¿Cómo se puede mejorar la fiabilidad de los sistemas distribuidos?

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Los sistemas distribuidos están compuestos por múltiples nodos independientes que se comunican y coordinan para lograr un objetivo común. Sin embargo, estos sistemas se enfrentan a muchos desafíos, como fallos de red, caídas de nodos, datos incoherentes, problemas de simultaneidad y ataques maliciosos. ¿Cómo se puede mejorar la fiabilidad de los sistemas distribuidos, es decir, la capacidad de ofrecer un servicio correcto y coherente a pesar de estos fallos e incertidumbres? Estas son algunas estrategias y técnicas que pueden ayudarle a diseñar e implementar sistemas distribuidos más fiables.

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1 Tolerancia a fallos

La tolerancia a fallos es la propiedad de un sistema que le permite seguir funcionando correctamente incluso cuando algunos de sus componentes fallan. Para lograr la tolerancia a errores, debe identificar los posibles modos y escenarios de error del sistema, y diseñar mecanismos para detectarlos, aislarlos y recuperarse de ellos. Por ejemplo, puede utilizar la redundancia, la replicación, los puntos de control, las copias de seguridad y los protocolos de consenso para aumentar la disponibilidad y la durabilidad de los datos y servicios del sistema. También puede usar tiempos de espera, reintentos, disyuntores y reservas para controlar los errores de red y evitar errores en cascada.

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Andrew MacKay
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In my experience, a few key areas require special attention when designing a distributed scalable system. Deciding on a Shared nothing architecture (no master node) or a quorum design where nodes vote for control of the cluster. A combination of both architectures can offer the simplicity of a shared nothing and the resilience and predictability of quorum design. All architectures will be impacted by race conditions. This is where two processes vote or take control of a function at nearly the same time. These conditions are hard to debug. Software restarts and initialization routines make the probability of race condition almost guaranteed. Persistent shared storage is needed for checkpoints that allow processing to resume

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Dragos Cristea

Sr. Product Line Manager, Network Control and Automation at Nokia. Nokia Ombuds leader
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Process interlock should be one design principle. At least the known processes should not try to "step over each other" when there is a hierarchy of processes and contention for resources. Logging should be done for each of the cluster members' apps, with precision clocking, so if a timeline needs to be established, to be able to do that irrespective of the failing app and cluster. Usually failures like these are not "shot in the head" where the failure is immediate; it is more "shot in the heart" where there are some extra steps recorded past the actual failure - helping to better identify the failure moment - and culprit[s].

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Asif Shafi

Senior Automation Engineer at General Dynamics Mission Systems
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Although an expensive proposition, I always try to leverage cloud providers and their services to add redundancy to the system. This methodology provides a solid fall back against complete network outage, ISP outage, as well as any security incident which might cause a loss of functionality for mission critical systems

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Muhammad Adeel Qamar

Manager IT Infrastructure
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Redundancy and replication are two fundamental concepts used in distributed systems to enhance reliability. Redundancy involves duplicating critical system components, such as servers, storage devices, or network links, so that if one fails, the redundant component can seamlessly take over.

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Davoud Teimouri

Senior Datacenter Expert
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Fault Tolerance comes with some definitions and also some popular features or solutions in infrastructure platforms such as VMware vSphere. Some of solutions are very expensive or complicated for Fault Tolerance such as EMC VPLEX. But you can save your business from failures by implementing some basic solutions such as clustering.

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2 Pruebas y depuración

Las pruebas y la depuración son actividades esenciales para garantizar la calidad y la corrección de la funcionalidad y el rendimiento de su sistema. Sin embargo, probar y depurar sistemas distribuidos puede ser un desafío, ya que implican múltiples procesos simultáneos y asincrónicos, interacciones complejas, comportamientos no deterministas y fallas parciales. Para superar estos desafíos, debe utilizar las herramientas y los métodos adecuados para simular, supervisar, rastrear y analizar el comportamiento del sistema en diversas condiciones y escenarios. Por ejemplo, puede usar las pruebas unitarias, las pruebas de integración, las pruebas de carga, la inyección de errores, el registro, el seguimiento distribuido y las herramientas de depuración para identificar y corregir errores y cuellos de botella en el sistema.

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3 Gestión de la configuración

La gestión de la configuración es el proceso de gestionar la configuración y los parámetros de los componentes y el entorno del sistema. Incluye tareas como el aprovisionamiento, la implementación, la actualización, el escalado y la supervisión de los nodos y recursos del sistema. La gestión de la configuración puede ayudarle a mejorar la fiabilidad de su sistema garantizando que su sistema sea coherente, seguro y adaptable a los requisitos y demandas cambiantes. Por ejemplo, puede utilizar herramientas de gestión de la configuración, como Ansible, Chef, Puppet o Terraform, para automatizar y orquestar los procesos de configuración e implementación del sistema, y reducir los errores humanos y las incoherencias.

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Davoud Teimouri

Senior Datacenter Expert
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You can use configuration management tools for preparing virtual servers or physical servers regarding to your service's needs. Ansible is one of most popular configuration management tools, Ansible Tower and Oracle Automation Manager are web-based management for Ansible and working is so easier when there is a GUI for administration. You can update multiple servers or change specific settings on multiple servers so easily.

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4 Seguridad y privacidad

La seguridad y la privacidad son los aspectos de su sistema que protegen sus datos y servicios del acceso, la modificación o la divulgación no autorizados. Son cruciales para garantizar la confiabilidad e integridad de su sistema y sus usuarios. Para mejorar la seguridad y la privacidad de su sistema, debe implementar medidas para prevenir, detectar y responder a posibles amenazas y ataques. Por ejemplo, puede utilizar sistemas de cifrado, autenticación, autorización, auditoría, firewalls y detección de intrusiones para proteger los canales de comunicación, el almacenamiento de datos y el control de acceso de su sistema.

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Davoud Teimouri

Senior Datacenter Expert
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Security solutions can be achieved easy or by spending much money. So, you need to find what do you need for securing services. Sometimes attackers are outside, many times attackers are inside. Sometimes you need to activate firewall on Operating System but sometimes you need to do much more. You can implement different solutions and strategies to keep services "more secure".

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5 Escalabilidad y rendimiento

La escalabilidad y el rendimiento son las características de su sistema que determinan qué tan bien puede manejar las crecientes cargas de trabajo y demandas. Son importantes para garantizar la capacidad de respuesta y la eficiencia de su sistema y sus usuarios. Para mejorar la escalabilidad y el rendimiento de su sistema, debe optimizar el diseño y la implementación de su sistema para reducir la latencia, el ancho de banda y el consumo de recursos. Por ejemplo, puede utilizar el equilibrio de carga, el almacenamiento en caché, la compresión, el procesamiento por lotes y el paralelismo para distribuir y procesar las cargas de trabajo y las solicitudes del sistema de forma más eficaz.

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6 Documentación y comunicación

La documentación y la comunicación son las actividades de creación y intercambio de información y conocimiento sobre la arquitectura, el diseño, la implementación, el funcionamiento y el mantenimiento del sistema. Son esenciales para garantizar la claridad y la coherencia de su sistema y sus partes interesadas. Para mejorar la documentación y la comunicación del sistema, debe utilizar formatos, herramientas y canales adecuados para documentar y comunicar los objetivos, requisitos, especificaciones, suposiciones, decisiones y cambios del sistema. Por ejemplo, puede utilizar diagramas, comentarios de código, archivos README, wikis, blogs y boletines informativos para documentar y comunicar las características y actualizaciones del sistema.

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1 Tolerancia a fallos

2 Pruebas y depuración

3 Gestión de la configuración

4 Seguridad y privacidad

5 Escalabilidad y rendimiento

6 Documentación y comunicación

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