metodo de distribucion de carga

8/19/2019 Metodo de Distribucion de Carga

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Procesador


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Procesador

Son todos o todas las actividades o programas compilados que se eguardados en una memoria.


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MODELOS DEPROCESADORES

En un sistema distribuido con varios procesadores unfundamental en el diseño es como se utiliza a los procque se pueden organizar de varias formas:

· De estación de trabao

· De pila de procesadores

· !"brido


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DE ESTACIÓN DE TRABAJO Este sistema consta de computadoras dispersas conectadasmediante una red de #rea local puede contar o no con disco duuna de ellas$ los usuarios tienen una cantidad %a de poder de comalto grado de autonom"a para asignar sus recursos locales.

'a idea consiste en ordenar realmente la eecución de prestaciones de trabao inactivas.


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'os usuarios tienen: ( )na cantidad %a de poder de cómputo e*clusiva.

( )n alto grado de autonom"a para asignar los recursos de su estrabao.


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)so de los discos en las estaciones de trabao:

( Sin disco:

+ ,ao costo$ f#cil mantenimiento del -ardare & del softare$ simetr"a/e*ibilidad.

+ 0ran uso de la red$ los servidores de arc-ivos se pueden convertir enbotella.

( Disco para paginación & arc-ivos de tipo borrador:

+ 1educe la carga de la red respecto del caso anterior.

+ 2lto costo debido al gran n3mero de discos necesarios.

( Disco para paginación$ arc-ivos de tipo borrador & arc-ivos binarios4eecutables5:

+ 1educe a3n m#s la carga sobre la red.

+ 2lto costo & compleidad adicional para actualizar los binarios.


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( Disco para paginación$ borrador$ binarios & ocultamiento de a+ 1educe a3n m#s la carga de red & de los servidores de arc-ivo

+ 2lto costo.

+ Problemas de consistencia del cac-6.

( Sistema local de arc-ivos completo:

+ Escasa carga en la red.

+ Elimina la necesidad de los servidores de arc-ivos.

+ P6rdida de transparencia.


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MODELO DE PILA DEPROCESADORES

Este m6todo consiste en construir una pila de procesadores$ repleen un cuarto de maquinas$ los cuales se pueden asignar de manera los usuarios seg3n la demanda.

2 cada usuario se le da una terminal gr#%ca de alta rendimientoterminales 8$ incluso se pueden utilizar terminales 2S799.

entaas

· Precio · Elimina la asociación entre el n3mero de usuarios & el de esttrabao.

· ;acilita el crecimiento por incrementos


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7ontinuación<

De -ec-o se convierte el poder de cómputo en =estaciones inactivas>$ a las que se puede tener acceso de manera din#mice*iste el concepto de propiedad.

'a motivación para la idea de la pila de procesadores proviene paso mas adelante en la idea de las estaciones de trabao sin disco

El principal argumento para la centralización del poder de cómputode procesadores proviene de la teor"a de colas.


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2un as"$ el modelo de pila de procesadores es una forma m#sobtener poder de cómputo adicional que la b3squeda de inactivas. ?ing3n procesador pertenece a alguien$ no -a& m#quina-a& peligro de que el poseedor regrese.

Seleccionar pila de procesadores o estaciones de trabao inacdepender del trabao que se desarrolle.


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MODELO DEPROCESADOR HÍBRIDO

Se puede establecer una mediación al proporcionar a cada u=estación de trabao> personal & adem#s tener una pila de pro2unque esta solución es m#s cara.

Sistema en Red

Sistema Distribuido


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Para procesos interactivos ser"a meor utilizar estaciones de trabarespuesta garantizada. Sin embargo las estaciones inactivas no secual -ace m#s sencillo al diseño del sistema. Solo se dean sin utilide esto todos los interactivos se eecutan en la pila de procescomo todo el cómputo pesado en general. Este modelo proporespuesta interactiva m#s r#pida$ un uso e%ciente de los recursos &sencillo.


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ASIGNACIÓN DEPROCESADORES

Por de%nición$ un sistema distribuido consta de varios procesadorepueden organizar como colección de estaciones de trabao persopila p3blica de procesadores o alguna forma -"brida. En todos losnecesita cierto algoritmo para decidir cu#l proceso -a& que eecutam#quina. Para el modelo de estaciones de trabao$ -a& que decieecutar el proceso de manera local & cu#ndo buscar una estacióPara el modelo de la pila reprocesadores$ -a& que tomar una decada nuevo proceso.


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Uso de estaciones deta!a"o inacti#as

Plantea el problema de encontrar estaciones de trabao inactivasque puedan eecutar procesos. Por lo cual las estaciones de trabaoanunciar cuando no cuentan con una carga de trabao asignada$ adem#s estaciones toman nota de esto & lo registran.


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Mode$os de asi%naci&n

0eneralmente se utilizan las siguientes -ipótesis:

@odas las m#quinas son id6nticas o al menos compatibles en di%eren a lo sumo en la velocidad.

7ada procesador se puede comunicar con los dem#s. 'as estrasignación de procesadores se pueden dividir en A categor"as amp

@asa de respuesta:

Binimizar la tasa de respuesta$ que es el tiempo necesario para eproceso en cierta m#quina dividido por el tiempo que tardar"aprocesador de referencia.


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No 'i%atoias(

2l crearse un proceso$ se toma una decisión de donde colocarlo. )na vez com#quina$ el proceso permanece a-" -asta que termina. ?o se puede mover$ nsobrecargada que est6 la m#quina.

Mi%atoias(

)n proceso se puede trasladar aunque -a&a iniciado su eecución. Permitbalance de la carga pero son m#s compleas & tienen un efecto fundamental del sistema.

'os algoritmos de asignación intentan optimizar:

)so de las 7P):

Ba*imizar el n3mero de ciclos de 7P) que se eecutan para trabaos de Binimizar el tiempo de inactividad de las 7P).

Tie')o )o'edio de es)*esta

Binimizar no los tiempos individuales de respuesta sino los tiempos prespuesta.


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Procesos


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Proceso

)n proceso es cada una de las tareas que se eecutan en la comp 7ada proceso se representa en el SC por un conunto de datos$ quinclu&en toda la información necesaria para de%nirlo: el estado$ reutilizados$ registros.

Este conunto de datos se conoce como bloque de control de proc4P7,5$ & es toda la información que el SC necesita para eecutar elprograma.

Estos datos pueden estar en la memoria principal o en el disco$ pque son necesarios para determinar en que situación se encuentraproceso deben estar en la memoria.

Estas informaciones se almacenan en lo que se conoce como ,lo7ontrol de Procesos 4,7P5.


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,7P E' bloque de 7ontrol de Procesos contiene la información b#sica dproceso :

9nformacion de identi%cación 9denti%cador del proceso

identi%cador del proceso padre 4en caso de e*istir relaciones padre-i

información sobre el usuario

Estado del procesador

9nformacion del control del proceso. 9nformacion %versa comoF

información de plani%cación & estado:

estado del proceso

evento por el que espera el proceso cuando esta bloqueado.

prioridad del proceso

Descripcion de los segmentos de memoria asignado al proceso.

.Puntero al segmento de datos.


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Estructura de ,7P

PDI Nombre

Estatus

Memoria

Proc esando

Nombre del proceso

Identificador del proceso Estado del proceso

Localizar memoriaDel proceso

Proceso proPrioridad.


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7ontinuacion< )n proceso es pues un programa en eecución$ inclu&endo el códinstrucciones que lo componen$ el contador de programa$ los regisvariables$ es decir$ contiene toda la información relativa al entornodonde se eecuta.


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)bicación en memoria


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CPE1279C?ES SC,1E 'CSP1C7ESCS Cea( puede -acerse desde un proceso &a e*istente o a trav6s dint6rprete de comandos del S.C. en cualquier caso se considera -iproceso creador. El trabao para el S.C. consiste en darle una entraPCB & pasarlo a la cola de preparados. !a& varias formas de crearprocesos:

( Inicia$i+aci&n de$ siste'a, 7uando se inicia el sistema se creprocesos$ algunos interact3an con el usuario & otros no 4demonios

( E"ec*ci&n de *na $$a'ada a$ siste'a )aa cea )ocesos)ate de *n )oceso en e"ec*ci&n, Bediante una llamada al siseemplo para baar datos es conveniente crear un proceso para quponga en el buGer.

( So$icit*d de *n *s*aio )aa cea *n )oceso, En modo ines mu& com3n por parte de los usuarios.


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7ontinuación < ( Dest*i( eliminar la entrada en la cola de P7,. Puede -aber pen la gestión de las propiedades -eredadas del proceso padre o$ sprocesos -io$ tener que esperar a que %nalicen estos o los %nalizaforzosamente.

- Te'inaci&n no'a$, Es la forma mas normal 4e*it en )?985

- Te'inaci&n )o eo, Por eemplo gcc uno.c & el %c-ero unoe*iste.

- Eo .ata$, 2cceso a una posición no permitida$ división por c

- Te'inado )o oto )oceso, En )?98 es H9''.

( Ca'!ia $a )ioidad de$ )oceso,

( Do'i o !$o/*ea $a e"ec*ci&n de *n )oceso, Dormir un pun tiempo.


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7ontinuación < ( Despertar un proceso. )na forma de desbloquear un proceso dearti%cial. Se suele emplear para procesos dormidos arti%cialmente

( Suspender un proceso. Suele -acerse en situaciones de sobrecS.C.

( 1eanudar un proceso. 2ctivar un proceso suspendido


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@9PCS DE P1C7ESCS Seg3n sea su diseño:

+ 1eutilizables: se pueden utilizar todas las veces que se desee. 7que se eecuta es

necesario cargarlos en memoria. 'os programas de usuario sueleeste tipo.

+ 1eentrantes: no tienen asociados datos$ sólo código. Sólo se car

copia en memoria & esta es compartida por todos los usuarios que la precisen. ?o obspara cada usuario

se crea un proceso$ donde se recoge espec"%camente la zona de que recoge los

datos$ diferente para cada proceso.


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( Seg3n la capacidad de los procesos para acceder al procesador

los recursos:

+ 2propiativos: acceden a los recursos & sólo los abandona de forvoluntaria 47P)5.

+ ?o apropiativos: permiten que otros procesos pueden apropiarsrecursos que

a-ora poseen.

( Desde el punto de vista de la eecución:

+ 1esidentes: permanecen "ntegramente en memoria durante su

+ 9ntercambiables 4sappables5: pueden ser llevados a disco duraeecución a

voluntad del S.C.


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( Ctra clasi%cación que no siempre e*iste en todo S.C.:

+ Privilegiados: se eecutan de modo supervisor.

+ ?o privilegiados: son los que normalmente eecuta el usuario.

( Seg3n los propietarios de los procesos:

+ Procesos de usuario: son los diseñados por los usuarios. Se eecmodo no

protegido.

+ Procesos del sistema: el S.C. realiza la plani%cación de los proceusuario & ciertas

operaciones para los mismos 4EIS5.


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Estado de los procesos Podemos dividirlos en activos e inactivos

( 27@9CS: compite por el procesador o est# en condiciones de p

-acerlo

+ Eecución: proceso que tiene el control de la 7P).

+ Preparado: est# dispuesto para entrar en la 7P) cuando el siste

lo determine. + ,loqueado: no pueden eecutarse porque -an realizado una ope

que e*ige una espera. Por eemplo una operación de EIS.


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Nuevo

Listo

Ejecución

lo!ueado

"inalizado

#dmitido Despac$o

%iempo e&cedidolo!ueado

Despertar

Salir

Nuevo Ejecución S

Nuevo

NuevoSe crea un nuevo proceso Ejecución

Proceso '

En Ejecución

Nuevo


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Nuevo

Listo

Ejecución

lo!ueado

"inalizado #dmi

tido

Desp

ac$o

%iempo

e&cedido

lo!u

eado

Desp

ertar

S

ali

r

PDI Nombr e

Estat us

Memoria

Proc esando

1 A Nuev

o

#apu

ntad or1#

1

NuevoNuevoSe crea un nuevo proceso

ListoProceso 'Listo para ejecutarse

Ejecución j

PDI Nombr e

Estat us

Memoria

Proc esando

1 A Ejec ució

n

#apu ntad

or1#

1

2 B Nuev o

#apu ntad or2#

2

Nuevo


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B6todos de Distribución de 7a4-ilos$ tareas$ procesos5


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0estor de 1ecursosEs el módulo que atiende & administra unconunto de recursos de un tipoparticular. Permite que varios usuarios$grupos & pro&ectos puedan trabaar

untos usando una infraestructuracompartida.


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!a& en la actualidad varios modestablecidos de gestión de recu

(7lienteI Servidor

( @ipo )?98

(El gestor por Bodelo orientado a Cbetos


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7lienteIServidorEl gestor de una arquitectura 7lienteIServimplementa en una capa intermedia o del lado del cadministra recursos en una cardinalidad n:n.


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@ipo )?98En cambio un gestor tipo )?98 admistra recursos

erarqu"a de root 4aunque puede trabaar comoservidor5


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0estor Crientado a Cbetos7ada recurso es visto como un obeto$ un"vocidenti%cado$ & móvil$ mediante la nomenclatclases.

Cb ti d 6t d d


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Cbetivo de un m6todo dedistribución de carga

El obetivo de un m6todo de distribución decarga por gestión de recursos es efectuar elbalanceo de carga en sistemas de cómputodistribuido$ empleando t6cnicas propias de lacomputación paralelao multiprocesador.

Para diseñar u operar un 0estor de 1ecursos$vale la pena distinguir entre los diversos tiposde cluster e*istentes con el %n de entendersu funcionamiento b#sico para as" veri%car sies posible implementarlos o combinarlos.


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,alance de 7arga ,alance de carga es una t6cnica que acrecerecursos$ e*plotando el paralelismo$ & acortatiempo de respuesta mediante una distapropiada de la aplicación.

E*isten dos l"neas de investigación sobre balacarga:Est#tico

Din#mico

E*isten dos formas de balan


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E*isten dos formas de balande carga:

,alanceo de carga est#tico:oSe caracteriza por un conocimiento previo de la apli

caracter"sticas del sistema & las cargas de trabao total quparalelizar.

oEs de bastante utilidad en problemas de computación paralemultiple*ión de ecuaciones diferenciales en una cierta cprocesadores5 & de t6cnicas de rutas de paquetes.

,alanceo de carga din#mico:oSe puede adaptar a los cambios que se presenten en el sistem

un protocolo propuesto para detectar & enfrentar esos cambios.oEs requerido en una variedad de problemas de las cien

computación$ como sistemas operativos.


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!ilos en sistemas distribuido'os -ilos son mini procesos. 7ada -ilo se eecuta e

estrictamente secuencial & tiene su propio contador de puna pila para llevar un registro de su posición.

'os -ilos pueden crear -ilos -ios$ mientras un -bloqueado se puede eecutar otra %la del mismo procedistintos -ilos de un proceso comparten un espdirecciones$ & los -ilos pueden tener distintos esta

eecución$ bloqueado$ listo & terminación5.


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!ilo)n -ilo controla un 3nico aspecto dentro programa.

@odos los -ilos comparten los mismos recucontrario que los procesos en donde cada uno tpropia copia de código & datos 4separados uotros5.


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Estados de )n !ilo(7reación: 7uando se crea un proceso se crea un -ilo

proceso. 'uego este -ilo puede crear otros -ilos dentro dproceso$ proporcionando un puntero de instrucción & los argdel nuevo columna$ & pasar# al %nal de los 'istos.

(,loqueo: 7uando un -ilo necesita esperar por un suceso$ se4salvando sus registros de usuarios$ contador de propunteros de pila5. 2-ora el procesador podr# pasar a eec

-ilo que este en la %nal de los 'istos mientras el anterior pebloqueado.

(Desbloqueo: 7uando el sucesor por el que el -ilo se bloproduce$ el mismo pasa a la %nal de los 'istos.

( @erminación: 7uando un -ilo %naliza se liberan tanto su

como sus columnas


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7aracter"sticas de los -iloso?o e*iste forma de predecir el orden de eecución o el

culminación de varios -ilos.o'os -ilos son invisibles fuera de los l"mites del programa o procecontiene.

o'os -ilos tienen su propia identidad$ i.e.$ pila$ P7$ registros$ priori

o7ada -ilo es independiente de otro -ilo.

o

?o obstante$ ciertas acciones que un -ilo eecuta afectar#n a odentro del mismo proceso. Por eemplo:

oSi un -ilo abre un arc-ivo$ el arc-ivo estar# abierto para el ret-reads dentro del mismo proceso.

oSi un -ilo termina usando la llamada al sistema e*it45$ esto provtodos los t-reads dentro del mismo proceso terminen.


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entaas de usar -ilos1espuesta: el tiempo de respuesta meora$ &a programa puede continuar eecut#ndose$ aunque parest6 bloqueado.

7ompartir recursos: los -ilos comparten la memorecursos del proceso al que pertenecen$ por lo que stener varios -ilos de eecución dentro del mismo esp

direcciones.Econom"a: Es m#s f#cil la creación$ cambio de cogestión de -ilos que de procesos.

)tilización m3ltiples 7P)s: permite que -ilos de uproceso eecuten en diferentes 7P)s a la vez. En un mono-ilo$ un proceso eecuta en una 3nic


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Eemplo de -iloseamos un eemplo para clari%car el concepto: )n serv

acepta solicitudes de los clientes que piden p#ginaseste servidor tiene varios clientes & funcionara con un de eecución$ solo podr"a dar servicio a un cliente por tiempo que podr"a esperar un cliente para ser atendidser mu& grande. )na posible solución ser"a que el funcione de tal manera que acepte una solicitud por ve

cuando reciba otra solicitud$ cree otro proceso para dara la nueva solicitud. Pero crear un proceso lleva tiempomuc-os recursos$ entonces$ si cada proceso realimismas tareas JPor qu6 no utilizar -ilosK 0eneralmentee%ciente usar un proceso que utilice m3ltiples -ilos para escuc-ar las solicitudes$ & cuando llega una solilugar de crear otro proceso$ se crea otro -ilo para pro

solicitud

'os sistemas operativosgeneralmente implementan -ilo


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generalmente implementan -ilodos maneras:

L. Bulti-ilo 2propiativo:Permite al sistema operativo determinar cu#ndo debe -cambio de conte*to. 'a desventaa de esto es que el sispuede -acer un cambio de conte*to en un momento incausando un fenómeno conocido como inversión de pri

otros problemas.A. Bulti-ilo 7ooperativo:

Depende del mismo -ilo abandonar el control cuando llpunto de detención$ lo cual puede traer problemas cuaespera la disponibilidad de un recurso.


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)ate*or+as en la implementació


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* p$ilos

!a& dos grandes categor"as en la implementación de -

!!ilos a nivel de usuario!!ilos a nivel de Hernel

@ambi6n conocidos como ULT 4user level thread 5 & 0LT 4kernel lev


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!ilos a nivel de usuarioson implementados en alguna librer"a. Estos -ilos se gsin soporte del SC$ el cual solo reconoce un -ilo de eec

'os -ilos a nivel de usuario tienen como bene%cio cambio de conte*to es m#s sencillo que el cambio de centre -ilos de Mernel. 2 dem#s$ se pueden implementa

el SC no utiliza -ilos a nivel de Mernel. Ctro de los beconsiste en poder plani%car diferente a la estrategia del


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!ilos a nivel de Hernel

el SC es quien crea$ plani%ca & gestiona los -ilos. Se retantos -ilos como se -a&an creado.

'os -ilos a nivel de Mernel tienen como gran bene%caprovec-ar meor las arquitecturas multiprocesadoresproporcionan un meor tiempo de respuesta$ &a que si ubloquea$ los otros pueden seguir eecutando.


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2lgunas distribuciones de linu* & derivados de )?98 ofr

combinación de )'@ss & H'@$ como Solaris$ )buntu & ;ed

J7ómo se relacionan los -ilo


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nivel de Mernel & los de usua

E*isten N formas para establecer la relación:

Bodelo B*L 4Ban& to one5

Bodelo L*L 4one to one5

Bodelo B*? 4man& to man&5


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Bodelo L*L 4one to one5


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El modelo asigna cada -ilo de

usuario a un -ilo del Mernel.Proporciona una ma&orconcurrencia que el modeloanterior$ permitiendo que seeecute otro -ilo si uno sebloqueó. @iene como

inconveniente que cada vez quese crea un -ilo a nivel deusuario$ se crea un -ilo a niveldel Mernel$ & la cantidad de -ilosa nivel del Mernel est#nrestringidos en la ma&or"a de lossistemas.


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Servidores Bulti-ilos0eneralmente un servidor de arc-ivos espe

petición de entrada para una operación de posteriormente eecuta la petición 4opbloqueante al disco5 & luego env"a la respueregreso.

@areas & Procesos en Sistemi ib id


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Distribuidos @areas )na tarea es una entidad que no tiene capacidad de eesolamente posee recursos.

'o correcto es decir que un proceso est# compuesto de que tiene un -ilo de eecución.

)na tarea puede tener varios -ilos.

!ilos cooperantes: 2quellos que pertenecen a la misma

'a plani%cación del procesador consiste de las t6cnicas decidir los tiempos de 7P) & la asignación de procesos ebloque.


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'a conmutación de un -ilo a otro dentro de la m

tarea requiere un coste m"nimo:Salvar registros & conmutar la pila.

?o es necesario ning3n maneo de memoria.

Parte de la memoria ocupada por la tarea es compartidtodos los -ilos de la misma.


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N niveles de plani%cación?ivel alto

?ivel intermedio

?ivel bao

N ?i l d Pl i% ió


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N ?iveles de Plani%cación(?ivel alto

Decide cómo poner a trabaar los conuntos de 4tareas5$ escogiendo aquellos en una competencirecursos del sistema.

(?ivel intermedio Decide que procesos se suspenden o reanudan pa

ciertas metas de rendimiento.(?ivel ,ao

Decide que proceso listo es al que le toca pasar a e

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