[pt] A utilização de tolerância a falhas na construção de aplicações em sistemas distribuídos é, em geral, uma tarefa complexa. Para facilitar esta tarefa, pode-se utilizar um ambiente de desenvolvimento que forneça técnicas padronizadas e ferramentas para o suporte a tolerância a falhas. Com esse objetivo, foi concebido um suporte especializado para a tolerância a falhas. Parte deste suporte foi implementado e adicionado ao ambiente RIO (Reconfigurable interconnectable Objects) O RIO é centrado no conceito de módulos configuráveis que se comunicam por interfaces bem definidas. O suporte a tolerância a falhas é obtido a partir de técnicas baseadas em replicação de módulos de software. Como exemplo, são apresentadas três técnicas de replicação, Replicação Passiva Reserva Quente, Replicação Ativa Competitiva e Replicação Ativa Cíclica, bem como o suporte concebido e implementado para as mesmas. Os detalhes relevantes desta implementação são discutidos e, finalmente, apresenta-se conclusões e sugestões para trabalhos futuros. / [en] The use of fault tolerance in the construction of distributed systems applications is usually a complex task. To make this task easier, a development environment may be used including standard techniques and tools for the support of fault tolerance. With this purpose, a specialized fault tolerance support was concepted. Part of this support was implemented and added to the RIO (Reconfigurable interconnectable Objects) environment. The RIO is based on the concept of configurables modules. Well defined interfaces are used to modules comunication. The fault tolerance support is obtained by software replication based techniques. Three replication techniques examples are presented, Hot Standby Passive Replication, Competitive Active Replication and Ciclic Active Replication, as well as the designed support for them. Important implementation details are discussed and, finally, conclusions and sugestions for future work are presented.

[pt] A soma dos gastos associados ao desenvolvimento de software é o fator preponderante na composição do custo total dos sistemas de computação. Desta forma, deve-se procurar otimizar o processo de desenvolvimento visando minimizar o custo do software sem incorrer em perda de qualidade do sistema como um todo. Este trabalho apresenta um experiência de utilização de uma metodologia de desenvolvimento de software no ambiente de construção e suporte a sistemas distribuídos RIO. A metodologia adotada é baseada no conceito de abstrações e usa uma linguagem especializada (SPEC) para a descrição de especificações. Conceitos de lógica são também utilizados para formalizar o comportamento da aplicação e de seus componentes, o que facilita o uso de procedimentos automatizados para a detecção de erros e simplificação das especificações. Os paradigmas adotados em SPEC são similares aos disponíveis para a concepção e construção de sistemas aplicativos no ambiente RIO. Isso simplifica o processo de transformação das especificações obtidas em uma implementação. / [en] The sum of costs associated to the software development is the dominant factor in the composition of the total cost of the computer systems. Thus, the software development process shoild be optimized in order to reduce its cost without incurring in losses for the overall system quality. This work presents an experience of a software methodology in the RIO environment for the support of distributed systems. The adopted methodology is based on abstractions and uses a specialized language (SPEC) for the description of the specifications. Logic concepts are also used to formalize the behaviour of the applicationa and its components This facilities the use of automatic procedures for correctness checks an simplification of the specifications. The paradigms adopted by SPEC are similar to those supported in the RIO environment. This simplifies the process of translation fo the specification into a system implementation.

[pt] Esta dissertação apresenta a descrição de um pré-processador projetado e implementado especificamente para suportar uma extensão para a linguagem de programação Pascal. Este pré-processador produz um texto fonte em Pascal pronto para ser compilado. A extensão foi projetada especialmente para suportar o desenvolvimento de sistemas distribuídos destinados ao suporte de aplicações de tempo real. Esta extensão provê definição de tarefa, declaração de porta e comunicação por troca de mensagens. / [en] This dissertation presents the description of a preprocessor designed and implemented specifically to support an extension of the Pascal programming language. This preprocessor produces a Pascal source text ready for compilation. The extension was designed specially to support real-time applications. This extension provides task definition, port declaration, and communication via message passing.

[pt] A presente dissertação descreve as características mais relevantes encontradas na metodologia de construção de software implementada pelo ambiente P-RIO. Este ambiente foi construído sobre a plataforma PVM, visando reunir em um só sistema as abstrações de alto nível para a modularização, paralelização e configuração gráfica de aplicações, e a portabilidade oferecida pela máquina virtual. A metodologia proposta facilita a reutilização do software e a manutenção de sistemas, permitindo maior eficiência no processo de desenvolvimento de aplicações distribuídas e paralelas. Além disso, o suporte à operação oferecido por P-RIO permite que usuários, sem um grande treinamento prévio, possam criar sistemas computacionais relativamente complexos. A implementação do ambiente inclui uma interface gráfica e uma linguagem de configuração integradas ao sistema, que provêem facilidades para a construção, depuração e gerenciamento de aplicações. São apresentados, também, alguns exemplos de aplicações que utilizam a metodologia P-Rio. / [en] This dissertation describes the most relevant characteristics of the software construction methodology implemented by the P-RIO environment. This environment was built on the PVM platform, attempting to combine in a single system the high-level facilities for modularity, parallelization and graphic configuration of applications, and the portability offered by the virtual machine. The proposed methodology simplifies software maintenance, improving efficiency in the development process of distributed and parallel applications. Besides, the operation support offered by P-RIO allows users, with little training, to build relatively complex computational systems. The environment implementation includes a graphic interface and a configuration language, integrated to the system, that provide facilities for construction, debugging, and management of applications. Several examples of applications based on the P-RIO methodology are also presented.

[pt] Este trabalho descreve uma arquitetura associada a uma metodologia, que unifica diversos modelos e mecanismos usados na construção de software para ambientes distribuídos. A metodologia distingue a construção dos componentes (módulos) de um sistema através da programação, da efetiva construção do sistema por meio da configuração. A metodologia baseia-se no conceito de objetos, associado a uma diferente forma de encapsulamento mais adequada ao caso distribuído. Também é apresentada uma implementação compatível com os conceitos, que procura atender aos requisitos da metodologia, fornecendo meios para a construção dos componentes, uma linguagem especializada de configuração e um ambiente de suporte à operação. / [en] This work describes an architecture and an associated methodology that unifies several models and mechanisms employed to build distributed systems. The methodology distinguishes the building of the system components (modules) from its effective construction during an explicit separate configuration activity. The methodology is based on the concepts of objects associated with a type of the architectural concepts to meet the methodology requirements, providing pratical means to define components and their interactions, a specialized configuration language and an operational support environment.

[pt] A demanda por serviços diversificados em aplicações distribuídas impõe a necessidade de um modelo de comunicação flexível e modular, que possa acomodar continuamente novas funções e requisitos. Neste trabalho apresenta-se o modelo de comunicação adotado no ambiente RIO, que inclui uma metodologia para a construção de aplicações distribuídas e permite selecionar a forma mais adequada para comunicação entre seus módulos. Isto requer o suporte de um sistema de comunicação multiprotocolo, que se adapte a requisitos heterogêneos. São discutidos também a implementação, pontos relevantes ao desempenho do sistema e propostas de otimização. / [en] The distributed applications demand diversified services leads to the necessity of a modular and flexible communication model, that can host, continuously, new communications functions and requirements. The communication model adopted by the RIO environment is presented, which includes a distributed application construction methology and permits the selection of the most adequate form of communication between its modules. This feature demands the support of a multiprotocol communication sysstem, that can fulfill heterogeneous requirements. Implementation, performance aspects and optimization proposals are also discussed.

[pt] Neste trabalho defenderemos a tese de que funções e continuações como valores de primeira classe constituem uma boa base para construção de abstrações que se beneficiem do comportamento assíncrono da programação distribuída orientada a eventos.Propomos e desenvolvemos o sistema ORFEO, baseado na linguagem LUA 34, que atribui às funções remotas o mesmo status de primeira classe de funções locais.O sistema também possui a propriedade de tratar continuações como valores de primeira classe, permitindo capturar o que resta a ser executado do processamento de um evento.A aplicação dessas duas propriedades, funções remotas e continuações como valores de primeira classe, em um contexto de comunicação por eventos permite que um desenvolvedor possa construir abstrações de objetos distribuídos e de sincronização sem precisar de primitivas especiais no sistema.O resultado une a expressividade de uma linguagem procedural de técnicas funcionais e mecanismos de extensão presentes na linguagem LUA.

[pt] Infra-estruturas de suporte a sistemas baseados em componentes de software tipicamente incluem facilidades para instalação, execução e configuração dinâmica das dependências dos componentes de um sistema. Tais facilidades são especialmente importantes quando os componentes do sistema executam em um ambiente distribuído. Neste trabalho, investigamos alguns dos problemas que precisam ser tratados por infra-estruturas de execução de sistemas distribuídos baseados em componentes de software. Para realizar tal investigação, desenvolvemos um conjunto de servi¸cos para o middleware OpenBus, com o intuito de prover facilidades para a execução de aplicações distribuídas. Para ilustrar e avaliar o uso dos serviços desenvolvidos, apresentamos alguns exemplos onde a infra-estrutura é utilizada para executar cenários de teste de uma aplicação distribuída. / [en] Support infrastructures for component-based software systems usually include facilities for installation, execution and dynamic configuration of the system component`s dependencies. Such facilities are specially important when those system components execute in a distributed environment. In this work, we investigate some of the problems that must be handled by runtime infrastructures for distributed systems based on software components. To perform such investigation, we developed a set of services for the OpenBus middleware, aiming to provide facilities for execution of distributed applications. To illustrate and evaluate the use of the developed services, we present some examples where the infrastructure is used for executing test scenarios of a distributed application.

[pt] O desenvolvimento baseado em componentes de um tópico que tem atrasado bastante atençco nos últimos anos. Esta técnica permite a construção de sistemas de software complexos de forma rápida e estruturada. Diversos modelos de componentes já foram propostos pela indústria e pela academia. Dentro destes, aqueles que oferecem suporte da comunicação distribuída geralmente interagem através de Chamadas Remotas de Procedimentos. Dos modelos pesquisados, apenas o CORBA Component Model possui uma especificação em andamento para o suporte da comunicação através de fluxos de dados. Esse suporte se mostra de grande relevância em sistemas que precisam lidar com dados de sensores e com transmissão de áudio e vídeo. O objetivo principal deste trabalho de apresentar uma arquitetura que permita a implementação de aplicações com suporte ao fluxo de dados no middleware Software Component System (SCS). Para tal, o modelo de componentes do SCS foi estendido para oferecer portas de fluxos de dados. Como avaliação, este trabalho apresenta alguns resultados experimentais de desempenho e escalabilidade, assim como uma aplicação que exercita as necessidades do executor de fluxos de algoritmos do CSBase, um framework utilizado no desenvolvimento de sistemas para computação em grade. / [en] Component-based software development is a topic that has attracted attention in recent years. This technique allows the construction of complex software systems in a quick and structured way. Several component models have been proposed by the industry and the academy. The majority of these component models adopt Remote Procedure Calls as their basic communication mechanism. The CORBA Component Model is the only one from the surveyed models that has a work in progress to support communication over data streams. This support proves to be of great importance in systems that must deal with data from sensors and systems that deal with audio and video transmission. The main goal of this work is to propose an architecture that enables the middleware Software Component System (SCS) to support applications that require data streaming. To this end, the SCS component model was extended to support stream ports. As evaluation, this work presents some experimental results of performance and scalability, as well as an application that exercises the needs of the CSBase s algorithm ow executor, a framework used to build systems for grid computing.

[pt] O objetivo deste trabalho é estudar a integração de mecanismos de reserva de recursos computacionais em infra-estruturas de software para aglomerados de computadores. Para realizar esse estudo, foi utilizado o framework CSBase, que é uma infra-estrutura de software concebida com o intuito de dar apoio à implementação e integração de aplicações científicas em ambientes distribuídos e heterogêneos. O CSBase oferece suporte à execução de aplicações em ambientes distribuídos e ao gerenciamento de usuários e de recursos computacionais, tais como computadores, arquivos de dados e aplicações. Entretanto, as primeiras aplicações desenvolvidas com o CSBase já demonstraram que são necessários mecanismos que permitam um melhor gerenciamento e controle dos recursos computacionais disponíveis em ambientes distribuídos, e especialmente em aglomerados de computadores dedicados à execução de aplicações de alto desempenho. Neste trabalho, apresentamos uma extensão ao framework CSBase que possibilita a reserva de processador para aplicações de usuários do sistema, e assim permitindo um gerenciamento mais eficiente dos recursos computacionais disponíveis. Essa extensão também garante que serão efetuadas as adaptações necessárias para acomodar eventuais variações no perfil de uso do processador por parte das aplicações. Como resultado dessa extensão, obteve-se a integração entre a monitoração de recursos distribuídos, a iniciação remota de aplicações, e um mecanismo de reserva de processador que proporcionou uma melhor utilização das máquinas disponíveis. / [en] The goal of this work is to study the integration of resource reservation mechanisms with software infrastructures for cluster computing. To perform this study, we used the CSBase framework, which is a software infrastructure conceived to support the implementation and integration of scientific applications in heterogeneous and distributed environments. CSBase offers support for application execution in distributed environments, as well as support for management of users and computational resources, such as computers, data files and applications. However, the first applications developed with CSBase showed that it requires mechanisms to allow a better management of resources available in distributed environments, and especially in clusters of computers dedicated to execute high performance applications. In this work, we present an extension to CSBase that provides the reservation of processor time to user applications, thus allowing a more efficient resource management. This extension also guarantees that all required adaptations will be performed to accommodate variations in the applications´ processor usage profile. As a result of this extension, we achieved the integration of mechanisms for distributed resource monitoring, remote application execution, and processor reservation, providing a better utilization among the available machines.