A utilização de várias ferramentas de injeção de falhas em um mesmo experimento de testes fornece mais subsídios para os resultados alcançados, tornando a atividade mais efetiva e menos sujeita a erros de interpretação. Neste sentido, as cargas de falhas possuem um importante papel, visto que elas compõem a principal entrada a ser fornecida nestas ferramentas. No entanto, os mecanismos oferecidos, nas ferramentas de injeção de falhas existentes, para esta especificação de cargas de falhas, possuem um baixo grau de usabilidade e expressividade. Por este motivo, o presente trabalho aborda uma metodologia, na qual cenários detalhados de testes, que envolvam experimentos com injeção de falhas, possam ser especificados de maneira simples, homogênea e padronizada. Para isso, é proposta a criação de um ambiente para a especificação destas cargas de falhas, denominado como jFaultload. Este ambiente, por sua vez, utiliza-se de um subconjunto da linguagem Java para a especificação destas cargas de falhas, ficando responsável ainda pela tradução, desta carga em Java, para os respectivos formatos de carga referentes a cada injetor de falhas utilizado em um dado experimento. Para efeito de exemplo e validação do ambiente proposto, as ferramentas FIRMAMENT, MENDOSUS e FAIL/FCI são integradas neste ambiente, tornando assim o cenário de testes amplamente detalhado. O serviço a ser testado, visando a demonstração da usabilidade e expressividade da solução proposta, foi uma sessão de video streaming, utilizando-se para isso do protocolo RTP, onde uma campanha de testes foi realizada com o injetor FIRMAMENT. / Use of two or more fault injection tools in a test campaign enriches the scenario obtained from a test execution. Faultloads represent the main input for these tools but their specification mechanisms lack usability and expressiveness. This thesis presents a full test scenario featuring the use of jFaultload, which applies Java for the specification of faultloads and translates them to specific formats that are appropriate to each available fault injector. FIRMAMENT, MENDOSUS and FAIL/FCI, fault injectors for communication systems, were integrated in the environment and complete the test scenario. The service under test used to demonstrate the usability and expressiveness of our solution is a video streaming session using RTP Protocol, which a test campaign was executed through the FIRMAMENT fault injector.

A utilização de várias ferramentas de injeção de falhas em um mesmo experimento de testes fornece mais subsídios para os resultados alcançados, tornando a atividade mais efetiva e menos sujeita a erros de interpretação. Neste sentido, as cargas de falhas possuem um importante papel, visto que elas compõem a principal entrada a ser fornecida nestas ferramentas. No entanto, os mecanismos oferecidos, nas ferramentas de injeção de falhas existentes, para esta especificação de cargas de falhas, possuem um baixo grau de usabilidade e expressividade. Por este motivo, o presente trabalho aborda uma metodologia, na qual cenários detalhados de testes, que envolvam experimentos com injeção de falhas, possam ser especificados de maneira simples, homogênea e padronizada. Para isso, é proposta a criação de um ambiente para a especificação destas cargas de falhas, denominado como jFaultload. Este ambiente, por sua vez, utiliza-se de um subconjunto da linguagem Java para a especificação destas cargas de falhas, ficando responsável ainda pela tradução, desta carga em Java, para os respectivos formatos de carga referentes a cada injetor de falhas utilizado em um dado experimento. Para efeito de exemplo e validação do ambiente proposto, as ferramentas FIRMAMENT, MENDOSUS e FAIL/FCI são integradas neste ambiente, tornando assim o cenário de testes amplamente detalhado. O serviço a ser testado, visando a demonstração da usabilidade e expressividade da solução proposta, foi uma sessão de video streaming, utilizando-se para isso do protocolo RTP, onde uma campanha de testes foi realizada com o injetor FIRMAMENT. / Use of two or more fault injection tools in a test campaign enriches the scenario obtained from a test execution. Faultloads represent the main input for these tools but their specification mechanisms lack usability and expressiveness. This thesis presents a full test scenario featuring the use of jFaultload, which applies Java for the specification of faultloads and translates them to specific formats that are appropriate to each available fault injector. FIRMAMENT, MENDOSUS and FAIL/FCI, fault injectors for communication systems, were integrated in the environment and complete the test scenario. The service under test used to demonstrate the usability and expressiveness of our solution is a video streaming session using RTP Protocol, which a test campaign was executed through the FIRMAMENT fault injector.

Este trabalho apresenta um modelo de integração de ferramentas de animação que reduz consideravelmente o esforço envolvido na construção de novos sistemas. O modelo proposto distribui as tarefas a serem implementadas pelo sistema entre diversas ferramentas, permitindo que cada uma seja menor e mais fácil de manter que um sistema completo. Uma implementação do modelo proposto também é apresentada aqui, assim como o é um protótipo de sistema, construído de acordo com o modelo. O protótipo é comparado com as ferramentas de animação atualmente disponíveis na UFRGS, a universidade na qual este estudo foi desenvolvido. O trabalho conclui com uma análise dos resultados principais obtidos deste estudo. Ao final também são apresentadas algumas sugestões de trabalhos futuros. / This work presents a model for animation tool’s integration, which greatly reduces the programmer’s work in developing a new system. The proposed model distributes all tasks among several tools, making each tool smaller and easier to maintain. An implementation of such model is also described here, and so is a prototype of an animation system made according to the model proposed. The prototype is then compared to the current animation tools available at the UFRGS, the University in which this work was developed. The work concludes with an analysis of the main results and some suggestions of possible future works.

Orientador: José Márcio Machado / Banca: Liria Matsumoto Sato / Banca: Aleardo Manacero Junior / Resumo: Devido a crescente quantidade de dados genômicos para comparação, a computação paralela está se tornando cada vez mais necessária para realizar uma das operaçoes mais importantes da bioinformática, o alinhamento múltiplo de sequências. Atualmente, muitas ferramentas computacionais são utilizadas para resolver alinhamentos e o uso da computação paralela está se tornando cada vez mais generalizado. Entretanto, embora diferentes algoritmos paralelos tenham sido desenvolvidos para suportar as pesquisas genômicas, muitos deles não consideram aspectos fundamentais da computação paralela. O MUSCLE [1] e uma ferramenta que realiza o alinhamento m ultiplo de sequências com um bom desempenho computacional e resultados biológicos signi cativamente precisos [2]. Embora os m etodos utilizados por ele apresentem diferentes versões paralelas propostas na literatura, apenas uma versão paralela do MUSCLE foi proposta [3]. Essa versão, entretanto, foi desenvolvida para sistemas de mem oria compartilhada. O desenvolvimento de uma versão paralela do MUSCLE para sistemas distribu dos e importante dado o grande uso desses sistemas em laboratórios de pesquisa genômica. Esta paralelização e o foco deste trabalho e ela foi realizada utilizando-se abordagens paralelas existentes e criando-se novas abordagens. Como resultado, diferentes estratégias paralelas foram propostas. Estas estratégias podem ser incorporadas a outras ferramentas de alinhamento que utilizam, em determinadas etapas, a mesma abordagem sequencial. Em cada método paralelizado, considerou-se principalmente a e ciência, a escalabilidade e a capacidade de atender problemas reais da biologia. Os testes realizados mostram que, para cada etapa paralela, ao menos uma estratégia de nida atende bem todos esses crit erios. Al em deste trabalho realizar um paralelismo in edito, ao viabilizar a execução da ferramenta MUSCLE em... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Due to increasing amount of genetic data for comparison, parallel computing is becoming increasingly necessary to perform one of the most important operations in bioinformatics, the multiple sequence alignments. Nowadays, many software tools are used to solve sequence alignments and the use of parallel computing is becoming more and more widespread. However, although di erent parallel algorithms were developed to support genetic researches, many of them do not consider fundamental aspects of parallel computing. The MUSCLE [1] is a tool that performs multiple sequence alignments with good computational performance and biological results signi cantly precise [2]. Although the methods used by them have di erent parallel versions proposed in the literature, only one parallel version of the MUSCLE tool was proposed [3]. This version, however, was developed for shared memory systems. The development of a parallel MUSCLE tool for distributed systems is important given the wide use of such systems in laboratories of genomic researches. This parallelization is the aim of this work and it was done using existing parallel approaches and creating new approaches. Consequently, di erent parallel strategies have been proposed. These strategies can be incorporated into other alignment tools that use, in a given stage, the same sequential approach. In each parallel method, we considered mainly the e ciency, scalability and ability to meet real biological problems. The tests show that, for each parallel step, at least one de ned strategy meets all these criteria. In addition to the new MUSCLE parallelization, enabling it execute in a distributed systems, the results show that the de ned strategies have a better performance than the existing strategies. / Mestre

Durante os últimos anos, a quantidade de dados gerada pelas aplicações cresceu consideravelmente. No entanto, para tornarem-se relevantes estes dados precisam ser processados. Para atender este objetivo, novos modelos de programação para processamento paralelo e distribuído foram propostos. Um exemplo é o modelo MapReduce, o qual foi proposto pela Google. Este modelo, no entanto, possui pontos de falha única (SPOF), os quais podem comprometer a sua execução. Assim, este trabalho apresenta uma nova arquitetura, inspirada pelo Chord, para lidar com os SPOFs do modelo. A avaliação da proposta foi realizada através de modelagem analítica e de testes experimentais. Os resultados mostram a viabilidade de usar a arquitetura proposta para executar o MapReduce. / During the last years, the amount of data generated by applications grew considerably. To become relevant, however, this data should be processed. With this goal, new programming models for parallel and distributed processing were proposed. An example is the MapReduce model, which was proposed by Google. This model, nevertheless, has Single Points of Failure (SPOF), which can compromise the execution of a job. Thus, this work presents a new architecture, inspired by Chord, to avoid the SPOFs on MapReduce. The evaluation was performed through an analytical model and an experimental setup. The results show the feasibility of using the proposed architecture to execute MapReduce jobs.

O surgimento de volumes de dados na ordem de petabytes cria a necessidade de desenvolver-se novas soluções que viabilizem o tratamento dos dados através do uso de sistemas de computação intensiva, como o MapReduce. O MapReduce é um framework de programação que apresenta duas funções: uma de mapeamento, chamada Map, e outra de redução, chamada Reduce, aplicadas a uma determinada entrada de dados. Este modelo de programação é utilizado geralmente em grandes clusters e suas tarefas Map ou Reduce são normalmente independentes entre si. O programador é abstraído do processo de paralelização como divisão e distribuição de dados, tolerância a falhas, persistência de dados e distribuição de tarefas. A motivação deste trabalho é aplicar o modelo de computação intensiva do MapReduce com grande volume de dados para uso em ambientes desktop grid. O objetivo então é investigar os algoritmos do MapReduce para adequar a computação intensiva aos ambientes heterogêneos. O trabalho endereça o problema da heterogeneidade de recursos, não tratando neste momento a volatilidade das máquinas. Devido às deficiências encontradas no MapReduce em ambientes heterogêneos foi proposto o MR-A++, que é um MapReduce com algoritmos adequados ao ambiente heterogêneo. O modelo do MR-A++ cria uma tarefa de medição para coletar informações, antes de ocorrer a distribuição dos dados. Assim, as informações serão utilizadas para gerenciar o sistema. Para avaliar os algoritmos alterados foi empregada a Análise 2k Fatorial e foram executadas simulações com o simulador MRSG. O simulador MRSG foi construído para o estudo de ambientes (homogêneos e heterogêneos) em larga escala com uso do MapReduce. O pequeno atraso introduzido na fase de setup da computação é compensado com a adequação do ambiente heterogêneo à capacidade computacional das máquinas, com ganhos de redução de tempo de execução dos jobs superiores a 70 % em alguns casos. / The emergence of data volumes in the order of petabytes creates the need to develop new solutions that make possible the processing of data through the use of intensive computing systems, as MapReduce. MapReduce is a programming framework that has two functions: one called Map, mapping, and another reducing called Reduce, applied to a particular data entry. This programming model is used primarily in large clusters and their tasks are normally independent. The programmer is abstracted from the parallelization process such as division and data distribution, fault tolerance, data persistence and distribution of tasks. The motivation of this work is to apply the intensive computation model of MapReduce with large volume of data in desktop grid environments. The goal then is to investigate the intensive computing in heterogeneous environments with use MapReduce model. First the problem of resource heterogeneity is solved, not treating the moment of the volatility. Due to deficiencies of the MapReduce model in heterogeneous environments it was proposed the MR-A++; a MapReduce with algorithms adequated to heterogeneous environments. The MR-A++ model creates a training task to gather information prior to the distribution of data. Therefore the information will be used to manager the system. To evaluate the algorithms change it was employed a 2k Factorial analysis and simulations with the simulant MRSG built for the study of environments (homogeneous and heterogeneous) large-scale use of MapReduce. The small delay introduced in phase of setup of computing compensates with the adequacy of heterogeneous environment to computational capacity of the machines, with gains in the run-time reduction of jobs exceeding 70% in some cases.

As aplicações de Realidade Virtual imergem o usuário em um ambiente virtual simulado, denominado Ambiente Virtual. A simulação de Ambientes Virtuais é um processo intensivo, o qual pode ser drasticamente limitado se for restrito a apenas um computador. É possível, através da distribuição, aumentar-se o tamanho e a abrangência destes sistemas, permitindo que múltiplos usuários interajam entre si e com o ambiente. Estes ambientes virtuais são conhecidos como Ambientes Virtuais Distribuídos. A construção de Ambientes Virtuais Distribuídos é uma tarefa complexa, principalmente quando são levados em consideração, aspectos como a estruturação da comunicação ao nível de processo, a escalabilidade, a interoperabilidade e o reuso de seus componentes. Tais aspectos são, também, enfatizados, através da Tecnologia de Objetos Distribuídos, cujo maior representante atual é a Arquitetura CORBA (Common Object Kequest Broker Architecture). Assim, neste contexto, este trabalho apresenta um estudo e uma metodologia para a construção de Ambientes Virtuais Distribuídos que utilizem a Arquitetura CORBA como infra-estrutura de alto nível para a comunicação e sincronização entre seus objetos. Buscou-se, também, apresentar os elementos teóricos e práticos desta abordagem, através da implantação de três protótipos, os quais formaram uma base comparativa para o estudo da viabilidade das idéias usadas. / Virtual Reality applications immerge the user in a simulated virtual environment entitled Virtual Environment that is an intensive process which can be drastically limited if restricted to a single computer. It is possible to enlarge the size and reach of these systems through distribution to allow multiple users to Interact among themselves and with the environment. These virtual environments are known as Distributed Virtual Environments. Their construction is a complex task, mainly when aspects such as communication structuring at the process level, scalability, interoperability and reuse of their components are taken into consideration. Such aspects are also emphasized through Distributed Objects Technology, being CORBA (Common Object Request Broker Architecture) currently the biggest representative. Thus, in this context, this thesis presents a study and methodology for the construction of Distributed Virtual Environments which utilize CORBA architecture as a high-level structure for the communication and synchronization among their objects. Last but not least, the aim of this thesis was also to present theoretical and practical elements of this approach, by implementing three prototypes, which formed a comparative basis to study the viability of the ideas hereby used.

A ComputaÃÃo em Nuvem desponta como um paradigma de utilizaÃÃo de recursos computacionais segundo o qual infraestrutura de hardware, software e plataformas para o desenvolvimento de novas aplicaÃÃes sÃo oferecidas como serviÃos disponÃveis em escala global. Tais serviÃos sÃo disponibilizados por meio de datacenters de larga escala onde à recorrente o emprego de tecnologias de virtualizaÃÃo para o uso compartilhado de recursos. Neste contexto, a gerÃncia eficiente da infraestrutura do datacenter pode levar a eduÃÃes significativas de seus custos de operaÃÃo. Este trabalho apresenta uma estratÃgia de gerenciamento de infraestrutura de datacenters virtualizados que aplica tÃcnicas de monitoramento distribuÃdo combinadas a aÃÃes centralizadas de controle. Tal estratÃgia busca diminuir os efeitos de sobrecarga observados em modelos tradicionais de gerÃncia baseados em um nà controlador que acumula responsabilidades de controle e monitoramento. Por conseguinte, busca-se elevar o poder de escalabilidade da infraestrutura e melhorar sua eciÃncia energÃtica sem comprometer a Qualidade de ServiÃo (QoS) oferecida ao usuÃrio final. A anÃlise de desempenho da estratÃgia proposta à realizada atravÃs de mÃltiplos experimentos de simulaÃÃo realizados com ferramentas voltadas especificamente para a modelagem de nuvens computacionais e com suporte à representaÃÃo do consumo energÃtico da infraestrutura simulada.

Este trabalho apresenta um modelo de integração de ferramentas de animação que reduz consideravelmente o esforço envolvido na construção de novos sistemas. O modelo proposto distribui as tarefas a serem implementadas pelo sistema entre diversas ferramentas, permitindo que cada uma seja menor e mais fácil de manter que um sistema completo. Uma implementação do modelo proposto também é apresentada aqui, assim como o é um protótipo de sistema, construído de acordo com o modelo. O protótipo é comparado com as ferramentas de animação atualmente disponíveis na UFRGS, a universidade na qual este estudo foi desenvolvido. O trabalho conclui com uma análise dos resultados principais obtidos deste estudo. Ao final também são apresentadas algumas sugestões de trabalhos futuros. / This work presents a model for animation tool’s integration, which greatly reduces the programmer’s work in developing a new system. The proposed model distributes all tasks among several tools, making each tool smaller and easier to maintain. An implementation of such model is also described here, and so is a prototype of an animation system made according to the model proposed. The prototype is then compared to the current animation tools available at the UFRGS, the University in which this work was developed. The work concludes with an analysis of the main results and some suggestions of possible future works.

Durante os últimos anos, a quantidade de dados gerada pelas aplicações cresceu consideravelmente. No entanto, para tornarem-se relevantes estes dados precisam ser processados. Para atender este objetivo, novos modelos de programação para processamento paralelo e distribuído foram propostos. Um exemplo é o modelo MapReduce, o qual foi proposto pela Google. Este modelo, no entanto, possui pontos de falha única (SPOF), os quais podem comprometer a sua execução. Assim, este trabalho apresenta uma nova arquitetura, inspirada pelo Chord, para lidar com os SPOFs do modelo. A avaliação da proposta foi realizada através de modelagem analítica e de testes experimentais. Os resultados mostram a viabilidade de usar a arquitetura proposta para executar o MapReduce. / During the last years, the amount of data generated by applications grew considerably. To become relevant, however, this data should be processed. With this goal, new programming models for parallel and distributed processing were proposed. An example is the MapReduce model, which was proposed by Google. This model, nevertheless, has Single Points of Failure (SPOF), which can compromise the execution of a job. Thus, this work presents a new architecture, inspired by Chord, to avoid the SPOFs on MapReduce. The evaluation was performed through an analytical model and an experimental setup. The results show the feasibility of using the proposed architecture to execute MapReduce jobs.