuyo acrónimo es SO) es un conjunto de programas destinados a permitir la comunicación del usuario con un computador y gestionar sus recursos de una forma eficaz. Comienza a trabajar cuando se enciende el computador, y gestiona el hardware de la máquina desde los niveles más básicos.

Un sistema operativo se puede encontrar normalmente en la mayoría de los aparatos electrónicos que podamos utilizar sin necesidad de estar conectados a una computadora y que utilicen microprocesadores para funcionar, ya que gracias a estos podemos entender la máquina y que ésta cumpla con sus funciones (teléfonos móviles, reproductores de DVD, autoradios... y computadoras).

A.Tipos de sistemas operativos

1 Sistemas Operativos por su EstructuraSegún [Alcal92], se deben observar dos tipos de requisitos cuando se construye un sistema operativo, los cuales son:Requisitos de usuario: Sistema fácil de usar y de aprender, seguro, rápido y adecuado al uso al que se le quiere destinar.

Requisitos del software: Donde se engloban aspectos como el mantenimiento, forma de operación, restricciones de uso, eficiencia, tolerancia frente a los errores y flexibilidad.A continuación se describen las distintas estructuras que presentan los actuales sistemas operativos para satisfacer las necesidades que de ellos se quieren obtener. 1.1 Estructura monolítica.Es la estructura de los primeros sistemas operativos constituídos fundamentalmente por un solo programa compuesto de un conjunto de rutinas entrelazadas de tal forma que cada una puede llamar a cualquier otra (Ver Fig. 2). Las características fundamentales de este tipo de estructura son:Construcción del programa final a base de módulos compilados separadamente que se unen a través del ligador. Buena definición de parámetros de enlace entre las distintas rutinas existentes, que puede provocar mucho acoplamiento.Carecen de protecciones y privilegios al entrar a rutinas que manejan diferentes aspectos de los recursos de la computadora, como memoria, disco, etc.Generalmente están hechos a medida, por lo que son eficientes y rápidos en su ejecución y gestión, pero por lo mismo carecen de flexibilidad para soportar diferentes ambientes de trabajo o tipos de aplicaciones.1.2 Estructura jerárquica.A medida que fueron creciendo las necesidades de los usuarios y se perfeccionaron los sistemas, se hizo necesaria una mayor organización del software, del sistema operativo, donde una parte del sistema contenía subpartes y esto organizado en forma de niveles. Se dividió el sistema operativo en pequeñas partes, de tal forma que cada una de ellas estuviera perfectamente definida y con un claro interface con el resto de elementos.Se constituyó una estructura jerárquica o de niveles en los sistemas operativos, el primero de los cuales fue denominado THE (Technische Hogeschool, Eindhoven), de Dijkstra, que se utilizó con fines didácticos (Ver Fig. 3). Se puede pensar también en estos sistemas como si fueran `multicapa'. Multics y Unix caen en esa categoría. [Feld93].

En la estructura anterior se basan prácticamente la mayoría de los sistemas operativos actuales. Otra forma de ver este tipo de sistema es la denominada de anillos concéntricos o "rings" (Ver Fig. 4).

En el sistema de anillos, cada uno tiene una apertura, conocida como puerta o trampa (trap), por donde pueden entrar las llamadas de las capas inferiores. De esta forma, las zonas más internas del sistema operativo o núcleo del sistema estarán más protegidas de accesos indeseados desde las capas más externas. Las capas más internas serán, por tanto, más privilegiadas que las externas. 1.3 Máquina Virtual.Se trata de un tipo de sistemas operativos que presentan una interface a cada proceso, mostrando una máquina que parece idéntica a la máquina real subyacente. Estos sistemas operativos separan dos conceptos que suelen estar unidos en el resto de sistemas: la multiprogramación y la máquina extendida. El objetivo de los sistemas operativos de máquina virtual es el de integrar distintos sistemas operativos dando la sensación de ser varias máquinas diferentes.El núcleo de estos sistemas operativos se denomina monitor virtual y tiene como misión llevar a cabo la multiprogramación, presentando a los niveles superiores tantas máquinas virtuales como se soliciten. Estas máquinas virtuales no son máquinas extendidas, sino una réplica de la máquina real, de manera que en cada una de ellas se pueda ejecutar un sistema operativo diferente, que será el que ofrezca la máquina extendida al usuario (Ver Fig. 5).

1.4 Cliente-servidor ( Microkernel)El tipo más reciente de sistemas operativos es el denominado Cliente-servidor, que puede ser ejecutado en la mayoría de las computadoras, ya sean grandes o pequeñas.Este sistema sirve para toda clase de aplicaciones por tanto, es de propósito general y cumple con las mismas actividades que los sistemas operativos convencionales.El núcleo tiene como misión establecer la comunicación entre los clientes y los servidores. Los procesos pueden ser tanto servidores como clientes. Por ejemplo, un programa de aplicación normal es un cliente que llama al servidor correspondiente para acceder a un archivo o realizar una operación de entrada/salida sobre un dispositivo concreto. A su vez, un proceso cliente puede actuar como servidor para otro." [Alcal92]. Este paradigma ofrece gran flexibilidad en cuanto a los servicios posibles en el sistema final, ya que el núcleo provee solamente funciones muy básicas de memoria, entrada/salida, archivos y procesos, dejando a los servidores proveer la mayoría que el usuario final o programador puede usar. Estos servidores deben tener mecanismos de seguridad y protección que, a su vez, serán filtrados por el núcleo que controla el hardware.2 Sistemas Operativos por ServiciosEsta clasificación es la más comúnmente usada y conocida desde el punto de vista del usuario final. Esta clasificación se comprende fácilmente con el cuadro sinóptico que a continuación se muestra en la Fig. 6.

2.1 MonousuariosLos sistemas operativos monousuarios son aquéllos que soportan a un usuario a la vez, sin importar el número de procesadores que tenga la computadora o el número de procesos o tareas que el usuario pueda ejecutar en un mismo instante de tiempo. Las computadoras personales típicamente se han clasificado en este renglón.2.2 MultiusuariosLos sistemas operativos Multiusuarios son capaces de dar servicio a más de un usuario a la vez, ya sea por medio de varias terminales conectadas a la computadora o por medio de sesiones remotas en una red de comunicaciones. No importa el número de procesadores en la máquina ni el número de procesos que cada usuario puede ejecutar simultáneamente.2.3 MonotareasLos sistemas monotarea son aquellos que sólo permiten una tarea a la vez por usuario. Puede darse el caso de un sistema multiusuario y monotarea, en el cual se admiten varios usuarios al mismo tiempo pero cada uno de ellos puede estar haciendo solo una tarea a la vez.2.4 MultitareasUn sistema operativo multitarea es aquél que le permite al usuario estar realizando varias labores al mismo tiempo. Por ejemplo, puede estar editando el código fuente de un programa durante su depuración mientras compila otro programa, a la vez que está recibiendo correo electrónico en un proceso en background. Es común encontrar en ellos interfaces gráficas orientadas al uso de menús y el ratón, lo cual permite un rápido intercambio entre las tareas para el usuario, mejorando su productividad. 

2.5 UniprocesoUn sistema operativo uniproceso es aquél que es capaz de manejar solamente un procesador de la computadora, de manera que si la computadora tuviese más de uno le sería inútil. El ejemplo más típico de este tipo de sistemas es el DOS y MacOS.2.6 MultiprocesoUn sistema operativo multiproceso se refiere al número de procesadores del sistema, que es más de uno y éste es capaz de usarlos todos para distribuir su carga de trabajo. Generalmente estos sistemas trabajan de dos formas: simétrica o asimétricamente. Cuando se trabaja de manera asimétrica, el sistema operativo selecciona a uno de los procesadores el cual jugará el papel de procesador maestro y servirá como pivote para distribuir la carga a los demás procesadores, que reciben el nombre de esclavos. Cuando se trabaja de manera simétrica, los procesos o partes de ellos (threads) son enviados indistintamente a cualesquira de los procesadores disponibles, teniendo, teóricamente, una mejor distribución y equilibrio en la carga de trabajo bajo este esquema. Se dice que un thread es la parte activa en memoria y corriendo de un proceso, lo cual puede consistir de un área de memoria, un conjunto de registros con valores específicos, la pila y otros valores de contexto. Us aspecto importante a considerar en estos sistemas es la forma de crear aplicaciones para aprovechar los varios procesadores. Existen aplicaciones que fueron hechas para correr en sistemas monoproceso que no toman ninguna ventaja a menos que el sistema operativo o el compilador detecte secciones de código paralelizable, los cuales son ejecutados al mismo tiempo en procesadores diferentes. Por otro lado, el programador puede modificar sus algoritmos y aprovechar por sí mismo esta facilidad, pero esta última opción las más de las veces es costosa en horas hombre y muy tediosa, obligando al programador a ocupar tanto o más tiempo a la paralelización que a elaborar el algoritmo inicial.3. Sistemas Operativos por la Forma de Ofrecer sus ServiciosEsta clasificación también se refiere a una visión externa, que en este caso se refiere a la del usuario, el cómo accesa los servicios. Bajo esta clasificación se pueden detectar dos tipos principales: sistemas operativos de red y sistemas operativos distribuídos.3.1 Sistemas Operativos de RedLos sistemas operativos de red se definen como aquellos que tiene la capacidad de interactuar con sistemas operativos en otras computadoras por medio de un medio de transmisión con el objeto de intercambiar información, transferir archivos, ejecutar comandos remotos y un sin fin de otras actividades. El punto crucial de estos sistemas es que el usuario debe saber la sintaxis de un conjunto de comandos o llamadas al sistema para ejecutar estas operaciones, además de la ubicación de los recursos que desee accesar. Por ejemplo, si un usuario en la computadora hidalgo necesita el archivo matriz.pas que se localiza en el directorio /software/código en la computadora morelos bajo el sistema operativo UNIX, dicho usuario podría copiarlo a través de la red con los comandos siguientes: hidalgo% hidalgo% rcp morelos:/software/codigo/matriz.pas . hidalgo% En este caso, el comando rcp que significa "remote copy" trae el archivo indicado de la computadora morelos y lo coloca en el directorio donde se ejecutó el mencionado comando. Lo importante es hacer ver que el usuario puede accesar y compartir muchos recursos.3.2 Sistemas Operativos DistribuidosLos sistemas operativos distribuidos abarcan los servicios de los de red, logrando integrar recursos (impresoras, unidades de respaldo, memoria, procesos, unidades centrales de proceso) en una sola máquina virtual que el usuario accesa en forma transparente. Es decir, ahora el usuario ya no necesita saber la ubicación de los recursos,

sino que los conoce por nombre y simplementa los usa como si todos ellos fuesen locales a su lugar de trabajo habitual. Todo lo anterior es el marco teórico de lo que se desearía tener como sistema operativo distribuido, pero en la realidad no se ha conseguido crear uno del todo, por la complejidad que suponen: distribuir los procesos en las varias unidades de procesamiento, reintegrar sub-resultados, resolver problemas de concurrencia y paralelismo, recuperarse de fallas de algunos recursos distribuidos y consolidar la protección y seguridad entre los diferentes componentes del sistema y los usuarios. [Tan92]. Los avances tecnológicos en las redes de área local y la creación de microprocesadores de 32 y 64 bits lograron que computadoras mas o menos baratas tuvieran el suficiente poder en forma autónoma para desafiar en cierto grado a los mainframes, y a la vez se dio la posibilidad de intercomunicarlas, sugiriendo la oportunidad de partir procesos muy pesados en cálculo en unidades más pequeñas y distribuirlas en los varios microprocesadores para luego reunir los sub-resultados, creando así una máquina virtual en la red que exceda en poder a un mainframe.El sistema integrador de los microprocesadores que hacer ver a las varias memorias, procesadores, y todos los demás recursos como una sola entidad en forma transparente se le llama sistema operativo distribuido. Las razones para crear o adoptar sistemas distribuidos se dan por dos razones principales: por necesidad ( debido a que los problemas a resolver son inherentemente distribuidos ) o porque se desea tener más confiabilidad y disponibilidad de recursos. En el primer caso tenemos, por ejemplo, el control de los cajeros automáticos en diferentes estados de la república. Ahí no es posible ni eficiente mantener un control centralizado, es más, no existe capacidad de cómputo y de entrada/salida para dar servicio a los millones de operaciones por minuto. En el segundo caso, supóngase que se tienen en una gran empresa varios grupos de trabajo, cada uno necesita almacenar grandes cantidades de información en disco duro con una alta confiabilidad y disponibilidad. La solución puede ser que para cada grupo de trabajo se asigne una partición de disco duro en servidores diferentes, de manera que si uno de los servidores falla, no se deje dar el servicio a todos, sino sólo a unos cuantos y, más aún, se podría tener un sistema con discos en espejo ( mirror ) a través de la red,de manera que si un servidor se cae, el servidor en espejo continúa trabajando y el usuario ni cuenta se da de estas fallas, es decir, obtiene acceso a recursos en forma transparente. 3.2.1 Ventajas de los Sistemas DistribuidosEn general, los sistemas distribuidos (no solamente los sistemas operativos) exhiben algunas ventajas sobre los sistemas centralizados que se describen enseguida.

Economía: El cociente precio/desempeño de la suma del poder de los procesadores separados contra el poder de uno solo centralizado es mejor cuando están distribuídos.

Velocidad: Relacionado con el punto anterior, la velocidad sumada es muy superior. Confiabilidad: Si una sola máquina falla, el sistema total sigue funcionando. Crecimiento: El poder total del sistema puede irse incrementando al añadir pequeños

sistemas, lo cual es mucho más difícil en un sistema centralizado y caro. Distribución: Algunas aplicaciones requieren de por sí una distribución física.

Por otro lado, los sistemas distribuídos también exhiben algunas ventajas sobre sistemas aislados. Estas ventajas son:

Compartir datos: Un sistema distribuído permite compartir datos más fácilmente que los sistemas aislados, que tendrian que duplicarlos en cada nodo para lograrlo.

Compartir dispositivos: Un sistema distribuído permite accesar dispositivos desde cualquier nodo en forma transparente, lo cual es imposible con los sistemas aislados. El sistema distribuído logra un efecto sinergético.

Comunicaciones: La comunicación persona a persona es factible en los sistemas distribuídos, en los sistemas aislados no. _ Flexibilidad: La distribución de las cargas de trabajo es factible en el sistema distribuídos, se puede incrementar el poder de cómputo.

3.2.2 Desventajas de los Sistemas DistribuídosAsí como los sistemas distribuídos exhiben grandes ventajas, también se pueden identificar algunas desventajas, algunas de ellas tan serias que han frenado la producción comercial de sistemas operativos en la actualidad. El problema más importante en la creación de sistemas distribuídos es el software: los problemas de compartición de datos y recursos es tan complejo que los mecanismos de solución generan mucha sobrecarga al sistema haciéndolo ineficiente. El checar, por ejemplo, quiénes tienen acceso a algunos recursos y quiénes no, el aplicar los mecanismos de protección y registro de permisos consume demasiados recursos. En general, las soluciones presentes para estos problemas están aún en pañales.Otros problemas de los sistemas operativos distribuídos surgen debido a la concurrencia y al paralelismo. Tradicionalmente las aplicaiones son creadas para computadoras que ejecutan secuencialmente, de manera que el identificar secciones de código `paralelizable' es un trabajo ardúo, pero necesario para dividir un proceso grande en sub-procesos y enviarlos a diferentes unidades de procesamiento para lograr la distribución. Con la concurrencia se deben implantar mecanismos para evitar las condiciones de competencia, las postergaciones indefinidas, el ocupar un recurso y estar esperando otro, las condiciones de espera circulares y , finalmente, los "abrazos mortales" (deadlocks). Estos problemas de por sí se presentan en los sistemas operativos multiusuarios o multitareas, y su tratamiento en los sistemas distribuídos es aún más complejo, y por lo tanto, necesitará de algoritmos más complejos con la inherente sobrecarga esperada. CaracterísticasAdministración de tareas:Monotarea: Si solamente puede ejecutar un proceso (aparte de los procesos del propio S.O.) en un momento dado. Una vez que empieza a ejecutar un proceso, continuará haciéndolo hasta su finalización o interrupción.Multitarea: Si es capaz de ejecutar varios procesos al mismo tiempo. Este tipo de S.O. normalmente asigna los recursos disponibles (CPU, memoria, periféricos) de forma alternada a los procesos que los solicitan, de manera que el usuario percibe que todos funcionan a la vez, de forma concurrente.Administración de usuarios:Monousuario: Si sólo permite ejecutar los programas de un usuario al mismo tiempo.Multiusuario: Si permite que varios usuarios ejecuten simultáneamente sus programas, accediendo a la vez a los recursos de la computadora. Normalmente estos SS.OO. utilizan métodos de protección de datos, de manera que un programa no pueda usar o cambiar los datos de otro usuario.Manejo de recursos:Centralizado: Si permite utilizar los recursos de una sola computadora.

Distribuido: Si permite utilizar los recursos (memoria, CPU, disco, periféricos... ) de más de una computadora al mismo tiempo.

A. Los sistemas operativos más utilizados en los PC son DOS, OS/2, y Windows, pero hay otros que también se utilizan, como por ejemplo Linux y Unix.

B.Sistemas operativos mas utilizados

Si comparamos Linux con Windows 95/98/XP encontramos las siguientes ventajas e inconvenientes:Precio:Linux es libre, flexible, gratuito, configurable, eficiente, no requiere hardware caro, no obliga a cambiar continuamente la versión del software. Windows es un software no gratuito y poco flexible, ademas de que continuamente cambia la versión de software.Compatibilidad:Linux requiere mas conocimientos de informática, no hay sustituto directo para todas las aplicaciones, algunos dispositivos de última generación no están soportados (cada vez son menos).Windows es un software mucho mas compatible, tiene mucho mayor soporte en cuanto a dispositivos y requiere el mínimo de conocimientos de informática. Usuarios:Linux es un software menos comercial por lo cual es menos utilizado ya que como es gratuito la mayoría de usuarios no le tienen toda la confianza.Windows es un software muy publicitado lo cual lo convierte en un producto muy comercial además de que cuenta con un numero mucho mayor de usuarios alrededor del mundo. Seguridad:Windows no es el único sistema operativo donde podemos encontrar vulnerabilidades. En realidad, cualquier sistema construido por el hombre está potencialmente afectado.Linux no es una excepción, solo que en relación a Windows es mucho menos vulnerable.Bien es cierto que las vulnerabilidades encontradas son en número menores, pero también es verdad que el ímpetu con el que se buscan los agujeros en Windows es mucho mayor, debido a que algunos informáticos utilizan buena parte de su tiempo y se divierten buscando manchas en el expediente de Microsoft.Sin embargo, la desventaja más negativa resulta que Microsoft va "jubilando" sus sistemas operativos con el tiempo. Por ejemplo, con la entrada de 2003 ha calificado de obsoletos a sus sistemas MS-DOS, Windows 3.x, Windows 95 y Windows NT 3.5. Windows ME, con tan sólo unos pocos años de vida, se jubilaron el 31 de diciembre de 2003.A partir de entonces, Microsoft no ofrece más asistencia ni actualizaciones para ellos, lo que puede dejar desprotegidos a miles de usuarios de todo el mundo, que deberán actualizar su sistema operativo para disponer actualizaciones de seguridad.

C.Diferencias entre Windows Y Linux

Unix y Windows parten de paradigmas completamente diferentes para la carga de código en tiempo de ejecución. Antes de intentar construir un módulo con carga dinámica, se debe comprender cómo funciona el sistema final del usuario.En Unix, un fichero objeto compartido (shared object, .so) contiene código que será utilizado por el programa junto con los nombres de las funciones y datos que espera encontrar en el programa. Cuando el fichero se une al programa, se cambian todas las referencias a dichas funciones y datos para que apunten a sus direcciones de memoria reales en el programa. A grandes rasgos, se realiza una operación de enlace.En Windows, un fichero de biblioteca de enlace dinámico, (dynamic-link library, .dll) no tiene referencias pendientes. En lugar de ello, todo acceso a funciones y datos pasa por una tabla de consulta. Por ello, no hay que arreglar el código de la DLL para que haga referencia a la memoria del programa. El programa ya utiliza la tabla de búsquedas, lo que cambia en tiempo de ejecución es la tabla de búsquedas para apuntar a las funciones y datos finales.En Unix, sólo hay un tipo de fichero de biblioteca (.a) que contiene código de varios ficheros objeto (.o). En el paso de enlace para crear un fichero objeto compartido (.so), el enlazador puede encontrarse que desconoce dónde se define un identificador. El enlazador lo buscará en los ficheros objeto y en las bibliotecas. Si lo encuentra, incluirá todo el código del fichero objeto.En Windows, existen dos tipos de biblioteca, una biblioteca estática y una biblioteca de importación (ambas llamadas .lib). Una biblioteca estática es como un fichero .a de Unix: contiene código que se incluirá si es necesario. Una biblioteca de importación se usas sólo para asegurar al enlazador que un identificador concreto es legal y estará presente en el programa cuando se cargue la DLL. Por ello, el enlazador utiliza la información de la biblioteca de importación para construir la tabla de consulta para usar los identificadores no incluidos en la DLL. Cuando se enlaza una aplicación o DLL, puede generarse una biblioteca de importación, que tendrá que usarse para futuras DLLs que dependan de los símbolos de la aplicación o DLL.Supóngase que se están construyendo dos módulos de carga dinámica, B y C, que han de compartir otro bloque de código A. En Unix, no se pasaría A.a al enlazador para B.so y C.so; eso causaría que se incluyera dos veces y tanto B como C tendrían su propio ejemplar. En Windows, al construir A.dll se construiría A.lib. Sí se pasaría A.lib al enlazador tanto en B como en C. A.lib no contiene código, sólo información que se usará en tiempo de ejecución para acceder al código de A.En Windows, usar una biblioteca de importación es análogo a usar "import spam"; proporciona acceso a los nombres de spam, pero no genera una copia aparte. En Unix, enlazar con una biblioteca es más como "from spam import *"; sí genera una copia aparte.

D.Diferencias entre Windows y Unix

Linux Contra Unix

En Los términos de características, Unix y Linux son bastante semejantes. Sin embargo, el mayor la diferencia entre Unix y Linux es que Unix se diseñó específicamente Para el networking. Linux corre perfectamente multa como un sistema personal de Unix y En camareros grandes. Linux sostiene una mucha gran variedad de ferretería que Unix y a causa del modelo Abierto de la Fuente, cualquier conductor con toda seguridad ferretería Puede ser escrito para Linux tan largo como alguien tiene el tiempo a hace así. Muchos las universidades y las compañías comienzan al uso Linux en vez de Unix porque puede proporcionar la funcionalidad de una estación de trabajo en la ferretería de PC En una fracción del costo. Hay otras versiones libres de Unix disponibles Tal como FreeBSD. FreeBSD y Linux son semejantes pero basados en diferente Las metas y por lo tanto diseñó diferentemente. La meta de Linux debía desarrollar un sistema libre de Unix que se podría correr en ambos un nivel personal y en grande Los camareros de la red. FreeBSD buscado sólo a modifica el código existente de BSD Unix. Otra implementación económica de Unix es Minix, un Unix académico Clone sobre que las versiones más temprano de Linux se basaron en. Sin embargo, a pesar de todos los otros sistemas de Unix para se desarrollar y para ser vendidos, pueden ser claramente Visto que cada vez mas usuarios giran hacia Linux a corre sus sistemas.

E. Diferencia entre Linux y Unix

F. Ventajas de Linux

1. Linux es básicamente un duplicado de UNIX, lo que significa que incorpora muchas de las ventajas de este importante sistema operativo.

2. En Linux pueden correr varios procesos a la vez de forma ininterrumpida como un servidor de red al tiempo que un procesador de textos, una animación, copia de archivos o revisar el correo electrónico.

3. Seguridad porque es un sistema operacional diseñado con la idea de Cliente - Servidor con permisos de acceso y ejecución a cada usuario. Esto quiere decir que varios usuarios pueden utilizar una misma maquina al tiempo sin interferir en cada proceso.

4. Linux es software libre, casi gratuito. Linux es popular entre programadores y desarrolladores e implica un espíritu de colaboración.

5. Linux integra una implementación completa de los diferentes protocolos y estándares de red, con los que se puede conectar fácilmente a Internet y acceder a todo tipo de información disponible.

6. Su filosofía y sus programas están dictados por el movimiento ``Open Source'' que ha venido crecido en los últimos años y ha adquirido el suficiente fortaleza para hacer frente a los gigantes de la industria del software.

7. Linux puede ser utilizado como una estación personal pero también como un potente servidor de red.

8. Linux incorpora una gama de sistemas de interfaz gráfica (ventanas) de igual o mejor calidad que otras ofrecidas en muchos paquetes comerciales.

9. Posee el apoyo de miles de programadores a nivel mundial.10. El paquete incluye el código fuente, lo que permite modificarlo de acuerdo a las

necesidades del usuario. 11. Utiliza varios formatos de archivo que son compatibles con casi todos los sistemas

operacionales utilizados en la actualidad.

A.Desventajas de Linux

1. Linux no cuenta con una empresa que lo respalde, por lo que no existe un verdadero soporte como el de otros sistemas operativos.

2. La pendiente de aprendizaje es lenta.3. No es tan fácil de usar como otros sistemas operativos, aunque actualmente algunas

distribuciones están mejorando su facilidad de uso, gracias al entorno de ventanas, sus escritorios y las aplicaciones diseñadas específicamente para él, cada día resulta más sencillo su integración y uso.

4. Documentación y terminología muy técnica.5. Para usuarios corrientes, todavía no es un sistema de escritorio.6. Funciona únicamente con proveedores de hardware que accedieron a la licencia GPL y

en algunas instancias no es compatible con variedad de modelos y marcas.7. Requiere consulta, lectura e investigación en lista, foros o en bibliografía dedicada al

tema.8. La configuración de dispositivos de entrada y salida no es trivial.9. Muy sensible al hardware. 10. Muchas distribuciones e idiomas.11. Hay que leer y entender código.

A.Desventajas de Windows

Las limitaciones más importantes de esta versión en relación con XP Home son las siguientes:

Limitaciones de actualización de Hardware. Resolución máxima de pantalla permitida: 1024 x 768 pixeles. No permite actualizar el sistema (no se puede hacer un upgrade a XP Home o

Profesional) Sólo se pueden abrir 3 programas a la vez con 3 ventanas de cada programa. Por

ejemplo, sólo se permiten 3 conversaciones simultáneas del Messenger. No se pueden compartir recursos (por ejemplo una impresora). No hay posibilidad de conectarse en red. No pueden crearse perfiles de distintos usuarios No permite crear una contraseña de protección del sistema.

A.Principales ventajas

El tour de inicio al Wndows XP Starter es más detallado. Cuenta con varios videos de introducción en castellano para el usuario principiante. Se

puede aprender desde como usar el Mouse hasta saber lo que es un Firewall. Tiene una gran cantidad de tutoriales. Viene con 3 wallpapers del país de destino. El protector de pantalla es la bandera

nacional. Opción de configuración automática para el PC No viene con CD de instalación o de recuperación. El Starter posee una imagen en el

disco rígido de la nueva computadora. Incluye los programas clásicos y habituales de Windows en versiones integras pero

limitadas de acuerdo a las prestaciones anteriormente reseñadas: Paint, Wordpad, Internet Explorer, Outlook Express, Windows Media Player, Windows Messenger 4.7, Service Pack 2.

A. Unix es un sistema operativo de tiempo compartido, controla los recursos de una computadora y los asigna entre los usuarios. Permite a los usuarios correr sus programas. Controla los dispositivos de periféricos conectados a la máquina. Además es un sistema multiusuario, en el que existe la portabilidad para la implementación de distintas computadoras.

Características  Es un sistema operativo de tiempo compartido, controla los recursos de una computadora y los asigna entre los usuarios. Permite a los usuarios correr sus programas. Controla los dispositivos de periféricos conectados a la máquina.  Posee las siguientes características:- Es un sistema operativo multiusuario, con capacidad de simular multiprocesamiento y procesamiento no interactivo.- Está escrito en un lenguaje de alto nivel: C.- Dispone de un lenguaje de control programable llamado SHELL. - Ofrece facilidades para la creación de programas y sistemas y el ambiente adecuado para las tareas de diseños de software.- Emplea manejo dinámico de memoria por intercambio o paginación.- Tiene capacidad de interconexión de procesos.- Permite comunicación entre procesos.- Emplea un sistema jerárquico de archivos, con facilidades de protección de archivos, cuentas y procesos.- Tiene facilidad para redireccionamiento de Entradas/Salidas.- Garantiza un alto grado de portabilidad.El sistema se basa en un Núcleo llamado Kernel, que reside permanentemente en la memoria, y que atiende a todas las llamadas del sistema, administra el acceso a los archivos y el inicio o la suspensión de las tareas de los usuarios.La comunicación con el sistema UNIX se da mediante un programa de control llamado SHELL. Este es un lenguaje de control, un intérprete, y un lenguaje de programación, cuyas características lo hacen sumamente flexible para las tareas de un centro de cómputo.Como lenguaje de programación abarca los siguientes aspectos:- Ofrece las estructuras de control normales: secuenciación, iteración condicional, selección y otras.- Paso de parámetros.- Sustitución textual de variables y Cadenas.- Comunicación bidireccional entre órdenes de shell.- El shell permite modificar en forma dinámica las características con que se ejecutan los programas en UNIX:- Las entradas y salidas pueden ser redireccionadas o redirigidas hacia archivos, procesos y dispositivos;- Es posible interconectar procesos entre sí.Unix es uno de los sistemas operativos más ampliamente usados en computadoras que varían desde las personales hasta las macro. Existen versiones para máquinas uniprocesador hasta multiprocesadores.

B.Unix

Multiusuario.Multitarea.Soporta acceso remoto.Soporte nativo de TCP/IP (Fácil conexión a Internet y otras redes)Contiene xFree86, que es una interfaz gráfica de usuario basada en los estándares de X-Windows, y también es gratuita.Al instalar el sistema operativo, también se tiene la posibilidad de instalar varios programas, tales como: hojas de cálculo, bases de datos, procesadores de texto, varios lenguajes de programación, paquetes de telecomunicaciones y juegos.Cumple los estándares POSIX y de Sistemas Abiertos, esto es que tiene la capacidad de comunicarse con sistemas distintos a él.Existe mucha documentación sobre éste.

C.Ventajas de UnixD.Desventajas de Unix

Carencia de soporte técnico.No ofrece mucha seguridad.Problemas de hardware, no soporta todas las plataformas, y no es compatible con algunas marcas específicas.No existe un control de calidad al momento de elaborar software para Linux, pues muchas veces las aplicaciones se hacen y se liberan sin control alguno.Es poco probable que aplicaciones para DOS y OS/2, se ejecuten correctamente bajo Linux.No hay forma segura de instalarlo sin reparticionar el disco duro. El reparticionar el disco duro, implica borrar toda la información del mismo y después restablecerla.Se requiere experiencia y conocimiento del sistema para administrarlo, pues como es un sistema por línea de comandos, estos poseen muchas opciones y en ocasiones es difícil realizar algunas tareas, que en otros sistemas operativos de red son triviales.