Sistemas operativos modernos

secreto para lograr un buen desempeño es diseñar en forma ingeniosa la red de interconexión y la tarjeta de interfaz. Este problema es análogo por completo a construir la memoria compar­ tida en un multiprocesador. Sin embargo, la meta es enviar mensajes en una escala de tiempo de microsegundos, en lugar de acceder a la memoria en una escala de tiempo de nanosegun­ dos, y esto es más sencillo, económico y fácil de lograr. En las secciones que siguen primero daremos un vistazo al hardware de multicomputado­ ras, sobre todo al hardware de interconexión. Luego pasaremos al software, comenzando con el de comunicación de bajo nivel, para seguir con el de comunicación de alto nivel. También estu­ diaremos la forma en que se puede compartir la memoria en sistemas que no tienen memoria compartida. Por último, examinaremos la calendarización y el balanceo de la carga. 8.2.1 Hardware de multicomputadora El nodo básico de una multicomputadora consiste en una CPU, memoria, una interfaz de red y a veces un disco duro. Este nodo podría estar albergado en un gabinete de PC estándar, pero el adaptador de gráficos, el monitor, el teclado y el ratón casi siempre están ausentes. En algunos casos, la PC contiene un muifiprocesador con dos o cuatro CPUs, en lugar de una sola, pero por sencillez supondremos que cada nodo tiene una CPU. Es común enlazar cientos o incluso miles de nodos para formar una multicomputadora. A continuación describiremos en forma breve la organización de este hardware. Tecnología de interconexión Cada nodo fiene una taijeta de interfaz de red de la cual salen uno o dos cables (o fibras). Estos cables se conectan con otros nodos o con conmutadores. En un sistema pequeño, podría haber un conmutador al cual están conectados todos los nodos con una topología de estrella como la que se ilustra en la figura 8-16a. Las Ethernet conmutadas modernas ufilizan esta topología. Como alternativa al diseño de un solo conmutador, los nodos podrían formar un anillo: dos cables salen de la interfaz de red; uno va al nodo de la izquierda y el otro al de la derecha, co­ mo se muestra en la figura 8-16b. En esta topología no se necesitan conmutadores, así que no se muestran. La cuadrícula o malla de la figura 8-16c es un diseño bidimensional que se ha usado en muchos sistemas comerciales. Es muy regular y fácil de ampliar a tamaños más grandes. Tiene un diámetro, que es el camino más largo posible entre dos nodos cualesquiera, y que aumenta sólo en función de la raíz cuadrada del número de nodos. Una variante de la cuadrícula es el do­ ble toroide de la figura 8-16d, que es una cuadrícula con las orillas conectadas. Este diseño no sólo es menos vulnerable a los fallos que la cuadrícula, sino que el diámetro también es menor porque las esquinas opuestas ahora pueden comunicarse con sólo dos saltos. El cubo de la figura 8-16e es una topología tridimensional regular. Hemos ilustrado un cu­ bo de 2 x 2 x 2, pero en el caso general podría ser un cubo de jt x á: x En la figura 8-16f se muestra un cubo tetradimensional construido a partir de tres cubos tridimensionales con los no­ dos correspondientes conectados. Podríamos construir un cubo pentadimensional, clonando la estructura de la figura 8-16f y conectando los nodos correspondientes para formar un bloque