INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CHILPANCINGO

INGENIERÍA EN INFORMÁTICA

SISTEMAS OPERATIVOS II

[TRABAJO DE INVESTIGACIÓN]

NOMBRE DEL CATEDRÁTICO: TOLEDO RODRÍGUEZ CORONA

ALUMNO: José Manuel Flores Rosario

No. DE CONTROL: 10520020

CHILPANCINGO, GUERRERO A AGOSTO DEL 2012.

TECNOLOGÍA RAID

Un RAID (Redundant Array of Inexpensive Disk), grupo redundante de discos

independientes, y que se usan como una forma más de seguridad en hardware y

para garantizar la protección de los datos almacenados.

En los sistemas RAID se emplean varios discos duros, en los que una vez

configurados adecuadamente, se distribuyen y replican los datos que se

almacenan. En un principio, la tecnología RAID se usaba para conseguir mayores

capacidades de almacenamiento y rendimiento a un menor coste, ya que se

implementaba sobre discos de bajo precio.

Los RAID son utilizados principalmente en servidores u ordenadores personales

cuyo uso requiere de un gran espacio de almacenamiento. A un nivel básico, el

RAID reúne varios discos físicos en una misma unidad lógica, es decir, a los ojos

del sistema operativo, nuestro equipo contará con un solo disco Duro.

Las ventajas de de esta tecnología RAID son:

Alta disponibilidad: existen unidades de disco dedicado a la redundancia

de los datos.

Alta prestaciones: mayor numero de operaciones por segundo debido a su

configuración de discos en bateria que posibilita el proceso de peticiones

simultaneas.

Bajo coste: utilizan discos estándares del mercado.

La tecnologia RAID utiliza una arquitectura que protege y restaura los datos. Tras

la sustitución de disco averiado, se reconstruyen los datos a partir de la

información almacenada. El nuevo disco refleja todas las transmiciones realizadas

anteriormente y durante el fallo, por lo que se impiden posibles perdidas. A

continuacion se describen los niveles RAID.

Nivel 0: no incorpora redundancia de datos. No obstante, almacena y

recupera los datos más rapido que trabajando con un disco unico, gracias al

empleo de una técnica denominada distribución de datos, que divide los

datos en segmentos transferidos a distintas unidades.

Nivel 1 (discos espejos) incluye dos unidades de disco: una de datos y

una de replica. Los datos se escriben en ambas unidades. El disco

redundante es una réplica exacta del disco de datos (disco espejo). Los

datos pueden leerse de cualquiera de las dos unidades. Si se averia la

unidad de datos, es posible acceder a la unidad de réplica y el sistema

sigue funcionando. Con este nivel se obtiene la misma velocidad de lectura-

escritura que son una configuración normalizada. Constituye la mejor

opción para aplicaciones que conllevan un gran numero de operaciones de

escritura. El mayor inconveniente es el coste de dos unidades.

Nivel 2: con un único disco de paridad sólo se detecta un unico error, para

recuperar más errores son necesarios discos adicionales. El numero de

discos extra en el nivel 2 varia de 4 en un grupo de 10 discos, hasta 5

discos en un grupo de 25. Este nivel cuenta con varios discos para bloques

de redundancia y corrección de errores. La divicion es a nivel de bit y el

acceso es misultáneo a todas las unidades tanto en operaciones de lectura

como de escritura.

Nivel 3: proporciona seguridad gracias a la información de paridad

almacenada en una única unidad dedicada, siendo una redundancia más

eficaz. Los datos se dividen en fragmentos y se transfieren a los distintos

discos en paralelo. Enviando mas datos simultaneamente aumenta la

velocidad general de transferencia. Por ello este nivel es idóneo para

aplicaciones que transfieren grandes ficheros.

Nivel 4: los bloques de datos se distribuyen entre un grupo de discos

reduciendo el tiempo de transferencia y explotando toda la capacidad de

transferencia de la matriz de disco. Es preferible al nivel 2 para pequeños

bloques de datos, porque en este nivel, los datos son distribuidos por

sectores y n por bits.

Nivel 5: las unidades de disco actuan independientemente, atendiendo sus

propias operaciones de lectura-escritura, lo que aumenta el número de esta

y mejora considerablemente el tiempo de acceso, especialmente con

múltiples peticiones de pequeñas operaciones de entrada-salida.

Nivel 6: añade un nivel más de disco, resultando una organización con dos

dimenciones de disco y una tercera que corresponde a los sectores de

disco.

Atendiendo a los niveles de RAID, los más utilizados son RAID 0, RAID 1 Y

RAID5.

TOLERANCIA A FALLOS Tolerancias a fallos en informática (en inglés failover, suele confundirse con el término concurrencia) se determina a la capacidad de un sistema de almacenamiento de acceder a información aún en caso de producirse algún fallo. Esta falla puede deberse a daños físicos (mal funcionamiento) en uno o más componentes de hardware lo que produce la pérdida de información almacenada. La tolerancia a fallos requiere para su implementación que el sistema de almacenamiento guarde la misma información en más de un componente de hardware o en una máquina o dispositivo externos a modo de respaldo. De esta forma, si se produce alguna falla con una consecuente pérdida de datos, el sistema debe ser capaz de acceder a toda la información recuperando los datos faltantes desde algún respaldo disponible.

Por lo general, el término tolerancia a fallos está asociado al almacenamiento en RAID (Redundant Array of Independent Disks). Los RAID (a excepción de RAID 0) utilizan la técnica Mirroring (en espejo) que permite la escritura simultánea de los datos en más de un disco del array.

Los sistemas de almacenamiento con tolerancia a fallos son vitales en ambientes donde se trabaje con información crítica, como el caso de los bancos, entidades gubernamentales, algunas empresas, etc. El nivel de tolerancia a fallos dependerá de la técnica de almacenamiento utilizada y de la cantidad de veces que la información está duplicada, sin embargo, la tolerancia nunca es del 100% puesto que si fallan todos los "mirrors" disponibles, incluyendo el origen, los datos quedan incompletos por lo tanto la información se leerá corrupta

Fallas de componentes

Los sistemas de cómputo pueden fallar debido a una falla en algún componente, como procesador, la memoria, un dispositivo de E/S, un cable o el software. Una falla es un desperfecto, causado tal vez por un error de diseño, un error de fabricación, un error de programación, un daño físico, el deterioro con el curso de tiempo, condiciones ambientales adversas (pudo nevar sobre la computadora), entradas inesperadas, un error del operador, roedores comiendo parte del sistema y muchas otras causas. No todo esto conduce (de inmediato) a fallas del sistema, pero algunas de estas cosas sí.

Las fallas se clasifican por lo general como transitorias, intermitentes o permanentes.

Las fallas transitorias ocurren una vez y después desaparecen. Si la operación se repite, la falla ya no se presenta. Si la transmisión expira y se repite, es probable que funcione la segunda vez, si ocurre

una falla intermitente, ésta desaparece, reaparece, etcétera. Un mal contacto de un conector causa con frecuencia una falla intermitente, las cuales son graves por su difícil diagnóstico.

Una falla permanente es aquella que continúa existiendo hasta reparar el componente con el desperfecto. Los circuitos quemados, los errores del software y el rompimiento de la cabeza del disco provocan con frecuencia fallas permanentes.

El objetivo del diseño y construcción de sistemas tolerantes de fallas consiste en garantizar que el sistema continúe funcionando de manera correcta como un todo, incluso en la presencia de fallas.

Las fallas pueden ocurrir en todos los niveles: transistores, circuitos, tarjetas, procesadores, sistemas operativos, programas del usuario, etc.

Tolerancia de fallas mediante respaldo primario

La idea esencial del método de respaldo primario es que en cualquier instante, un servidor es el primario y realiza todo el trabajo. Si el primario falla, el respaldo ocupa su lugar. En forma ideal, el reemplazo debe ocurrir de manera limpia, y ser notado únicamente por el sistema operativo cliente, no por los programas de aplicación.

La tolerancia de fallas con respaldo primario tiene dos ventajas principales sobre la réplica activa. En primer lugar, es más sencilla durante la operación normal, puesto que los mensajes van sólo a un servidor (el primario) y no a todo un grupo. Los problemas asociados con el ordenamiento de estos mensajes también

desaparecen. En segundo lugar, en la práctica se requieren menos máquinas, puesto que en cualquier instante se necesitan un primario y un respaldo (aunque cuando un respaldo se pone en servicio como primario, se necesita un nuevo respaldo de manera instantánea). Como desventaja, trabaja mal en presencia de fallas bizantinas, en las que el primario afirma erróneamente que funciona de manera perfecta. Además, la recuperación de una falla del primario puede ser compleja y consumir mucho tiempo.

Como ejemplo de la solución con respaldo primario, consideremos el protocolo simple de la figura 4-22, en donde se muestra una operación de escritura. El cliente envía un mensaje al primario, quien realiza el trabajo y después envía un mensaje de actualización al respaldo. Cuando el respaldo lo recibe, realiza el trabajo y entonces envía un reconocimiento de regreso al primario. Cuando llega el reconocimiento, el primario envía la respuesta al cliente.

Consideremos ahora el efecto de una falla del primario durante varios momentos durante una RPC (Llamada a Procedimiento Remoto). Si el primario falla antes de realizar el trabajo (paso 2), no hay ningún daño. El cliente expira y vuelve a intentar. Si intenta las veces suficientes, entonces de manera eventual llegará al respaldo y el trabajo se realizará con exactitud. Si el primario falla después de realizar el trabajo pero antes de enviar la actualización, cuando el respaldo ocupa su lugar y la solicitud vuelve a llegar, el trabajo se realizará por segunda vez. Si el trabajo tiene efectos colaterales, esto podría ser un problema. ‘Si el primario falla antes del paso 4 pero antes del paso 6, el trabajo podría terminar realizándose tres veces, una por el primario, otra por el respaldo como consecuencia del paso 3 y otra después de que el respaldo se convierte en el primario. Si solicita identificadores de acarreo, entonces podríamos garantizar que el trabajo sólo se realiza dos veces, pero hacer que se realice una vez es difícil o imposible.

DEFINICIONES DE SISTEMAS OPERATIVOS DISTRIBUIDOS

Un sistema distribuido se define como una colección de computadores autónomos conectados por una red, y con el software distribuido adecuado para que el sistema sea visto por los usuarios como una única entidad capaz de proporcionar facilidades de computación.

"Sistemas cuyos componentes hardware y software, que están en ordenadores conectados en red, se comunican y coordinan sus acciones mediante el paso de mensajes, para el logro de un objetivo. Se establece la comunicación mediante un protocolo prefijado por un esquema cliente-servidor".

Sistema operativo distribuido es que facilita el acceso a los recursos distribuidos en la red. La cual puede estar integrada por N elementos.

Permiten distribuir trabajos, tareas o procesos, entre un conjunto de procesadores. Puede ser que este conjunto de procesadores esté en un equipo o en diferentes, en este caso es trasparente para el usuario. Existen dos esquemas básicos de éstos. Un sistema fuertemente acoplado es a es aquel que comparte la memoria y un reloj global, cuyos tiempos de acceso son similares para todos los procesadores. En un sistema débilmente acoplado los procesadores no comparten ni memoria ni reloj, ya que cada uno cuenta con su memoria local.

Los Sistemas Distribuidos están basados en las ideas básicas de Transparencia, Eficiencia, Flexibilidad, Escalabilidad y Fiabilidad. Sin embargo estos aspectos son en parte contrarios, y por lo tanto los Sistemas Distribuidos han de cumplir en su diseño el compromiso de que todos los puntos anteriores sean solucionados de manera aceptable. [Goscinski]

Definición de No Brake

No Brake es el nombre más utilizado y significa sin cortes, sin embargo el nombre correcto es UPS ("Uninterruptible Power Supply") ó respaldo de energía ininterrumpible. Es un dispositivo que se conecta al enchufe doméstico, integra una circuitería especial que permite alimentar un juego de baterías recargables internas mientras suministra energía eléctrica a la computadora. En caso de que se dé un corte de energía en el suministro de la red doméstica, las baterías automáticamente continúan alimentando a la computadora por un cierto periodo de tiempo, evitando pérdida de información. Es importante mencionar que también existen No Brake´s de gran tamaño capaces de suministrar alimentación eléctrica simultáneamente a una gran cantidad de computadoras, aires acondicionados, servidores y lámparas para apagones en empresas.

Hay básicamente una subdivisión de los No Brake:

+ SPS: significa ("Stand-by Power Systems") ó sistemas de alimentación en estado de

espera. Este tipo de No Brake detecta el fallo en el suministro de la energía eléctrica y automáticamente activa la alimentación desde las baterías.

+ UPS on-Line: se encuentra constantemente alimentando al equipo de cómputo a

pesar de que no exista problema en el suministro eléctrico, pero al mismo tiempo se

recarga la batería.

Características

+ Se diseñó inicialmente para alcanzar a respaldar el trabajo que se está realizando al momento que ocurre el apagón, posteriormente se le agregó la capacidad de permitir seguir trabajando durante cierto tiempo.

+ Dependiendo el modelo, permite conectar desde 1 hasta varias computadoras.

+ Básicamente son para conectar el monitor CRT ó la pantalla LCD y el gabinete.

+ No están diseñados para conectar dispositivos de alto consumo de energía como impresoras láser ó impresoras de gran formato como el Plotter.

+ Algunos modelos incluyen un regulador de voltaje integrado, para evitar que lleguen sobrecargas de energía a la computadora.

+ Opcionalmente puede tener un puerto para comunicarse con la computadora y controlar algunas funciones por medio de software.

+ Otra opción es tener un conector para protección de la línea telefónica ó el módem.

Partes del No Brake

Internamente cuenta con circuitos especiales y baterías para suministrar energía eléctrica de manera automática a la computadora en caso de una falla en la red de energía, externamente cuenta con las siguientes partes:

Figura 4. Esquema de partes externas de un No Brake.

1.- Panel de botones: controlan la prueba de diagnóstico de carga y encendido digital ("Stand By").

2.- Indicadores: muestran si se encuentra funcionando desde la corriente alterna del enchufe, utilizando las baterías de respaldo y encendido. 3.- Cubierta: protege los elementos electrónicos internos y da estética al No Brake. 4.- Entradas de aire: introducen aire fresco al interior del UPS, ya que las baterías tienden a sobrecalentarse.

5.- Encendido mecánico: prende o apaga totalmente el suministro eléctrico al UPS. 6.- Conectores RJ11: suministra señal telefónica estabilizada.

7.- Conectores RJ45: suministra señal estabilizada para la red de datos. 8.- Ventilador: expulsa el calor generado internamente y evita desgaste de elementos electrónicos.

9.- Enchufes de 3 terminales: permite suministrar de electricidad estabilizada a los equipos a conectar. A.- Puerto: se encarga de conectarse con la computadora y enviar información como el nivel de carga, tensión, variaciones, etc. B.- Cable de alimentación: suministra de la electricidad a regular desde el enchufe doméstico.

Partes externas de un No Brake y sus funciones.

Regulador de Voltaje

Un regulador de voltaje (también llamado estabilizador o acondicionador de voltaje) es un

equipo eléctrico que acepta una tensión eléctrica de voltaje variable a la entrada, dentro de

un parámetro predeterminado y mantiene a la salida una tensión constante (regulada).

Son diversos tipos de reguladores de voltaje, los más comunes son de dos tipos: para uso

doméstico o industrial. Los primeros son utilizados en su mayoría para proteger equipo de

cómputo, video, o electrodomésticos. Los segundos protegen instalaciones eléctricas

completas, aparatos o equipo eléctrico sofisticado, fabricas, entre otros. El costo de un

regulador de voltaje estará determinado en la mayoría de los casos por su calidad y vida útil

en funcionamiento continuo.

Fuentes de información

1. Tecnicos de Soporte Informatico de la Comunidad de Castilla Y León, 2005, España

2. Seguridad informática, Purificación Aguilera López, 2010.

3. Goscinski, Andrezj (1991). "Distributed Operating Systems: The logical Design". Editorial PrenticeHall. 2ª Edición Para Latinoamerica.

4. http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r61061.PDF

5. http://www.informaticamoderna.com/No_Brake.htm#defi

6. http://so262mtesci.blogspot.mx/2010/04/11-sistemas-distribuidos.html

7. http://www.dia.eui.upm.es/asignatu/sis_dis/Paco/Introduccion.pdf

8. http://marcosventuraosorio261v.blogspot.mx/2009/03/sistemas-operativos-de-red-y-sistemas.html