Grupos.

    La comunicación grupal es una abstracción sobre la comunicación de multidifusión y se

puede implementar a través de multidifusión IP o una red de superposición equivalente,

teniendo como valor adicional la gestión de pertenencia al grupo, detección de fallas y

garantía de confiabilidad y pedidos, [1] [2].

Modelo de Programación

    En la comunicación grupal, el concepto central es el de un grupo con una membresía de

grupo asociada y con los procesos de unirse o salir del grupo ver Figura 1. Los procesos pueden enviar un mensaje a este grupo y hacer que se propague a todos los miembros (o a un miembro) del grupo con ciertas garantías en términos de confiabilidad y orden. Así, la comunicación de grupo implementa la comunicación de multidifusión, así como también la comunicación unidifusión.

    El uso de una única operación de envío permite un uso eficiente del ancho de banda. También es relevante en términos de garantías de entrega del mensaje ya que la operación de envío del mensaje se asocia a un proceso. Si ocurre una falla y algún mensaje no se entrega, se puede implementar el reenvio de mensajes. 

Figure 1: Modelo de Programación. Adaptado de [2]

 Membresía del Grupo

Un servicio de membresía grupal tiene cuatro tareas principales:

• Interfaz para cambios de membresía de grupo : el servicio de membresía proporciona operaciones para crear/destruir grupos de procesos y para agregar/retirar un proceso hacia o desde un grupo. En la mayoría de los sistemas, un solo proceso puede pertenecer a varios grupos al mismo tiempo (grupos superpuestos ).  

• Detección de fallas : el servicio monitorea a los miembros del grupo no solo en caso de que se bloqueen, sino también en caso de que se vuelvan inaccesibles debido a una falla de comunicación. El detector marca los procesos como sospechosos o no sospechosos. El servicio utiliza el detector de fallas para tomar una decisión sobre la situación de la membresía del grupo: excluye un proceso de la membresía si se sospecha que ha fallado o si se ha vuelto inalcanzable. 

• Notificación de cambios en la membresía del grupo : el servicio notifica al los miembros del grupo cuando se agrega un proceso, o cuando se excluye un proceso (por falla o cuando el proceso se retira deliberadamente del grupo). 

• Difusión de direcciones de grupo : cuando un proceso difunde un mensaje en forma múltiple, proporciona el identificador de grupo en lugar de una lista de procesos del grupo. El servicio de administración de membresía expande el identificador a la membresía del grupo actual para su entrega. El servicio puede coordinar la entrega de multidifusión con cambios de membresía controlando la expansión de direcciones. Es decir, puede decidir sistemáticamente dónde enviar un mensaje determinado, aunque la membresía pueda cambiar durante la entrega

Características de la arquitectura de Grupos

• Grupos de procesos La mayor parte del trabajo en servicios grupales se centra en grupos donde las entidades comunicantes son Procesos. El nivel de servicio proporcionado por los grupos de procesos es similar al de los sockets. 

• Grupos de objetos Es una colección de objetos (instancias de la misma clase) que procesan el mismo conjunto de invocaciones al mismo tiempo, y cada una devuelve respuestas. Los clientes invocan operaciones en un único objeto local, que actúa como proxy del grupo. El proxy utiliza un sistema de comunicación grupal para enviar las invocaciones a los miembros del grupo de objetos. Los parámetros de objeto y los resultados se empaquetan como en RMI y las llamadas asociadas se envían automáticamente a los objetos/métodos de destino. 

• Grupos abiertos Un grupo está abierto si los procesos fuera del grupo pueden enviarle mensajes, Figura 2. Los grupos abiertos son útiles, por ejemplo, para entregar mensajes a grupos de procesos interesados.  

• Grupos cerrados Se dice que el grupo está cerrado si solo los miembros del grupo pueden enviar mensajes multidifusión. Un proceso en un grupo cerrado se entrega a sí mismo cualquier mensaje que difunde al grupo, ver Figura 2. Los grupos cerrados de procesos son útiles, por ejemplo, para servidores que cooperan para enviarse mensajes entre sí que solo ellos deberían recibir.  

• Grupos Superpuestos Entidades (procesos u objetos) pueden ser miembros de varios grupos  

• Grupos no Superpuestos Implican que la membresía no se superpone (es decir, cualquier proceso pertenece como máximo a un grupo)

Figure 2: Grupos cerrados y abiertos. Adaptado de [2]

Confiabilidad y ordenamiento en multidifusión

Otras características atribuida a los grupos esta la confiabilidad y el ordenamiento de los

mensajes:

• Confiabiliad La confiabilidad en la comunicación se ha definido en términos de las siguientes propiedades:
• Integridad El mensaje recibido es el mismo que el enviado, y no se entregan dos veces. Validez Cualquier mensaje saliente es eventualmente entregado. La interpretación de multidifusión confiable se basa en estas propiedades, con integridad definida en términos de entregar el mensaje correctamente como máximo una vez, y la validez interpretado como que garantiza que un mensaje enviado finalmente será entregado. 
• Acuerdo Para extender la semántica y cubrir la entrega a múltiples receptores, la propiedad acuerdo indica que si el mensaje se entrega a un proceso, entonces se entrega a todos los procesos del grupo. 

• Ordenamiento Además de las garantías de fiabilidad, la comunicación grupal exige garantías adicionales en términos del orden relativo de los mensajes entregados a múltiples destinos. Para contrarrestar los retrasos y desorden en la entrega, los servicios de comunicación grupal ofrecen multidifusión ordenada, con la opción de una o más de las siguientes propiedades: 
• Orden FIFO : ordenamiento primero en entrar, primero en salir (FIFO) se ocupa de preservar el pedido desde la perspectiva del remitente del proceso, en el sentido de que si un proceso envía un mensaje antes que otro, se entregará en este orden en todos los procesos del grupo.  
• Ordenamiento causal : el ordenamiento causal tiene en cuenta las relaciones causales entre mensajes, en el sentido de que si un mensaje ocurre antes que otro mensaje en el sistema distribuido, esta relación causal se conservará en la entrega de los mensajes asociados en todos los procesos  
• Ordenamiento total : En el orden total, si un mensaje se entrega antes que otro mensaje en un proceso, se conservará el mismo orden en todos los procesos.

Bibliografia:

[1] M van Steen and A.S. Tanenbaum. Distributed Systems. Edited by Pearson Prentice

Hall. Third. distributed-systems.net, 2017 

[2]  George Coulouris et al. Distributed Systems: Concepts and Design. 5th. USA:

Addison-Wesley Publishing Company, 2011. ISBN: 0132143011 

[3] Roberto Vitillo. Understanding Distributed Systems. 2021