Com o intuito de tornarem-se mais eficientes, muitas organizações -- empresas, órgãos governamentais, centros de pesquisa, etc. -- optam pela utilização de ferramentas de software para apoiar a realização de seus processos. Uma opção que vem se tornando cada vez mais popular é a utilização de sistemas de Gestão de Processos de Negócio (GPN), que são ferramentas genéricas, ou seja, não são específicas a nenhuma organização, altamente configuráveis e ajustáveis às necessidades dos objetos de atuação de cada organização. Uma das principais responsabilidades de um sistema de GPN é prover mecanismos de tratamento de exceções à execução de instâncias de processos de negócio. Exceções, se forem ignoradas ou se não forem corretamente tratadas, podem causar o aborto da execução de instâncias e, dependendo da gravidade da situação, podem causar falhas em sistemas de GPN ou até mesmo em sistemas subjacentes (sistema operacional, sistema gerenciador de banco de dados, etc.). Sendo assim, mecanismos de tratamento de exceções têm por objetivo resolver a situação excepcional ou conter seus efeitos colaterais garantindo, ao menos, uma degradação controlada (graceful degradation) do sistema. Neste trabalho, estudamos algumas das principais deficiências de modelos atuais de tratamento de exceções, no contexto de sistemas de GPN, e apresentamos soluções baseadas em Modelos Transacionais Avançados para contorná-las. Isso é feito por meio do aprimoramento dos mecanismos de tratamento de exceções da abordagem de modelagem e gerenciamento de execução de processos de negócio WED-flow. Por fim, estendemos a ferramenta WED-tool, uma implementação da abordagem WED-flow, através do desenvolvimento de seu gerenciador de recuperação de falhas. / With the aim of becoming more efficient, many organizations -- companies, governmental entities, research centers, etc -- choose to use software tools for supporting the accomplishment of its processes. An option that becomes more popular is the usage of Business Process Management Systems (BPM), which are generic tools, that is, not specific to any organization and highly configurable to the domain needs of any organization. One of the main responsibilities of BPM Systems is to provide exception handling mechanisms for the execution of business process instances. Exceptions, if ignored or incorrectly handled, may induce the abortion of instance executions and, depending on the gravity of the situation, induce failures on BPM Systems or even on subjacent systems (operational system, database management systems, etc.). Thus, exception handling mechanisms aim to solve the exceptional situation or stopping its collateral effects by ensuring, at least, a graceful degradation to the system. In this work, we study some of the main deficiencies of present exception handling models -- in the context of BPM Systems -- and present solutions based on Advanced Transaction Models to bypass them. We do this through the improvement of exception handling mechanisms from WED-flow, a business process modelling and instance execution managing approach. Lastly, we extend the WED-tool, an implementation of WED-flow approach, through the development of its failure recovery manager.

Process-based composition of Web services is emerging as a promising technology for the effective automation of integrated and collaborative applications. As Web services are often autonomous and heterogeneous entities, coordinating their interactions to build complex processes is a difficult, error prone, and time-consuming task. In addition, since Web services usually operate in dynamic and highly evolving environments, there is a need for supporting flexible and correct execution of integrated processes. In this thesis, we propose a Petri net-based framework for formal composition and recovery policies in service-based business processes. We first propose an algebra for composing Web services. The formal semantics of this algebra is expressed in terms of Petri nets. The use of a formal model allows the effective verification and analysis of properties, both within a service, such as termination and absence of deadlock, and between services, such as behavioral equivalences. We also develop a top down approach for the correct (e.g., absence of deadlock and termination) composition of complex business processes. The approach defines a set of refinement operators that guarantee correctness of the resulting business process nets at design time. We then introduce Self-Adaptive Recovery Net (SARN), an extended Petri net model for specifying exceptional behavior in business processes. SARN adapts the structure of the underlying Petri net at run time to handle exceptions while keeping the Petri net design simple and easy. The proposed framework caters for the specification of high-level recovery policies that are incorporated either with a single task or a set of tasks, called a recovery region. Finally, we propose a pattern-based approach to dynamically restructure SARN. These patterns capture the ways past exceptions have been dealt with. The objective is to continuously restructure recovery regions within the SARN model to minimize the impact of exception handling. To illustrate the viability of the proposed composition and exception handling techniques, we have developed HiWorD (HIerarchical WORkflow Designer), a hierarchical Petri net-based business process modeling and simulation tool.

Web services composition is emerging as a promising technology for the effective automation of application-to-application collaborations. The application integration problems have been subject of much research in the past years. However, with growth in importance of business process automation and highly dynamic nature of the Internet, this research has taken on a new significance and importance. Adequate solutions to this problem will be very important to make enterprise systems more flexible, robust and usable in the future. In this dissertation, we present a novel approach for the declarative definition and scalable orchestration of composite Web services in large, autonomous, heterogeneous, and dynamic environments. We first propose a composition model for composing Web services in a personalized and adaptive manner. We model composite Web services based on statecharts. To cater for large amounts of dynamic Web services, we use the concept of service community that groups services together and is responsible for the runtime selection of services against user's preferences. We use the concept of process schema that specific users can adjust with their personal preferences. A set of exception handling policies can be specified to proactively react to runtime exceptions. We then propose a tuple space based service orchestration model for distributed, self-managed composite services execution. We introduce the concept of execution controller that is associated with a service and is responsible for monitoring and controlling service executions. The knowledge required by a controller is statically extracted from the specification of personalized composite services. We also present techniques for robust Web services provisioning. The techniques presented in this dissertation are implemented in Self-Serv, a prototype that provides a set of tools for Web service composition and execution. Finally, we conduct an extensive usability and performance study of the proposed techniques. The experimental results reveal that our system i) provides an efficient support for specifying, deploying, and accessing composite services; ii) is more scalable and outperforms the centralized approach when the exchanged messages become bigger; and iii) is more robust and adaptive in highly dynamic environments.

In dynamic pointcut-advice join point models of Aspect-Oriented Programming (AOP), join points are typically selected and advised independently of each other. That is, the relationships between join points are not considered in join point selection and advice. But these inter-relationships are key to the designation and advice of arbitrary pieces of code when modularizing concerns such as exception handling and synchronization. Without a mechanism for associating join points, one must instead refactor (if possible) into one method the two or more related join points that are to be advised together. In practice, join points are often not independent. Instead, they form part of a higher-level operation that implements the intent of the developer (e.g. managing a resource). This relationship should be made more explicit. We extend the dynamic pointcut-advice join point model to make possible the designation, reication, and advice of interrelated join points. The Transactional Pointcut (transcut), which is a realization of this extended model, is a special join point designator that selects sets of interrelated join points. Each match of a transcut is a set of join points that are related through control ow, dataow, or both. This allows transcuts to dene new types of join points (pieces of computation) by capturing the key points of a computation and to provide effective access for their manipulation (i.e. advice). Essentially, transcuts almost eliminate the need for refactoring to expose join points, which is shown by others to have a signicant negative effect on software quality. The transcut construct was implemented as an extension to the AspectJ language and integrated into the AspectBench compiler. We used transcuts to modularize the concern of exception handling in two real-world software systems. The results show that transcuts are effective in designating target join points without unnecessary refactorings, even when the target code is written obliviously to the potential aspectization.

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QUEIROZ FILHO, Carlos Alberto Batista de. Um mecanismo de tratamento de excessões sensível ao contexo para sistemas ubíquos orientados a tarefas. 2012. 96 f. Dissertação (Mestrado em ciência da computação)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2012. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-07-11T11:44:28Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_cabqueirozfilho.pdf: 1970524 bytes, checksum: 4c0037e9a7ae7b752cee99522d45b0b2 (MD5) / Approved for entry into archive by Rocilda Sales (rocilda@ufc.br) on 2016-07-14T15:27:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_cabqueirozfilho.pdf: 1970524 bytes, checksum: 4c0037e9a7ae7b752cee99522d45b0b2 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-14T15:27:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_cabqueirozfilho.pdf: 1970524 bytes, checksum: 4c0037e9a7ae7b752cee99522d45b0b2 (MD5) Previous issue date: 2012 / The main purpose of ubiquitous computing is to provide information and features needed to help people in their daily tasks, proactively and transparently, at any time and anywhere. The development of ubiquitous systems involves a set of challenging requirements, including: context awareness, which allows systems to adapt their behavior to respond appropriately in the face of environmental changes, and dependability, which is related to the ability of systems provide a service which offer strong indications that are reliable. Regarding the attributes of dependability, neglecting them can bring grievances from small to severe risks to the physical integrity of the users. Exception handling is a major fault tolerance techniques used in software development to achieve greater levels of dependability. This technique, even though it is widely used in traditional software development, it is still not widely used in the development of ubiquitous systems. This is due to challenging requirements and characteristics of this type of system, among which we highlight the sensitivity to the context and distribution, which can make the necessary possibilities of handling exceptions in a system as a whole is greater than the sum of possibilities for exception handling of the parts that compose it. Therefore, this dissertation aims to propose a mechanism for exception handling context-sensitive ubiquitous systems for task-oriented. The proposed mechanism is available through a framework called foreheads, which allows the reuse mechanism. By using this framework, system functionality can be implemented on an abstraction task, which responds appropriately to changes in context, detecting and treating exceptional situations. To validate the proposed mechanism was implemented a prototype system of parking control ubiquitous as a proof of concept, which focuses on demonstration of how the tasks are implemented that make up this system and how they are defined exceptions contextual and their handlers. / O principal propósito da Computação Ubíqua é o fornecimento de informações e funcionalidades necessárias para ajudar as pessoas em suas tarefas cotidianas, de maneira proativa e transparente, a qualquer instante e em qualquer lugar. O desenvolvimento de sistemas ubíquos envolve um conjunto de requisitos desafiadores, dentre eles: sensibilidade ao contexto, que permite que os sistemas adaptem o seu comportamento para responder de forma apropriada diante de mudanças do ambiente; e dependabilidade, que está relacionado à capacidade dos sistemas de prestarem um serviço os quais ofereçam fortes indícios de que são confiáveis. Em relação aos atributos de dependabilidade, negligenciá-los pode trazer desde pequenas insatisfações até graves riscos à integridade física dos usuários. O tratamento de exceções é uma das principais técnicas de tolerância a faltas empregadas no desenvolvimento de software para atingir maiores níveis de dependabilidade. Essa técnica, apesar de já ser amplamente utilizada no desenvolvimento de software tradicional, ainda é pouco empregada no desenvolvimento de sistemas ubíquos. Isso ocorre em virtude das características e requisitos desafiadores desse tipo de sistema, dentre os quais se destacam a sensibilidade ao contexto e a distribuição, a qual pode fazer com que as possibilidades necessárias de tratamento de exceções de um sistema como um todo seja maior do que a soma das possibilidades de tratamento de exceções das partes que o compõe. Portanto, essa dissertação tem como objetivo propor um mecanismo de tratamento de exceções sensível ao contexto para sistemas ubíquos orientados a tarefas. O mecanismo proposto é disponibilizado através de um framework, denominado FRonTES, que permite a reutilização do mecanismo. Através da utilização desse framework, funcionalidades do sistema podem ser implementadas sob uma abstração de tarefa, que responde de maneira adequada a mudanças de contexto, detectando e tratando situações excepcionais. Para a validação do mecanismo proposto foi implementado um protótipo de sistema de controle de estacionamento ubíquo como uma prova de conceito, que foca na demonstração de como são implementadas as tarefas que compõem esse sistema e como são definidas as exceções contextuais e seus tratadores.

LIMA, Rafael de. CatchML: uma linguagem de domínio específico para modelagem do tratamento de exceção sensível ao contexto. 2013. 111 f. Dissertação (Mestrado em ciência da computação)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2013. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-07-12T15:18:44Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_rlima.pdf: 1916774 bytes, checksum: 8d3c896a97a4692523fcd35305e73f1e (MD5) / Approved for entry into archive by Rocilda Sales (rocilda@ufc.br) on 2016-07-20T13:54:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_rlima.pdf: 1916774 bytes, checksum: 8d3c896a97a4692523fcd35305e73f1e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-20T13:54:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_rlima.pdf: 1916774 bytes, checksum: 8d3c896a97a4692523fcd35305e73f1e (MD5) Previous issue date: 2013 / In ubiquitous systems, due to the complexity added by the use of contextual information, the application of context aware exception handling (CAEH) techniques has many challenges and in the literature several approaches have been found to define concepts and abstractions useful for modeling CAEH. However, only one of these approaches proposes a method for specification and verification of models in the field of ubiquitous systems, which provides a tool for specifying the CAEH model using a Java API, and also generates an error report to a text file. The disadvantage of this approach is that the designer should strive to understand programming details that are irrelevant to the analysis process of the exceptional behavior of the system. Then, this work aims to propose a domain specific language for modeling CAEH, which provides abstractions and constructors that allow to express relevant concepts and make the task of designing CAEH models simpler and more intuitive. In addition, the language is integrated with the tool mentioned before that allows automatic model verification. The errors generated by the verifier are now shown directly in the source code making their identification and correction easier for the designer. In order to evaluate the language, a case study is conducted to provide evidence of its viability as an alternative to modeling CAEH. / Em sistemas ubíquos, devido à complexidade inserida pela utilização de informações contextuais, a aplicação de técnicas de tratamento de exceção sensível ao contexto (TESC) tem sido objeto de estudo para muitos pesquisadores. Na literatura são encontradas diversas abordagens que definem conceitos e abstrações úteis para modelagem de TESC. Entretanto, apenas uma dessas abordagens propõe um método para especificação e verificação de modelos no domínio de sistemas ubíquos o qual fornece uma ferramenta para especificação do modelo de TESC através de uma API Java, e gera ainda um relatório de erros em um arquivo texto. A desvantagem dessa abordagem é que o projetista deve se esforçar para entender detalhes de programação irrelevantes ao processo de análise do comportamento excepcional do sistema. Esta dissertação tem portanto como objetivo propor uma linguagem de domínio específico para modelagem de TESC, com o intuito de oferecer abstrações e construtores que permitem expressar conceitos pertinentes e tornar a tarefa de projetar modelos de TESC mais simples e intuitiva. Além disso, a linguagem é integrada com a ferramenta citada anteriormente, o que permite realizar a verificação do modelo de forma automática. Os erros gerados pelo verificador são mostrados agora diretamente no código do modelo facilitando a identificação e correção dos mesmos pelo projetista. A fim de avaliar a linguagem, um estudo de caso é realizado para fornecer indícios de sua viabilidade como alternativa para modelagem de TESC.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-07-12T12:30:10Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO (2015-08-17) - RAFAEL BRANDAO LOBO.pdf: 1015468 bytes, checksum: d543b6f16adc4ce4d3aa4d59c8d546ff (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-12T12:30:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO (2015-08-17) - RAFAEL BRANDAO LOBO.pdf: 1015468 bytes, checksum: d543b6f16adc4ce4d3aa4d59c8d546ff (MD5) Previous issue date: 2015-07-17 / CAPEs / Deadlocks are a common type of concurrency bug. When a deadlock occurs, it is difficult to clearly determine whether there is an actual deadlock or if the application is slow or hanging due to a different reason. It is also difficult to establish the cause of the deadlock. In general, developers deal with deadlocks by using analysis tools, introducing application-specific deadlock detection mechanisms, or simply by using techniques to avoid the occurrence of deadlocks by construction. In this paper we propose a different approach. We believe that if deadlocks manifest at runtime, as exceptions, programmers will be able to identify these deadlocks in an accurate and timely manner. We leverage two insights to make this practical: (i) most deadlocks occurring in real systems involve only two threads acquiring two locks (TTTL deadlocks); and (ii) it’s possible to detect TTTL deadlocks efficiently enough for most practical systems. We conducted a study on bug reports and found that more than 90% of identified deadlocks were indeed TTTL.We extended Java’s ReentrantLock class to detect TTTL deadlocks and measured the performance overhead of this approach with a conservative benchmark. For applications whose execution time is not dominated by locking, the overhead is estimated as below 6%. Empirical usability evaluation in two experiments showed that students finished tasks 16.87% to 30.7% faster on the average using our approach with the lock being the most significant factor behind it, and, in one of the experiments they were able to identify the defects more accurately with a signficant 81.25% increase in the number of correct answers when deadlock exceptions where present. / Deadlocks são um tipo comum de bug de concorrência. Quando um deadlock acontece, é difícil determinar claramente se houve um deadlock de verdade ou se a aplicação está lenta ou travada por qualquer outro motivo. Também é difícil estabelecer a causa do deadlock. Em geral, desenvolvedores lidam com deadlocks de várias maneiras: utilizando ferramentas analíticas; utilizando mecanismos especificos da aplicação para detectar deadlocks; ou simplesmente usando técnicas para evitar a ocorrência de deadlocks no momento da construção do código. Neste trabalho, propomos uma abordagem diferente. Acreditamos que se deadlocks se manifestarem durante a execução na forma de exceções, programadores serão capazes de identificar esses deadlocks de forma mais precisa e mais rápida. Levamos em consideração alguns aspectos para tornar esta abordagem prática: (i) a maioria dos deadlocks que ocorrem em sistemas reais envolvem apenas duas threads adquirindo dois locks ou two-thread, two-lock (TTTL) deadlock; e (ii) é possível detectar TTTL deadlocks de forma suficientemente eficiente para uso prático na maioria dos sistemas. Conduzimos um estudo com bugs reportados em sistemas de software de larga escala e descobrimos que mais de 90% dos bugs identificados como deadlocks eram de fato TTTL. Extendemos a classe ReentrantLock de Java para detectar TTTL deadlocks e medimos seu overhead na performance com um benchmark bastante conservador onde medimos o overhead das operações de trava quando deadlocks não são possíveis. Para aplicações cujo tempo de execução não é dominado por travas, o impacto médio no tempo de execução é na ordem de 6%. Realizamos uma avaliação empírica para testar usabilidade através de dois experimentos. Nesta avaliação, mostramos que, em média, estudantes terminam tarefas de 16.87% a 30.7% mais rapidamente usando nossa abordagem, sendo o tipo de abordagem o fator de maior significância e, em um dos experimentos, estudantes foram capazes de identificar mais corretamente a causa dos bugs, mostrando que o número de respostas corretas aumentou significativamente em 81.25% quando as exceções propostas estavam presentes.

This work aims at improving an existing soft microprocessor core optimized for Xilinx Virtex®-4 FPGA. Instruction and data caches will be designed and implemented. Interrupt support will be added as well, preparing the microprocessor core to host operating systems. Thorough verification of the added modules is also emphasized in this work. Maintaining core clock frequency at its maximum has been the main concern through all the design and implementation steps.

Um sistema de software que apresente problemas em sua execução pode gerar conseqüências desde um simples incômodo ao usuário, até desastres como a perda de uma sonda da NASA em Marte. As atividades de teste visam identificar erros nos sistemas de software, prevenindo estas conseqüências indesejáveis. Porém, os testes podem envolver entre 30% e 40% do esforço de desenvolvimento do sistema, e em sistemas críticos, seu custo pode ser de 3 a 5 vezes maior do que o custo combinado das demais atividades. Para tentar reduzir estes custos podemos automatizar parte das atividades. No presente caso, pretende-se minimizar os casos de teste gerados manualmente, utilizando uma técnica denominada verificação de modelos. Esta técnica consiste em verificar propriedades definidas formalmente através de expressões matemáticas, utilizando uma ferramenta de verificação que simula a execução do código. Além disso, um sistema que utilize um tratamento de condições excepcionais eficiente, tem sua manutenibilidade, robustez e confiabilidade melhoradas. Por isso, definimos propriedades relacionadas ao tratamento de exceções, como ponto de entrada para a verificação de modelos. Apresentamos um ambiente de testes criado para permitir a verificação destas propriedades com o verificador Java PathFinder e a exibição das estatísticas de cobertura de testes de acordo com o critério selecionado. Este ambiente facilita a execução dos testes, pois apresenta uma interface gráfica com o usuário que permite a configuração e execução dos testes sem que seja necessária a escrita de código pelo testador. Apresentamos também o resultado do uso deste ambiente para o teste de vários programas exemplo, utilizando desde código concorrente até diferentes estratégias de tratamento de exceção e discutimos as características, cuidados no uso e limitações das ferramentas utilizadas. / A software system that shows some failure at runtime execution may bring consequences that range from a simple user annoyance to great disasters such as the lost NASA probe on Mars. The test activities aim to find errors in software systems, preventing these undesirable consequences. However, tests may take between 30% and 40% of total development time, and on critical systems, its cost can be from 3 to 5 times greater than the combined cost of the other activities. In an effort to reduce these costs, we may automate some of the activities. In this work we intend to minimize test case manual generation, using a technique called model checking. This technique involves the checking of properties defined through the use of mathematical formulas, using a tool, that simulates code execution. In addition, a system with an efficient exception handling mechanism, has its maintainability, robustness and reliability enhanced. So, in this work we define exception handling related properties, as an input for model checking. We present a test tool created to allow checking of these properties using the Java PathFinder model checker, and to list the test coverage statistics, according to the selected test criteria. This tool makes easy the test execution, since it presents a graphical user interface that allows configuration and running of tests with no need to write any lines of code. We also show the results of running several tests with the GUI, using some programs implemented with concurrent code and several exception handling techniques and discuss the main features, pitfalls and limitations of the underlying tools.