Un futuro embebido para las arquitecturas de Sistemas Distribuidos

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Un futuro embebido para las arquitecturas de
Sistemas Distribuidos

• Recientes avances en arquitecturas de sistemas
  distribuidos, proveen soluciones a varios
  desafíos presentes en sistemas embebidos

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Introducción

• Unidades de procesamiento mas potentes y
  multipropósito

Three symmetrical cores running at 3.2 GHz each
Two hardware threads per core VMX-128 vector
unit per core 1 MB L2 cache
Conversor D/A 12 bits, 108 MHz Optimización
de la imagen Escaneo progresivo, Sobremuestreo
de video, Alta definición (720p,1080i, 1080p),
Smart Picture, Realce visual
Conversor D/A 24 bits, 192 kHz Respuesta de
frecuencia 30-20000 Hz Relación señal / ruido
90 Distorsión y ruido (1 kHz) 65 dB Cruce
(1kHz) 70 dB Rango dinámico (1 kHz) 80 dB
Sistema de sonido Dolby Digital
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Introducción

• Crecimiento en la interconexión de los sistemas

4
Introducción

• Aunque las aplicaciones para los sistemas
  industriales y los consumidores comunes son muy
  diferentes, los requerimientos son muy similares.

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Sistemas operativos distribuidos

• SURGIMIENTO
• Ejecución paralela de procesos
• Transacciones confiables
• Comportamiento de Tiempo Real

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Sistema operativos distribuidos generales

• Tradicionalmente, formados por elementos
  homogéneos, sobre mecanismos de hardware y
  software especializados.

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Sistema operativos distribuidos generales

• Característica esencial aparentar ser un solo
  sistema, al ser visto desde afuera.
• Sin embargo esta compuesto por varios elementos.

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Sistema operativos distribuidos de Tiempo Real

• Los sistemas en tiempo real enfatizan en la
  predictibilidad, confiabilidad y en los
  requerimientos de tiempo.
• Muchos de los sistemas en TR, están diseñados
  para trabajar como sistemas operativos
  distribuido, pero no se suele aprovechar esta
  característica.

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Sistema operativos distribuidos de Tiempo Real
Ej QNX

• Es un sistema operativo de TR, que soporta
  comunicación por mensajes, sobre un protocolo que
  corre sobre Ethernet, puerto serie o una conexión
  TCP/IP.
• Sin embargo es necesario que todos los nodos
  corran QNX para implementarlo.

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Sistema operativos distribuidos de Tiempo Real

• Como generalmente no es posible o deseado que
  todos los nodos utilicen QNX se utilizan
  protocolos ya establecidos y abiertos como ser
  TCP/IP SOCKETS

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MIDDLEWARE

• Capa de abstracción entre las aplicaciones y el
  sistema operativo.

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Requerimientos del MIDDLEWARE

• Comunicaciones de red
• Coordinación
• Confiabilidad
• Escalabilidad
• Heterogeneidad

COMIENZO
HOY EN DÍA
Proveía servicios básicos como transacciones e
intercambio de mensajes
Provee modelos avanzados de computación
distribuida con orientación a objetos
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MIDDLEWARE EN USO

• CORBA
• COM/OPC
• INDUSTRIAL IT

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GRID

• Todos los recursos de un número indeterminado de
  computadoras son englobados para ser tratados
  como un único superordenador de manera
  transparente.
• Estas computadoras englobadas no están enlazadas
  firmemente, no tienen por qué estar en el mismo
  lugar geográfico. Se puede tomar como ejemplo el
  proyecto SETI_at_Home.

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GRID - SETI_at_HOME

• "Search for Extraterrestrial Intelligence
• Es un experimento científico que utiliza
  ordenadores conectados a Internet para la
  búsqueda de inteligencia extraterrestre.
• Los usuarios deben descargar un programa gratis
  y voluntario de la página de la Universidad de
  Berkeley que consiste en un salvapantallas que
  analiza las señales en los tiempos que el
  procesador no utiliza recursos.

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Uso de Sistemas DistribuidosRequerimientos de
Procesamiento

• Los sistemas embebidos son implementados con la
  mínima cantidad de recursos posibles
• Middleware y los SO distribuidos requieren un
  procesamiento extra y comunicación.
• LOS MICROCONTROLADORES Y LAS COMPUTADORAS
  INDUSTRIALES SON CADA VEZ MÁS POTENTES.

Hoy en día muchos µC tienen incluido un stack
TCP/IP, soportan múltiples hilos y satisfacen los
requerimientos necesarios para cómputo distribuido
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Uso de Sistemas DistribuidosRequerimientos de
Tiempo Real

• FOCO DEL CÓMPUTO DISTRIBUIDO Y EN PARALELO
• Brindar el mejor servicio maximizando el
  rendimiento.

• FOCO DE SISTEMAS DE TIEMPO REAL
• Predictibilidad y determinismo, requerimientos de
  tiempo.

Middleware no se ha focalizado en los
requerimientos de los sist de TR. Recientemente
se ha emprendido un esfuerzo para mejorar las
propiedades de tiempo real y soporte de QoS en
sistemas Middleware. Esta investigación es
llevada a cabo por la necesidad de Streaming
Multimedia, como por ejemplo Videoconferencias y
aplicaciones VoIP.
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Uso de Sistemas DistribuidosRequerimientos de
Seguridad

• Se hace más evidente en los años recientes
• Juega un rol fundamental en los SD

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Uso de Sistemas DistribuidosRequerimientos de
Seguridad

• CONTROL DE ACCESO
• Basado en código
• Permiso a nivel de código
• RBAC
• Permisos según el usuario
• Importante en grandes SD

Son necesarios métodos generales y universales
para proveer autorización y autentificación en
todos los niveles de la arquitectura distribuida
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Uso de Sistemas DistribuidosRequerimientos de
Seguridad

• Se suele confiar en una PKI
• Comunicación segura
• Secure Socket Layer (SSL)
• Transport Level Security (TSL)
• Seguridad en GRIDs
• Globus ToolKit da soporte de seguridad basada en
  mensajes y en transporte

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Uso de Sistemas DistribuidosEl futuro para los
sistemas DRE

• Se utilizan diferentes tecnologías propietarias
  para construirlos
• Gran vida útil

Se incrementa la dificultad para adaptar y
mantener los DRE usando el diseño tradicional de
software
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Uso de Sistemas Distribuidos El futuro para los
sistemas DRE

• Model Driven Middleware (MDM)
• Es un paradigma de software
• Creada para ayudar a diseñar e integrar sistemas
  DRE

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CONCLUSIONES

• Los sistemas RE, cada vez son mas potentes, esto
  permite soportar arquitecturas distribuidas
  logrando
• Tolerancia a fallos
• Distribución de cargas

24
CONCLUSIONES

• Las seguridad debe ser manejada concretamente en
  todos los niveles e idealmente debería convenirse
  una plataforma en común.

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CONCLUSIONES

• El autor ve la necesidad de realizar
  investigaciones mas profundas hacia estándares
  adoptados mundialmente, para alcanzar la visión
  de sistemas distribuidos cooperativos.
• Actualmente no existen Middlewares o sistemas
  operativos distribuidos, con capacidad de que
  esto suceda.

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BIBLIOGRAFÍA

• An Embedded Future for Distributed System
  Architectures Trygve Lunheim, Amund Skavhaug
• http//setiathome.ssl.berkeley.edu/