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Multidifusión confiable

La multidifusión confiable es cualquier protocolo de red informática que proporciona una secuencia confiable de paquetes a múltiples destinatarios simultáneamente, lo que la hac...

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La multidifusión confiable es cualquier protocolo de red informática que proporciona una secuencia confiable de paquetes a múltiples destinatarios simultáneamente, lo que la hace adecuada para aplicaciones como la transferencia de archivos a múltiples receptores .

Descripción general

La multidifusión es un método de direccionamiento de red para la entrega simultánea de información a un grupo de destinos, utilizando la estrategia más eficiente para entregar los mensajes a través de cada enlace de la red una sola vez, creando copias únicamente cuando los enlaces a los múltiples destinos se dividen (normalmente en conmutadores y enrutadores de red ). Sin embargo, al igual que el Protocolo de Datagramas de Usuario (UDP), la multidifusión no garantiza la entrega de un flujo de mensajes. Los mensajes pueden perderse, entregarse varias veces o entregarse fuera de orden. Un protocolo de multidifusión fiable permite a los receptores detectar mensajes perdidos o fuera de orden y tomar medidas correctivas (similar en principio a TCP ), lo que da como resultado un flujo de mensajes ordenado y sin interrupciones.

Fiabilidad

El significado exacto de confiabilidad depende de la instancia específica del protocolo. Una definición mínima de multidifusión confiable es la entrega final de todos los datos a todos los miembros del grupo, sin imponer ningún orden de entrega particular . [ 1 ] Sin embargo, no todos los protocolos de multidifusión confiables aseguran este nivel de confiabilidad; muchos de ellos sacrifican eficiencia por confiabilidad, de diferentes maneras. Por ejemplo, mientras que TCP hace que el remitente sea responsable de la confiabilidad de la transmisión, los protocolos de multidifusión basados ​​en NAK transfieren la responsabilidad a los receptores: el remitente nunca sabe con certeza que todos los receptores hayan recibido todos los datos. [ 2 ] RFC-2887 explora el espacio de diseño para la transferencia de datos masivos, con una breve discusión sobre los diversos problemas y algunas pistas sobre los posibles diferentes significados de confiabilidad .

Entrega confiable de datos grupales

La entrega confiable de datos en grupo (RGDD) es una forma de multidifusión en la que un objeto se mueve desde una única fuente a un conjunto fijo de receptores conocidos antes de que comience la transmisión. [ 3 ] [ 4 ] Diversas aplicaciones pueden requerir este tipo de entrega: el sistema de archivos distribuidos de Hadoop (HDFS) replica cualquier fragmento de datos dos veces adicionales en servidores específicos; la replicación de máquinas virtuales en múltiples servidores puede ser necesaria para la escalabilidad horizontal de las aplicaciones; y la replicación de datos en múltiples servidores puede ser necesaria para el equilibrio de carga, permitiendo que varios servidores sirvan los mismos datos desde sus copias locales en caché. Este tipo de entrega es frecuente en los centros de datos debido a la gran cantidad de servidores que se comunican mientras ejecutan aplicaciones altamente distribuidas.

RGDD también puede ocurrir entre centros de datos y a veces se denomina transferencia punto a multipunto (P2MP) entre centros de datos. [ 5 ] Dichas transferencias entregan grandes volúmenes de datos de un centro de datos a múltiples centros de datos para diversas aplicaciones: los motores de búsqueda distribuyen actualizaciones de índices de búsqueda periódicamente (por ejemplo, cada 24 horas), las aplicaciones de redes sociales envían contenido nuevo a múltiples ubicaciones de caché en todo el mundo (por ejemplo, YouTube y Facebook), y los servicios de respaldo realizan varias copias geográficamente dispersas para una mayor tolerancia a fallos. Para maximizar la utilización del ancho de banda y reducir los tiempos de finalización de las transferencias masivas, se han propuesto diversas técnicas para la selección de árboles de reenvío de multidifusión. [ 5 ] [ 6 ]

Sincronización virtual

Los sistemas modernos como Spread Toolkit , Quicksilver y Corosync pueden alcanzar velocidades de datos de 10.000 multicasts por segundo o más y pueden escalar a grandes redes con un gran número de grupos o procesos.

La mayoría de las plataformas de computación distribuida admiten uno o más de estos modelos. Por ejemplo, las plataformas CORBA orientadas a objetos, ampliamente compatibles, admiten transacciones, y algunos productos CORBA admiten replicación transaccional en el modelo de serialización de una copia. El estándar "CORBA Fault Tolerant Objects" se basa en el modelo de sincronización virtual. [ 7 ] La sincronización virtual también se utilizó en el desarrollo de la arquitectura de tolerancia a fallos de la Bolsa de Nueva York, el Sistema de Control de Tráfico Aéreo francés, el sistema AEGIS de la Armada de los EE. UU., la arquitectura de replicación de procesos de negocio de IBM para WebSphere y la arquitectura de clústeres de Windows de Microsoft para servidores empresariales Windows Longhorn . [ 8 ]

Sistemas que admiten la sincronización virtual

La sincronización virtual fue respaldada por primera vez por la Universidad de Cornell y se denominó "Isis Toolkit". [ 9 ] La versión más reciente de Cornell, Vsync , se lanzó en 2013 con el nombre Isis2 (el nombre se cambió de Isis2 a Vsync en 2015 tras un ataque terrorista en París por parte de una organización extremista llamada ISIS), con actualizaciones y revisiones periódicas desde entonces. La versión estable más reciente es la V2.2.2020; se lanzó el 14 de noviembre de 2015; la versión V2.2.2048 está actualmente disponible en forma Beta. [ 10 ] Vsync apunta a los centros de datos masivos que dan soporte a la computación en la nube .

Otros sistemas de este tipo incluyen el sistema Horus [ 11 ] el sistema Transis, el sistema Totem, un sistema de IBM llamado Phoenix, un sistema de gestión de claves de seguridad distribuidas llamado Rampart, el "sistema Ensemble" [ 12 ] el sistema Quicksilver , "El proyecto OpenAIS" [ 13 ] su derivado, el motor de clúster Corosync y varios productos (incluidos los de IBM y Microsoft mencionados anteriormente).

Otros protocolos existentes o propuestos

Apoyo a la biblioteca

  • JGroups (API de Java)
  • Distribución: API de C/C++, API de Java
  • RMF (API de C#)
  • hmbdc es un middleware de código abierto (solo encabezados) en C++, con latencia ultrabaja y alto rendimiento, escalable y confiable para la comunicación entre hilos, IPC y mensajería de red.

Referencias

  1. ↑ Floyd, S. ; Jacobson, V. ; Liu, C. -G.; McCanne, S.; Zhang, L. (diciembre de 1997). "Un marco de multidifusión confiable para sesiones ligeras y tramas a nivel de aplicación" . IEEE/ACM Transactions on Networking . 5 (6): 784– 803. doi : 10.1109/90.650139 . S2CID 221634489 . 
  2. ↑ Diot, C.; Dabbous, W.; Crowcroft, J. (abril de 1997). "Comunicación multipunto: una revisión de protocolos, funciones y mecanismos" (PDF) . IEEE Journal on Selected Areas in Communications . 15 (3): 277– 290. doi : 10.1109/49.564128 .
  3. ↑ C. Guo; et al. (1 de noviembre de 2012). "Datacast: un servicio de entrega de datos grupales escalable, eficiente y confiable para centros de datos" . ACM. Archivado del original el 21 de julio de 2017. Recuperado el 26 de julio de 2017 . 
  4. ↑ T. Zhu; et al. (18 de octubre de 2016). "MCTCP: TCP multicast robusto y con conciencia de la congestión en redes definidas por software". 2016 IEEE/ACM 24.º Simposio Internacional sobre Calidad de Servicio (IWQoS) . IEEE. págs. 1–10 . doi : 10.1109/IWQoS.2016.7590433 . ISBN   978-1-5090-2634-0. S2CID 28159768 . 
  5. 1 2 M. Noormohammadpour; et al. (10 de julio de 2017). "DCCast: Transferencias eficientes de punto a multipunto a través de centros de datos" . USENIX . Recuperado el 26 de julio de 2017 . 
  6. ↑ M. Noormohammadpour; et al. (2018). "QuickCast: Transferencias rápidas y eficientes entre centros de datos mediante cohortes de árboles de reenvío" . Recuperado el 23 de enero de 2018 . 
  7. ↑ "Catálogo de especificaciones CORBA/IIOP" . 09/10/2004. Archivado del original el 09/10/2004 . Consultado el 19/09/2024 .
  8. ↑ KP Birman (julio de 1999). "Una revisión de experiencias con multidifusión confiable" . Software: Práctica y experiencia . 29 (9): 741– 774. doi : 10.1002/(SICI)1097-024X(19990725)29:9 < 741::AID-SPE259 > 3.0.CO ; 2-I . hdl : 1813/7380 .
  9. ↑ "Kit de herramientas Isis"
  10. ↑ "Biblioteca de computación en la nube Vsync" . Archivado del original el 26 de enero de 2018. Consultado el 19 de abril de 2019 .
  11. ↑ "Sistema Horus" Archivado el 24/06/2025 en Wayback Machine
  12. ↑ "Sistema de conjunto" Archivado el 24/06/2025 en Wayback Machine
  13. ↑ "El proyecto OpenAIS" Archivado el 6 de enero de 2009 en Wayback Machine

Lecturas adicionales

  • Sistemas distribuidos fiables: tecnologías, servicios web y aplicaciones. KP Birman. Springer Verlag (1997). Libro de texto que abarca un amplio espectro de conceptos de computación distribuida, incluida la sincronización virtual.
  • Sistemas distribuidos: principios y paradigmas (2.ª edición). Andrew S. Tanenbaum, Maarten van Steen (2002). Libro de texto que abarca un amplio espectro de conceptos de computación distribuida, incluida la sincronización virtual.
  • «El enfoque de grupos de procesos para la computación distribuida confiable» . KP Birman, Communications of the ACM 16:12 (dic. 1993). Escrito para no expertos.
  • "Especificaciones de comunicación grupal: un estudio exhaustivo" Gregory V. Chockler, Idit Keidar ,
  • Roman Vitenberg. ACM Computing Surveys 33:4 (2001). Introduce un formalismo matemático para este tipo de modelos y luego lo utiliza para comparar su capacidad expresiva y sus supuestos de detección de fallos.
  • "El parlamento a tiempo parcial" . Leslie Lamport. ACM Transactions on Computing Systems (TOCS), 16:2 (1998). Presenta la implementación de Paxos de máquinas de estados replicadas.
  • «Aprovechamiento de la sincronía virtual en sistemas distribuidos» . KP Birman y T. Joseph. Actas del 11.º Simposio ACM sobre Principios de Sistemas Operativos (SOSP), Austin, Texas, noviembre de 1987. Primer uso del término, pero probablemente no la mejor exposición del tema.
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