PDF de programación - Arquitectura de aplicaciones web

Arquitectura de
aplicaciones web


Xavier Vilajosana Guillén
Leandro Navarro Moldes

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Arquitectura de aplicaciones web

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Índice

Arquitectura de aplicaciones web


Introducción...............................................................................................

Objetivos.......................................................................................................

1. Características de la demanda de páginas web.........................

2. Organización de las aplicaciones en servidores web................
El servidor web ............................................................................
2.1.
2.2. Organización del servidor web ...................................................
2.3. Organización de las aplicaciones web ........................................


3. Servidores proxy-cache web.............................................................

4. Contenidos distribuidos...................................................................
4.1. Redes de distribución de contenidos ..........................................


5. Computación orientada a servicios..............................................
SOA en detalle .............................................................................
5.1.
5.2. Grid computing...............................................................................
5.3. Cloud computing............................................................................


Resumen.......................................................................................................

Bibliografía.................................................................................................

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Introducción

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Arquitectura de aplicaciones web

En este módulo didáctico se hablará de las maneras de organizar aplicaciones
web y de cómo hacer que puedan funcionar a pesar de estar sujetas al com-
portamiento caótico e imprevisible de Internet.

Primero se caracteriza la demanda de estos servicios y cómo medirla en una
situación real. Después se describen las formas de organizar las aplicaciones en
servidores web y también se profundiza en su funcionamiento. Seguidamente
se presentan formas distribuidas de servicio: servidores intermediarios proxy-
cache, redes de distribución de contenidos que no dejan de ser extensiones o
servicios que facilitan las tareas de los servidores de aplicaciones y que permi-
ten un funcionamiento más óptimo de Internet. Finalmente se presentan las
aplicaciones orientadas a servicios y computación bajo demanda que a día de
hoy están cambiando el funcionamiento global de Internet.

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Objetivos

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Arquitectura de aplicaciones web

Las competencias que se alcanzarán fruto del trabajo de este módulo didáctico
son las siguientes:

1. Conocer las características de la demanda que tiene que satisfacer un ser-

vidor web.

2. Conocer las diversas maneras de organizar una aplicación web y los mo-

delos que existen, según varios criterios.

3. Conocer las características y el funcionamiento de cada modelo.

4. Poder elegir la mejor opción en cada situación y valorar las implicaciones

del montaje que hay que hacer.

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1. Características de la demanda de páginas web

El tráfico de web es el responsable de un buen porcentaje del tráfico de Inter-
net. Esta tendencia ha ido creciendo gradualmente desde que apareció la web
(protocolo HTTP), y hoy día el tráfico HTTP predomina respecto del resto de
los protocolos, y hay una gran población de usuarios “navegantes” que pue-
den generar una cantidad inmensa de peticiones si el contenido es interesan-
te. La organización de un servicio web conectado a Internet requiere tener en
cuenta las características de la demanda que pueda tener que atender.

Figura 1

Arrecifes de coral y tráfico
en Internet

La organización CAIDA se de-
dica al análisis del tráfico en In-
ternet y ha desarrollado una
herramienta denominada Coral
Reef que toma trazas del tráfi-
co de un enlace. Con ésta, en
1998 hicieron un estudio de
tráfico por protocolos en el nú-
cleo de la red del proveedor
MCI. El artículo que lo describe
se presentó en la conferencia
Inet 98, y se titulaba “The na-
ture of the beast: recent traf-
fic measurements from an In-
ternet backbone”. Las gráficas
adjuntas se han obtenido de
estas medidas.

La cronología de Internet

Un calendario de los eventos
relacionados con Internet des-
de 1957 hasta hoy lo podéis
ver en la dirección siguiente:
Hobbes’ Internet Timeline 10.1

Volumen de tráfico en escala logarítmica de flujos, paquetes y bytes intercambiados durante
veinticuatro horas en un enlace del núcleo de la red de MCI/Worlcom (1998), organizado por el
protocolo.

Figura 2

Porcentaje de tráfico en bytes de cada protocolo respecto al total medido. Puede apreciarse mejor que en la figura 1,
en escala logarítimica, que el porcentaje de tráfico web domina el resto (73% del total).

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Por otro lado, la web (HTTP) es un servicio muy reclamado por todo tipo de
organizaciones para publicar información, como puede verse en la tendencia
de crecimiento del número de servidores web en Internet, que ha sido expo-
nencial, tal y como muestra la figura 3.

Figura 3

a. Crecimiento del número de sitios web durante los últimos años.
b. Crecimiento del número de lugares web durante los últimos años en escala logarítmica. Podemos ver la tendencia asintótica.
Hobbes’ Internet Timeline Copyright © 2010 Robert H. Zakon

La figura 4 nos muestra el crecimiento en la creación de nuevos dominios que
también sigue una tendencia exponencial fruto de la adopción de la web como
principal media de distribución de la información.

Figura 4

Crecimiento del número de dominios registrados en los últimos años.
Hobbes’ Internet Timeline Copyright © 2010 Robert H. Zakon

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Para completar este análisis de las tendencias a la Red, las figuras 5.a y 5.b nos
muestran por un lado el incremento exponencial del número de huéspedes
que acceden a la Red y por otra, el auge de las redes sociales como Facebook
con un incremento muy elevado del número de usuarios en muy poco tiempo.

Figura 5

a. Crecimiento del número de huéspedes que acceden a la Red en los últimos años.
b. Crecimiento del número de usuarios de la red social Facebook.

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La popularidad de los servidores web también es muy variable. Un mismo
sitio web puede recibir muy pocas visitas durante mucho tiempo y, de repente,
recibir más peticiones de las que puede servir: es un tráfico a ráfagas.

Figura 6

Evolución del tráfico entrante y saliente de un sitio web típico durante una semana. Podéis observar la gran variación horaria y
la reducción de tráfico durante el fin de semana.

Un servidor puede recibir aludes repentinos de tráfico. Por ejemplo, por las
estadísticas del siguiente servidor web sabemos que, después de que se anun-
ciara en la página de noticias salshdot.org, experimentó un exceso de visitas
tan elevado que el servidor se bloqueó.

Figura 7

Flash crowd

Un cuento de ciencia ficción
de varias Larry Niven (1973)
predijo que una consecuencia
de un mecanismo de teletrans-
porte barato sería que gran-
des multitudes se materializa-
rían instantáneamente en los
lugares con noticias interesan-
tes. Treinta años después, el
término se usa en Internet pa-
ra describir los picos de tráfico
web cuando un determinado
sitio se hace popular de repen-
te y se visita de manera masi-
va. También se conoce como
efecto “slashdot” o efecto “/.”,
que se da cuando un sitio web
resulta inaccesible a causa de
las numerosas visitas que reci-
be cuando aparece en un ar-
tículo del sitio web de noticias
slashdot.org (en castellano,
barrapunto.com

Peticiones web por hora, servidas por http://linuxcounter.net durante tres días. Puede verse que mientras que el número
habitual de operaciones (peticiones web) estaba por debajo de 500, subió rápidamente a unas 2.500, lo cual provocó el fallo
del sistema. Después de reconfigurarlo, estuvo soportando durante unas doce horas en torno a 3.000 peticiones/hora para
bajar posteriormente a valores normales. La historia completa está en la página The Linux Counter Slashdot Experience

Un servidor web puede tener miles de documentos y, sin embargo, recibir la
mayoría de las peticiones por un único documento. En muchos casos, la po-
pularidad relativa entre distintos sitios web o entre diferentes páginas de un
cierto sitio se rige por la ley de Zipf (George Kingsley Zipf, 1902-1950).

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Ley de Zipf

La frecuencia de ocurrencia de un evento concreto (P) como función
del rango (i) cuando el rango estás determinado por la frecuencia de
ocurrencia es una función potencial Pi ~ 1/ia, con el exponente a cercano
a la unidad.

El ejemplo más famoso es la frecuencia de palabras en inglés. En 423 artículos
de la revista Time (245.412 palabras), the es la que más aparece (15.861), of está
en segundo lugar (7.239 veces), to en tercer lugar (6.331 veces), y con el resto
forman una ley potencial con un exponente cercano a 1.

Una distribución de popularidad Zipf forma una línea recta cuando se dibuja
en una gráfica con dos ejes en escala logarítmica, que resulta más fácil de ver y
comparar que la gráfica en escala lineal, tal y como puede verse en la figura 8.

Figura 8

Una distr