Desarrollo de sistemas distribuidos

UNIDAD TEMÁTICA IISincronización y Coordinación

Relojes físicos

Las computadoras utilizan circuitos electrónicos para dar seguimiento al tiempo

Cronómetro es una mejor palabra (temporizador) En realidad no son relojes Es un cristal de cuarzo mecanizado con precisión

Existen dos registros asociados con cada cristal Un contador Un mantenedor

Cada oscilación del cristal disminuye el contador en uno Cuando el contador llega a cero se genera una interrupción El contador se reinicia a partir del registro de mantenedor A cada interrupción se le conoce como marca de reloj

Relojes físicos

Cuando un sistema se inicia se solicita al usuario la fecha y la hora Se respalda la ROM CMOS

En cada marca del reloj el procedimiento de servicio de interrupción agrega uno a la hora almacenada en memoria

Relojes físicos

Con una sola computadora y un solo reloj no importa mucho si este reloj está desfasado por una pequeña cantidad

Con varias CPU y cada una con su propio reloj Imposible garantizar que los cristales de las

diferentes computadoras funcionen exactamente con la misma frecuencia

Los relojes (software) se salen gradualmente de sincronía

Distorsión de reloj

Relojes físicos

¿Cómo se mide en realidad el tiempo?

Relojes mecánicos en el siglo XVII -> el tiempo se ha medido astronómicamente -> día solar

El segundo solar se define exactamente como 1/86400 de un día solar

Relojes físicos

En la década de 1940 se estableció que el periodo de rotación de la Tierra no es constante Fricción de las mareas Resistencia atmosférica Variaciones de corta duración a lo largo del día

probablemente ocasionadas por la gran turbulencia de la lava del centro de la Tierra

Se calculó la duración del día midiendo muchos días y tomando el promedio antes de dividirlo entre 86400 -> segundo medio solar

Relojes físicos

En 1948 se crea el reloj atómico Conteo de las transiciones del átomo de cesio

133 El segundo atómico se define como el tiempo

que necesita el átomo de cesio 133 para efectuar exactamente 9192631770 transiciones

Diversos laboratorios del mundo tienen relojes de cesio 133 Bureau International de l’Heure (BIH) de París Promedio -> Tiempo Atómico Internacional (TAI) 12:00 a.m. del 1 de enero de 1958

Relojes físicos

86400 segundos TAI son ahora aproximadamente 3 ms menos que un día medio solar

El BIH resuelve el problema introduciendo segundos vacíos siempre que la discrepancia entre el TAI y el tiempo solar alcanza los 800 ms

Relojes físicos

Esta corrección da lugar a un sistema de tiempo basado en segundos TAI constantes pero que permanecen en fase con el movimiento aparente del Sol

Tiempo Universal Coordinado (UTC) Las empresas de energía eléctrica sincronizan el

tiempo de sus relojes de 60 o 50 Hz con el UTC Cuando el BIH anuncia un segundo vacío la frecuencia

se eleva a 61 o 51 Hz Un sistema operativo▪ Software especial para contar los segundos vacíos conforme

sean anunciados▪ Usar la línea de energía

Relojes físicos

Para proporcionar el UTC a la gente que necesita el tiempo exacto National Institute of Standard Time (NIST) Estaciones de radio de onda corta▪ WWV ▪ Fort Collins, Colorado▪ Emite un pulso corto al inicio de cada segundo

UTC +/-1 ms En Inglaterra▪ La estación MSF▪ Rugby, Warwickshire

Relojes físicos

Satélites El Geostationary Environment

Operational Satellite Precisión UTC de 0.5 ms

Se requiere un conocimiento preciso de la posición relativa del emisor y del receptor Compensar el retraso en la propagación

de la señal

Sistema de posicionamiento global

Sistema distribuido altamente específico y dedicado llamado GPS

Basado en un satélite puesto en órbita en 1978

Aplicaciones Militares Civiles: principalmente en la navegación Teléfonos GPS: posición

Sistema de posicionamiento global

29 satélites que circulan cada uno en una órbita situada a una altura aproximada de 20000 km

Cada satélite Cuatro relojes atómicos Calibrados en la Tierra Transmite su posición de manera continua

Para localizar el receptor Sólo tres satélites

Exposición

1. Investigue al menos tres fuentes de retraso que pueden introducirse entre transmisores WWV del tiempo y los procesadores de un sistema distribuido configurando sus relojes internos.

2. Considere el comportamiento de dos máquinas de un sistema distribuido. Ambas tienen relojes que se supone deben de hacer marcas 1000 veces por milisegundo. Una máquina si lo hace, pero la otra hace marcas cada 990 veces por milisegundo. Si las actualizaciones llegan una vez por minuto ¿Cuál es el máximo desajuste de reloj que ocurrirá?

3. Proporcione ejemplos de aplicaciones distribuidas que pueden utilizar la información GPS.