Unidad IV Sistemas Operativos

7/23/2019 Unidad IV Sistemas Operativos

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INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE

CINTALAPA

ING. INFORMATICA

SISTEMAS OPERATIVOS II

DOCENTE:

ING. REYNOL ROQUE FARRERA

UNIDAD IV

PRESENTAN:

JOSE ANGEL ORTIZ SANCHEZ

JOSE FRACISCO CORTES SOLIS

JOSE ANGEL MORALES RAMOS

REY DANIEL CRUZ CAMACHO

OSCAR ROMEO PEREZ AQUINO

5° SEMESTRE GRUPO “H”



CINTALAPA, CHIAPAS A 0 DE DICIEM!RE DEL "0#5

4.1 Configuraciones de memoria compartida distribuida.

COMPUTACIÓN PARA!A

Un computador para"e"o es un con#unto de procesadores capaces de cooperar en "aso"uci$n de un prob"ema. !" prob"ema se di%ide en partes. Cada parte se compone de uncon#unto de instrucciones. as instrucciones de cada parte se e#ecutan simu"t&neamenteen diferentes CPUs. T'cnicas computaciona"es (ue descomponen un prob"ema en sustareas ) pistas (ue pueden ser computadas en diferentes m&(uinas o e"ementos deproceso a" mismo tiempo.

*Por (u' uti"i+ar computaci$n para"e"a,

Reducir e" tiempo de procesamiento

Reso"%er prob"emas de gran en%ergadura.

Pro%eer concurrencia.Uti"i+ar recursos remotos de c$mputo cuando "os "oca"es son escasos.

Reducci$n de costos usando m-"tip"es recursos baratos en "ugar de costosassupercomputadoras.

Amp"iar "os "/mites de memoria para reso"%er prob"emas grandes.

!" ma)or prob"ema de "a computaci$n para"e"a radica en "a comp"e#idad de sincroni+ar unas tareas con otras0 )a sea mediante secciones cr/ticas0 sem&foros o paso demensa#es0 para garanti+ar "a ec"usi$n mutua en "as +onas de" c$digo en "as (ue seanecesario.

a computaci$n para"e"a est& penetrando en todos "os ni%e"es de "a computaci$n0 desdecomputadoras masi%amente para"e"as usados en "as ciencias de "arga esca"acomputaciona"0 2asta ser%idores m-"tip"es procesadores (ue soportan procesamiento detransacciones. os principa"es prob"emas originados en cada uno de "as &reas b&sicas de"a inform&tica 3por e#emp"o0 a"goritmos0 sistemas0 "engua#es0 ar(uitecturas0 etc. se%ue"%en a-n m&s comp"e#os dentro de" conteto de computaci$n para"e"a.



5! CIRCUITO60 7A6A5O6 !N 7U60 ANIO O CON CONMUTA5OR

!isten %arias formas de imp"antar f/sicamente memoria compartida distribuida0 a

continuaci$n0 se describen cada una de e""as.

Memoria basada en circuitos8 !iste una -nica &rea de memoria ) cada micro tiene supropio bus de datos ) direcciones 3en caso de no tener"o se %ue"%e un es(uemacentra"i+ado

MC5 basada en bus8 !n este es(uema "os micros comparten un bus de datos )direcciones por "o (ue es m&s barato de imp"ementar0 se necesita tener una memoriacac2' grande ) sumamente r&pida.

Mu"tiprocesadores tipo bus.

Conei$n entre CPU ) memoria se 2ace a tra%'s de cab"es para"e"os8

9 A"gunos transmiten "as direcciones ) datos (ue e" CPU (uiere "eer o escribir

9 Otros en%/an o reciben datos

9 !" resto para contro"ar "as transferencias.

5ic2a co"ecci$n de cab"es se conoce con e" nombre de bus.

7uses pueden ser parte de" c2ip0 pero en "a ma)or/a de "os sistemas "os buses son

eternos ) son usados para conectar circuitos impresos.

Una forma simp"e de construir mu"tiprocesadores es conectar"os en un bus con m&s de unCPU.

MC5 basada en ani""os8 !s m&s to"erante a fa""os0 no 2a) coordinador centra" ) sepri%i"egia e" uso de "a memoria m&s cercana.

Mu"tiprocesadores basados en ani""o.

!#emp"o Memnet8 un espacio de direcciones se di%ide en una parte pri%ada ) otra

compartida.a parte pri%ada8

9 se di%ide en regiones cada m&(uina cuenta con memoria para su pi"a0 datos ) c$digosno compartidos.

Parte compartida8



9 com-n a todas "as m&(uinas ) se guarda de forma consistente mediante un protoco"ode 2ard:are parecido a "os de bus se di%ide en b"o(ues de ;< b)tes0 3unidadtransferencia

MC5 basada en conmutador8 =arios micros se conectan entre s/ en forma de busformando un grupo0 "os grupos est&n interconectados entre s/ a tra%'s de un conmutador.Cuando se rea"i+a una operaci$n de memoria se intenta rea"i+ar dentro de" grupo0 de "ocontrario pasa a" conmutador para (ue "o redirecciones a otro grupo.

Mu"tiprocesadores con conmutador.

!n ani""o o bus0 e" 2ec2o de a>adir un CPU satura e" anc2o de banda de" bus o ani""o

5os m'todos para so"ucionar e" prob"ema8

1. Reducir "a cantidad de comunicaci$n

<. Incrementar "a capacidad de comunicaci$n

Una forma de reducir "a cantidad de comunicaci$n es e" ocu"tamiento traba#o adiciona" enesta &rea8

9 me#orar protoco"o de ocu"tamiento

9 optimi+ar e" tama>o de" b"o(ue

9 incrementar "a "oca"idad de "as referencias a memoria.

6in embargo0 siempre se (uerr& a>adir m&s CPUs ) no 2abr& m&s anc2o de banda en e"bus.

4.< Mode"os de consistencia.

Un mode"o de consistencia de memoria especifica "as garant/as de consistencia (ue unsistema MC5 rea"i+a sobre "os %a"ores (ue "os procesos "een desde "os ob#etos0 dado (ueen rea"idad acceden sobre una r'p"ica de cada ob#eto ) (ue m-"tip"es procesos puedenactua"i+ar "os ob#etos.

a dup"icidad de "os b"o(ues compartidos aumenta e" rendimiento0 pero produce unprob"ema de consistencia entre "as diferentes copias de "a p&gina en caso de unaescritura.

6i cada escritura es necesario actua"i+ar todas "as copias '" en%i$ de "as paginas por redpro%oca (ue e" tiempo de espera aumente demasiado con%irtiendo e" m'todo enimpracticab"e.



CARACT!RI6TICA6 5! CON6I6T!NCIA

? Mantener consistencia no es a"go simp"e.

? Un simp"e acceso a memoria puede re(uerir un gran n-mero de pa(uetes a ser en%iados.

!6TRICTA0 CA6UA0 6!CU!NCIA0 5!7I0 5! I7!RACION @ 5! !NTRA5A.

CON6I6T!NCIA !6TRICTA8 !" mode"o de consistencia m&s restricti%o es ""amadoconsistencia estricta ) es definido por "a siguiente condici$n cua"(uier "ectura sobre un/tem de dato retorna un %a"or correspondiente con "a m&s reciente escritura sobre .

CON6I6T!NCIA CA6UA8 !s un debi"itamiento de "a consistencia secuencia". 6e 2aceuna diferenciaci$n entre e%entos (ue est&n potencia"mente re"acionados en forma casua") a(ue""os (ue no.

a condici$n a cump"ir para (ue unos datos sean casua"mente consistentes es8

!scrituras (ue est&n potencia"mente re"acionados en forma casua" deben ser %istas por todos "os procesos en e" mismo orden.

!sta secuencia es permitida con un a"macenamiento casua"mente consistente o con una"macenamiento consistente en forma estricta.

a condici$n a cump"ir para (ue unos datos sean causa"mente consistentes es8!scrituras(ue est&n potencia"mente re"acionadas en forma causa" deben ser %istas por todos "os

procesos en e" mismo orden.

!scrituras concurrentes pueden ser %istas en un orden diferente sobre diferentesm&(uinas.

!sta secuencia es permitida con un a"macenamiento causa"mente consistente0 pero nocon un a"macenamiento secuencia"mente consistente o con un a"macenamientoconsistente en forma estricta.



CON6I6T!NCIA 6!CU!NCIA8 a consistencia secuencia" es una forma "igeramentem&s d'bi" de "a consistencia estricta. 6atisface "a siguiente condici$n8

!" resu"tado de una e#ecuci$n es e" mismo si "as operaciones 3"ectura ) escritura de todos"os procesos sobre e" dato fueron e#ecutadas en a"g-n orden secuencia" ) "as operacionesde cada proceso indi%idua" aparecen en esta operaci$n de cada proceso indi%idua"aparecen en esta secuencia en e" orden especificado por su programa

a Un dato a"macenado secuencia"mente consistente.

b Un dato a"macenado (ue no es secuencia"mente consistente.

CON6I6T!NCIA 5B7I8 os accesos a %ariab"es de sincroni+aci$n asociadas con "osdatos a"macenados son secuencia"mente consistentes.

Propiedades8

No se permite operaci$n sobre una %ariab"e de sincroni+aci$n 2asta (ue todas "asescrituras pre%ias de 2a)an comp"etado. No se permiten operaciones de escritura o"ectura sobre /tems de datos 2asta (ue no se 2a)an comp"etado operaciones pre%iassobre %ariab"es de sincroni+aci$n.

CON6I6T!NCIA I7!RACIÓN 3R!!A6!8 !" mode"o de consistencia re"ease0 RC0 sebasa en e" supuesto de (ue "os accesos a %ariab"es compartidas se protegen ensecciones cr/ticas emp"eando primiti%as de sincroni+aci$n0 como por e#emp"o "ocs. !n ta"caso0 todo acceso esta precedido por una operaci$n ad(uiere ) seguido por unaoperaci$n re"ease. !s responsabi"idad de" programador (ue esta propiedad se cump"a entodos "os programas.

Puesto (ue ning-n otro proceso0 ni "oca" ni remoto0 puede acceder a "as %ariab"es (ue 2an

sido modificadas mientras se encuentren protegidas en "a secci$n critica0 "a actua"i+aci$nde cua"(uier modificaci$n puede postergarse 2asta e" momento en (ue se ""e%a a cabo "aoperaci$n re"'ase.

Propagaci$n de Actua"i+aciones ba#o RC ) RC de c$digo sin proteger. !n consecuencia0obtu%o un %a"or inconsistente para "a %ariab"e "e/da.



4.; MC5 en base de p&ginas.

Cada CPU cuenta con su propia memoria ) no pueden referenciar memoria remotadirectamente.

Cuando direcci$n CPU se encuentra en una p&gina (ue reside en una m&(uina remota8

6e notifica a" sistema operati%o

6istema so"icita dic2a p&gina con un mensa#e.

Tanto ubicaci$n como acceso son rea"i+ados a ni%e" soft:are.

!#emp"os8 I=@ ) Mirage

!" es(uema de MC5 propone un espacio de direcciones de memoria %irtua" (ue integre "amemoria de todas "as computadoras de" sistema0 ) su uso mediante paginaci$n. asp&ginas (uedan restringidas a estar necesariamente en un -nico ordenador. Cuando unprograma intenta acceder a una posici$n %irtua" de memoria0 se comprueba si esa p&ginase encuentra de forma "oca". 6i no se encuentra0 se pro%oca un fa""o de p&gina0 ) e"sistema operati%o so"icita "a p&gina a" resto de computadoras.

!" sistema funciona de forma an&"oga a" sistema de memoria %irtua" tradiciona"0 pero eneste caso "os fa""os de p&gina se propagan a" resto de ordenadores0 2asta (ue "a petici$n""ega a" ordenador (ue tiene "a p&gina %irtua" so"icitada en su memoria "oca". A primera%ista este sistema parece m&s eficiente (ue e" acceso a "a memoria %irtua" en disco0 peroen "a rea"idad 2a mostrado ser un sistema demasiado "ento en ciertas ap"icaciones0 )a(ue pro%oca un tr&fico de p&ginas ecesi%o.

Una me#ora dirigida a me#orar e" rendimiento sugiere di%idir e" espacio de direcciones enuna +ona "oca" ) pri%ada ) una +ona de memoria compartida0 (ue se usar& -nicamentepor procesos (ue necesiten compartir datos. !sta abstracci$n se acerca a "a idea de

programaci$n mediante "a dec"araci$n ep"/cita de datos p-b"icos ) pri%ados0 ) minimi+a e"en%/o de informaci$n0 )a (ue s$"o se en%iar&n "os datos (ue rea"mente %a)an acompartirse.



5I6!DO R!PICA ERANUARI5A5 CON6I6T!NCIA

Fa) dos ra+ones principa"es para "a rep"icaci$n de datos8

Confiabi"idad

Continuidad de traba#o ante ca/da de "a r'p"ica0 ma)or cantidad de copias me#or protecci$n contra "a corrupci$n de datos.

Rendimiento

!" 65 esca"a en n-mero

!sca"a en &rea geogr&fica 3disminu)e e" tiempo de acceso a" dato Consu"ta simu"t&neade "os mismos datos.

ERANUARI5A5.

6e refiere a "a especificidad a "a (ue se define un ni%e" de deta""e en una tab"a0 es decir0 si2ab"amos de una #erar(u/a "a granu"aridad empie+a por "a parte m&s a"ta de "a #erar(u/a0

siendo "a granu"aridad m/nima0 e" ni%e" m&s ba#o.MO5!O6 5! CON6I6T!NCIA.

!s esencia"mente un contrato entre procesos ) e" a"macenamiento de datos.

!s decir8 si "os procesos acuerdan obedecer ciertas reg"as0 e" a"macenamiento prometetraba#ar correctamente.

Norma"mente un proceso (ue rea"i+a una operaci$n de "ectura espera (ue esa operaci$nde%ue"%a un %a"or (ue ref"e#e e" resu"tado de "a -"tima operaci$n de escritura sobre e" dato.

os mode"os de consistencia se presentan di%ididos en dos con#untos8Mode"os de consistencia centrados en "os datos.

Mode"os de consistencia centrados en e" c"iente.



4.4 MC5 en base a %ariab"e.

Munin8

Consistencia de "iberaci$n.

Protoco"os m-"tip"es.

5irectorios.

6incroni+aci$n.

Mid:a)8

Consistencia de entrada.

Imp"ementaci$n.

a compartici$n fa"sa se produce cuando dos procesos se pe"ean e" acceso a "a mismap&gina de memoria0 )a (ue contiene %ariab"es (ue re(uieren "os dos0 pero estas no son"as mismas. !sto pasa por un ma" dise>o de" tama>o de "as p&ginas ) por "a poca re"aci$neistente entre %ariab"es de "a misma p&gina.

!n "os MC5 basados en %ariab"es se busca e%itar "a compartici$n fa"sa e#ecutando unprograma en cada CPU (ue se comunica con una centra"0 "a (ue "e pro%ee de %ariab"escompartidas0 administrando este cua"(uier tipo de %ariab"e0 poniendo %ariab"es grandes en%arias p&ginas o en "a misma p&gina muc2as %ariab"es de" mismo tipo0 en este protoco"oes mu) importante dec"arar "as %ariab"es compartidas.

!n "os MC5 basados en ob#etos se busca e" acceso a datos por medio de "aencapsu"aci$n de "a informaci$n. @ repartida a tra%'s de "a red0 estos ob#etos ser&ndefinidos por e" Programador ) "as CPUs cambiar&n "os estados seg-n procedan con "osaccesos.

MC5 7A6A5A !N =ARIA7!6 COMPARTI5A6

!" prob"ema de" fa"se s2aring puede e"iminarse si se uti"i+a una granu"aridad m&s tan fintan fina0 como "as entidades (ue usua"mente se comparten en "os programas para"e"os8

as %ariab"es. 5e ser as/0 e" prob"ema a2ora consiste en c$mo mantener registro de "as%ariab"es rep"icadas. Adem&s0 es probab"e (ue sea m&s con%eniente uti"i+ar una po"/tica



de actua"i+aci$n ) no de in%a"idaci$n0 puesto (ue en "a imp"ementaci$n debe ser posib"eidentificar escrituras a %ariab"es indi%idua"es.

4.G MC5 en base a ob#etos.

Nace como respuesta a "a creciente popu"ari+aci$n de "os "engua#es orientados por ob#etos.

os datos se organi+an ) son transportados en unidades de ob#etos0 no unidades dep&ginas.

!s un mode"o de programaci$n de 56M de a"to ni%e".

Una a"ternati%a a" uso de p&ginas es tomar e" ob#eto como base de "a transferencia dememoria. Aun(ue e" contro" de "a memoria resu"ta m&s comp"e#o0 e" resu"tado es a" mismotiempo modu"ar ) f"eib"e0 ) "a sincroni+aci$n ) e" acceso se pueden integrar "impiamente.Otra de "as restricciones de este mode"o es (ue todos "os accesos a "os ob#etoscompartidos 2an de rea"i+arse mediante ""amadas a "os m'todos de "os ob#etos0 con "o(ue no se admiten programas no modu"ares ) se consideran incompatib"es.

Un e#emp"o de un sistema de MC5 (ue uti"i+a una granu"aridad a ni%e" de %ariab"ecompartida es Munin0 una de "as primeras imp"ementaciones de MC5. Munin permite "aubicaci$n de %ariab"es indi%idua"es en p&ginas diferentes0 de modo (ue se pueda uti"i+ar

e" 2ard:are de paginaci$n para identificar "os accesos a "as %ariab"es compartidas.

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