PDF de programación - Sistemas distribuidos

Francisco de Asís López Fuentes

Sistemas distribuidos

Esta investigación fue dictaminada por pares académicos

Clasificación Dewey: 004.36 L67
Clasificación LC: QA76.9.D5 L67
López Fuentes, Francisco de Asís
Sistemas distribuidos / Francisco de Asís López Fuentes. -- México : UAM, Unidad Cuajimalpa, c2015.
200 p. : il., diagramas, col. ; 24 cm. (Una década de la Unidad Cuajimalpa de la Universidad Autónoma Metropolitana)
ISBN de la Colección Una Década: 978-607-28-0452-4
ISBN de este libro: 978-607-28-0476-0
1. Procesamiento electrónico de datos – Procesos distribuidos – Libros de texto 2. Programación de computadoras – Libros de
texto 3. Red de computadoras – Libros de texto 4. Universidad Autónoma Metropolitana – Unidad Cuajimalpa – Planes de estudio

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITANA

Dr. Salvador Vega y León

Rector General

M. en C. Q. Norberto Manjarrez Álvarez

Secretario General

Dr. Eduardo Abel Peñalosa Castro
Rector de la Unidad Cuajimalpa

Dra. Caridad García Hernández

Secretaria de la Unidad

D.R. © 2015 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITANA

Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Cuajimalpa

.Avenida Vasco de Quiroga 4871,

Col. Santa Fe Cuajimalpa. Delegación Cuajimalpa de Morelos,

C.P. 05348, México D.F. ( Tel.: 5814 6500)

www.cua.uam.mx

ISBN de la ColeCCión Una déCada: 978-607-28-0452-4

iSBn de eSte liBro: 978-607-28-0476-0

Diseño de portada: Ricardo López Gómez.

Formación y edición: Juan Carlos Rosas Ramírez.

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CONTENIDO

Prefacio

Objetivos

Capítulo 1. Introducción a los sistemas distribuidos

1.1 Introducción
1.2 Ventajas y desventajas de los sistemas distribuidos

1.2.1 Ventajas de los sistemas distribuidos
con respecto a los sistemas centralizados
1.2.2 Ventajas de los sistemas distribuidos
con respecto a las computadoras aisladas
1.2.3 Desventajas de los sistemas distribuidos

1.3 Formas distintas de organizar n computadoras
1.4 Aspectos del diseño de sistemas distribuidos
1.5 Taxonomía de los sistemas distribuidos
Ejercicios
Actividad integradora

Capítulo 2. Redes de computadoras

2.1 Introducción
2.2 Principales componentes de una red de cómputo
2.3 Modo de operación y conmutación
2.4 Tipos de redes
2.5 Topología de redes
2.6 Modelo OSI
2.7 Norma IEEE-802
2.8 Protocolos y paquetes

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2.8.1 Protocolos
2.8.2 Paquetes
2.8.3 Redes de banda ancha
2.8.4 Redes inalámbricas

Ejercicios
Actividad integradora

Capítulo 3: Modelos de arquitecturas

3.1 Introducción
3.2 Modelo cliente - servidor
3.3 Proxy
3.4 Peer-to-Peer
3.5 Applets
3.6 Clúster
3.7 Grid
3.8 Arquitectura de capas
3.9 Middleware
3.10 CORBA
Ejercicios
Actividad integradora

Capítulo 4. Procesos y comunicación

4.1 Introducción
4.2 Hilos
4.3 Cliente
4.4 Servidores
4.5 Comunicación entre procesos

4.5.1 Modelo cliente - servidor (C-S)
4.5.2 Llamada de procedimiento remoto (RPC)
4.5.3 Comunicación en grupo

4.6 Interfaz de programación de aplicaciones (API)

4.6.1 La interfaz de socket
4.6.2 Funciones de la API de sockets
4.6.3 Ejemplo de cliente servidor usando socket
Ejercicios
Actividad integradora

Capítulo 5. Sincronización

5.1 Introducción

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5.2 Sincronización de relojes
5.3 Algoritmos para la sincronización de relojes

5.3.1 El Algoritmo de Lamport
5.3.2 El algoritmo de Christian
5.3.3 El algoritmo de Berkeley

5.4 Exclusión mutua

5.4.1 Algoritmo de servidor centralizado
5.4.2 Algoritmo de Ricart y Agrawala
5.4.3 Algoritmo de anillo de token

5.5 Algoritmos de elección

5.5.1 El algoritmo del Grandulón
5.5.2 Algoritmo de anillo
5.6 Algoritmos de consenso

5.6.1 Problema de los generales bizantinos

Ejercicios
Actividad integradora

Capítulo 6. Transacciones distribuidas

6.1 Introducción
6.2 Modelo de transacciones
6.3 Problemas debido a la concurrencia de transacciones
6.4 Recuperación de transacciones
6.5 Transacciones anidadas y distribuidas

6.5.1 Transacciones anidadas
6.5.2 Transacciones distribuidas

6.6 Implantación de sistemas distribuidos
6.7 Transacciones con replicación
6.8 Problema del “deadlock” en los sistemas distribuidos
6.9 Servicios web
Ejercicios
Actividad integradora

Capítulo 7. Sistemas operativos distribuidos

7.1 Introducción
7.2 Núcleo y servidores
7.3 Nombramiento y protección de recursos

7.3.1 Nombrado de recursos
7.3.2 Protección de recursos

7.4 Casos de sistemas operativos distribuidos

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7.4.1 Mach
7.4.2 Chorus
7.4.3 DCE

Ejercicios
Actividad integradora

Capítulo 8. Sistemas de archivos distribuidos

8.1. Introducción
8.2 Servicios de archivos
8.3. Servicio de archivos planos
8.4 Servicio de directorio
8.5 Módulo cliente
8.6 Sistemas NFS y AFS

8.6.1 Sistema NFS (Network File Systems)
8.6.2 Sistema AFS (Andrew File Systems)

8.7 Memoria compartida distribuida

8.7.1 Generalidades
8.7.2 Consistencia en la DSM
8.7.3 DSM basada en paginación

Ejercicios
Actividad integradora

Capítulo 9. Replicación, consistencia y tolerancia a fallas

9.1. Introducción
9.2 Replicación

9.2.1 Beneficios de usar replicación en los sistemas distribuidos
9.2.2 Requisitos para realizar la replicación
9.2.3 Modelo general de gestión de réplica
9.2.4 Servicios de tolerancia a fallas basados en replicación

9.3 Consistencia

9.3.1 Tipos de inconsistencias
9.3.2 Modelos de consistencia

9.4. Tolerancia a fallas

9.4.1 Origen de una falla
9.4.2 Clasificación de fallas
9.4.3 Fallas en los procesos distribuidos
9.4.4 Redundancia

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Actividad integradora

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Capítulo 10. Seguridad

10.1 Introducción
10.2 Ataques a la seguridad
10.3 Servicios de seguridad
10.4 Mecanismos de seguridad
10.5 Sistemas criptográficos

10.5.1 Requisitos para la criptografía de llave pública

10.6 Autenticación
10.6.1 Kerberos

Ejercicios
Actividad integradora

Capítulo 11. Multimedia distribuida

11.1. Introducción
11.2 Estándares de codificación de video

11.2.1 Estándar H.264/AVC
11.2.2 Codificación de video escalable (SVC)

11.3 Infraestructuras para flujos de video

11.3.1 Multicast IP
11.3.2 Red de distribución de contenidos
11.3.3 Multicast de capa de aplicación

11.4 Sistemas de flujos de video basados en redes P2P

11.4.1 Topología de flujo de video P2P basado en árbol
11.4.2 Topología de flujo de video P2P basado en bosque
11.4.3 Topología de flujo de video P2P basado en malla

Ejercicios
Actividad integradora

Capítulo 12. Cómputo en la nube

12.1 Introducción
12.2 Abstracción y virtualización
12.3 Modelos de cómputo en la nube
12.4 Tipos de servicios del cómputo en la nube
12.5 Tipos de cómputo en la nube
12.6 Características del cómputo en la nube
12.7 Ventajas del cómputo en la nube
12.8 Retos del cómputo en la nube
12.9 Cómputo en la nube soportado
por redes Peer-to-Peer (P2P)

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Actividad integradora

Glosario

Referencias

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Prefacio

El objetivo de estas notas es apoyar la UEA (Unidad de Enseñanza-Aprendi-
zaje) de Sistemas distribuidos de la Licenciatura en Tecnologías y Sistemas
de Información de la Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Cua-
jimalpa. Generalmente, esta UEA se imparte a alumnos que previamente
aprendieron y pusieron en práctica diferentes conocimientos relacionados
con la programación, los sistemas operativos y las redes de comunicación.
Además, algunos alumnos también poseen conocimientos relacionados con
la tecnología web y las bases de datos. Con estos conocimientos, los estu-
diantes pueden desarrollar habilidades para implementar diferentes siste-
mas de información pero también han detectado la necesidad de imple-
mentar sistemas de información que ofrezcan y usen servicios distribuidos
en diferentes sitios.

Actualmente las tecnologías de la información y comunicación (TIC) son
esenciales para mejorar la gestión tradicional en las organizaciones. En este
contexto, el cómputo distribuido juega un rol importante en el diseño de los
sistemas de información y comunicación. La gestión de actividades distribui-
das en las organizaciones permite diseñar sistemas de información globales
correctamente alineadas con las necesidades del negocio, con el objetivo
de maximizar el potencial y la continuidad del servicio que prestan los siste-
mas de información. Los sistemas distribuidos es un área muy amplia, pues
abarca desde conceptos fundamentales de redes de comunicación hasta te-
mas tan emergentes como el cómputo en la nube o multimedia distribuida
en red, pasando por los temas clásicos de sincronización, comunicación de
procesos distribuidos y exclusión mutua.

Es importante que el futuro egresado en Tecnologías y Sistemas de la
Información conozca la importancia de los sistemas distribuidos, así como
los algoritmos y técnicas para implementar de manera aprop