[pt] Sistemas de componentes têm como característica possibilitar a construção de aplicações através da composição de artefatos de software disponíveis. Interações podem ocorrer entre diversos componentes que podem estar distribuídos em diversas máquinas. À medida que aplicações distribuídas aumentam de tamanho, as interações existentes entre os diversos nós que a compõem vão se tornando mais complexas. Assim, torna-se importante para essas aplicações a existência de uma forma de monitorar as interações entre os componentes, com o intuito de identificar falhas e gargalos de processamento e comunicação no sistema. Este trabalho apresenta uma arquitetura capaz de oferecer mecanismos extensíveis para coleta de informações do ambiente de execução desses sistemas, e das interações realizadas entre os seus componentes. São implementadas formas de publicação dessas informações obtidas e testes comparativos para quantificar como a arquitetura desenvolvida onera o desempenho da aplicação. / [en] Component-based systems are characterized by the construction of applications through the composition of available software artifacts. Interactions may occur between different components that can be distributed through several machines. As distributed applications increase in size, the interactions between the various nodes that comprise them become more complex. Therefore it is important for distributed component systems to monitor the interactions between components in order to identify failures and bottlenecks in processing and communication. This dissertation presents an architecture capable of offering extensible mechanisms for monitoring the execution environment of distributed components, and the interactions between their components. It also presents a flexible mechanism for publication of the collected information, and some comparative test to measure the performance penalty imposed by the infrastructure to the application.

[pt] Aplicações científicas trabalham, tipicamente, com grandes volumes de dados que possuem uma representação complexa e própria da aplicação que os utiliza. Essas características representam um grande desafio para o compartilhamento de dados e serviços entre aplicações científicas. Este trabalho tem como objetivo principal definir uma arquitetura de serviços de software que permita um acesso flexível e eficiente a grandes volumes de dados disponibilizados por aplicações científicas. São apresentados estudos de caso para ilustrar a flexibilidade promovida pela arquitetura através de experimentos com dados cuja representação é fortemente baseada em dados reais utilizados por aplicações científicas desenvolvidas pelo Tecgraf/PUCRio. Há, ainda, uma avaliação de diferentes técnicas de codificação de dados realizada através de experimentos criados para medir o desempenho alcançado na implementação da arquitetura. / [en] Scientific applications usually handle large amount of data that have a proprietary and complex representation. This characteristics represent a great challenge for sharing data between scientific applications. The main goal of this work is to provide an architecture of software services that allows a flexible and efficient access to large amount of data served by such applications. Case estudies are presented to show the flexibility that we can achieve with this architecture. These experiments are strongly based in actual data used in scientific applications developed by Tecgraf/PUCRio. We also present an evaluation of different techniques of data encoding based on experiments conducted to measure the performance achieved by an implementation of the proposed architecture.

[pt] Este trabalho trata do problema não-linear de estimação simultânea de parâmetros e estado, em sistemas distribuídos, e ainda do problema de localização de sensores associado. A classe de modelos em que estamos interessados é caracterizada por operadores lineares, não- limitados, densamente definidos e dissipativos. Nossa abordagem aplica técnicas de filtragem linear a uma seqüência de linearizações em torno de trajetórias convenientemente escolhidas. A localização ótima de sensores é feita de modo a minimizar uma medida do erro da estimatição simultânea de parâmetros e estados. A contribuição original desta tese compreende o desenvolvimento de : (1) um algoritmo que realiza simultaneamente a identificação e a filtragem de uma classe de sistemas distribuídos operando em ambiente estocástico, e (2) um esquema eficiente de localização ótima de sensores para o problema acima mencionado. Alguns exemplos simulados são apresentados com o objetivo de ilustrar os resultados aqui desenvolvidos / [en] This thesis deals with the nonlinear problem of simultaneous parameter and state estimation for distributed systems, including the associated optimal sensor location. The class of models under consideration is caracterrized by linear unbounded operators which are densely defined and dissipative. Our approach applies linear filtering techniquess to a sequence of linearizations at suitable trajectories. The optimal sensors location is carried out by minimizing a meassure of the state and parameter estimation error. The contribution of this thesis comprises: (1) an algorithm for simultaneous identification and filtering for a classs of distributed systems operting in a stochastic environment and (2) an efficient optimal sensors location scheme for the above mentioned problem. Some simulated exemples are presented to illustrate the proposed approach.

[pt] Este trabalho apresenta um método para identificação paramétrica de sistemas distribuídos lineares, modelados por equações diferenciais, operando em ambiente estocástico. O presente trabalho assunto já foi tratado por Kubrusly e Curtain em [7] onde o sistema é suposto ser excitado por distúrbios aleatórios variáveis no espaço e observado através de um número limitado de sensores ruidosos localizados no domínio espacial. Aqui é feita uma generalização do trabalho acima mencionado, onde agora considera-se que as medidas ruidosas são geradas com ganho de saída e efeitos de ruído, ambos variáveis no espaço. O modelo é suposto ser conhecido, exceto por um conjunto de parâmetros variáveis no espaço, os quais são identificados recursivamente por meio de algoritmos de aproximação estocástica. / [en] This work presents a method for parametric identification of distributed systems modeled by partial differential equation operating in a stochastic environment. The present problem has already been treated by Kubrusly and Curtain in [7] where the system through a limited number of noisy sensors located in the spatial domain. Here it is presented a generalization of the above mentioned work Now it is assumed that the noisy measurements are generated considering that the output gain as well as the noise effects are space-varying. The model is assumed to be known up to a set of space-varying parameters which are identified by using recursive stochastic approximation algorithms.

[pt] Em sistemas distribuídos baseados em componentes de software, o uso de linguagens de programação orientadas a objeto é bastante comum para definir, através de frameworks, interfaces de programação para construção e uso de componentes. No entanto, o que se percebe na maioria dos modelos de programação que seguem essa abordagem, é a utilização de construções das próprias linguagens orientadas a objeto, como classes e interfaces, para definir uma interface de programação que segue um paradigma orientado a componentes. Como consequência, o código fonte mistura aspectos da funcionalidade do componente com os mecanismos de implementação específicos do modelo de programação, o que impede a reutilização deste componente em outros frameworks, além de incluir uma complexidade extra no código. Recentemente, observamos uma tendência à adição de metadados às implementações dos componentes, utilizando marcações específicas no código fonte. Estes metadados provêem as informações necessárias para que alguma ferramenta, seja baseada em geração de código ou em mecanismos de reflexão computacional da própria linguagem de programação, realize a integração da implementação do componente com a infra-estrutura de suporte do modelo de componentes. Essa técnica é denominada, por alguns autores, de Programação Orientada a Atributos. Linguagens como Java e C# já oferecem suporte nativo a esta técnica através das Anotações. O objetivo desta dissertação é investigar a adoção da técnica de programação orientada a atributos juntamente com uma linguagem orientada a objetos para construção de aplicações baseadas em componentes. Como parte do estudo, foi desenvolvido um novo mecanismo de programação baseado em atributos para a versão Java do middleware SCS. / [en] In component-based distributed systems, the use of object-oriented programming languages is very common to define, through frameworks, programming interfaces for building and using components. However, most programming models that follow this approach, use the own object-oriented language concepts, such as classes and interfaces, to define a programming interface that follows a component-oriented paradigm. As a consequence, the source code mixes component functionality aspects with the programming model specific implementation mechanisms, what prevents the reuse of this component in other frameworks, and moreover, includes an extra complexity in the source code. Recently, a tendency to the addition of meta-data to the component implementation has been observed, by the use of specific markings on the source code. These meta-data provide the necessary information for tools, based on code generation or based on reflection mechanisms, to perform the integration of the component implementation with the component model’s infrastructure support. Some authors call this technique as Attribute-Oriented Programming. Languages as Java and C# already provide native support to this technique through Annotations. The goal of this dissertation is investigate the adoption of the attribute-oriented programming technique with object-oriented languages to build components based applications. As part of the research, we developed a new programming mechanism based on attributes to the Java version of the middleware SCS.

[pt] A computação em nuvem, com sua promessa de redução de custos de manutenção e facilidades de configuração, está despertando cada vez mais o interesse da comunidade científica que depende de muitas máquinas para executar seus programas. Neste trabalho implementamos uma nova integração para o sistema CSGrid, do Tecgraf/PUC-Rio, que o torna apto a submeter programas para execução no ambiente de nuvem pública Microsoft Azure, usufruindo assim dos benefícios da elasticidade de recursos computacionais. Para tal, apresentamos algumas medidas de desempenho para o caso de uso da nuvem pública Microsoft Azure pelo sistema CSGrid, no que se refere a custos de transferência de dados e provisionamento de máquinas virtuais. O objetivo com essa integração é avaliar os benefícios e as dificuldades que envolvem o uso de um modelo de execução em nuvem por um sistema tipicamente voltado a execução de aplicações de alto desempenho em clusters. / [en] Cloud computing appeals to those who need many machines to run their programs, attracted by low maintenance costs and easy configuration. In this work we implemented a new integration for the CSGrid system, from Tecgraf/PUC-Rio, enabling it to submit workloads to Microsoft Azure public cloud, thus enjoying the benefits of elastic computing resources. For this purpose, we present related works and some performance measures in the case of CSGrid s use of Microsoft Azure public cloud, with regard to costs on data transfers and provisioning of virtual machines. With this integration, we could evaluate the benefits and difficulties involved in using cloud resources in a system designed for the submission of HPC applications to clusters.

[pt] Um sistema de rastreamento que armazena dados de alto volume, tais como indicadores de mobilidade, status de agentes e cargas, é de interesse tanto para empresas quanto para consumidores. Um sistema como esse permite verificar informações, como os locais visitados em um shopping center, a duração das estadias dos funcionários em determinadas partes de um prédio de escritórios ou fábrica, se um ônibus parou em cada ponto de ônibus em uma rota, a rota do entregador ou se uma equipe de seguranças está executando a ronda especificada em um bairro. Esta dissertação tem como objetivo investigar a eficiência de identificar a posição atual de uma entidade móvel e propor uma solução para transmitir, adicionar e recuperar informações como estas. A solução proposta é um framework chamado ARTIIMoR, que armazena dados de maneira segura, imutável e transparente usando um sistema de Distributed Ledger Technology (DLT) multicamadas. Três camadas de DLT são utilizadas para armazenar informações de localização em diferentes níveis de abstração e agregação. O sistema visa permitir que empresas e consumidores registrem informações de posição e movimento com confiabilidade, escalabilidade e rastreabilidade. / [en] A tracking system capable of storing high volume data, such as mobility indicators, agent and cargo statuses, is of interest to both companies and consumers. Such a system enables the checking of information, such as the locations visited in a shopping center, the duration of employees stays incertain parts of an office building or factory, whether a bus stopped at each bus stop on a route, the route of a delivery driver, or whether a security team is performing the specified patrol in a neighborhood. This dissertation aims to investigate the efficiency of identifying the current position of amobile entity and propose a solution for transmitting, adding, and retrieving information like this. The proposed solution is a framework called ARTIIMoR,which stores data securely, immutably, and transparently using a multilayer Distributed Ledger Technology (DLT) system. Three layers of DLT are used to store location information at different levels of abstraction and aggregation.The system aims to allow companies and consumers to record position andmovement information with reliability, scalability, and traceability.

[pt] A programação por contratos é uma das técnicas voltadas para a melhoria da qualidade de software, sendo baseada no aumento do formalismo da especificação das interfaces. No contexto de componentes de software distribuídos, o uso de contratos envolve alguns desafios que o diferenciam do seu uso mais tradicional. O objetivo deste trabalho é a avaliaação do uso de contratos no desenvolvimento de sistemas distribuí­dos baseados em componentes de software, identificando as abordagens existentes e analisando as vantagens e desvantagens do seu uso. São também avaliadas caracterí­sticas como robustez, desempenho, flexibilidade, facilidade de uso e limitações. Como estudo de caso, foi desenvolvido um subsistema de suporte a contratos sobre um middleware CORBA implementado em Lua, servindo de base para experimentos realizados durante a pesquisa. / [en] Contract-based programming is one of the techniques used to improve the quality of software by enhancing the formalism of interface specifications. In the context of distributed software components, the use of contracts presents new challenges that make it di*erent from its traditional use. This work intends to evaluate the use of contracts in the development of component-based distributed systems, identifying the current approaches and analyzing its advantages and disadvantages. It also covers topics like robustness, performance, flexibility, ease of use and limitations. As a case study, a contract subsystem was developed over a CORBA middleware using Lua, serving as the basis for experiments in our study.

[pt] Contratos de software podem ser escritos como expressões lógicas capazes de identificar falhas que ocorrem durante a utilização de um software. É possível implementar a verificação de um contrato em um software através de assertivas executáveis. No entanto, a forma como assertivas convencionais são implementadas não é diretamente aplicável a sistemas distribuídos, uma vez que apresentam dificuldades para avaliar expressões temporais, tampouco as expressões podem envolver propriedades de diferentes processos. Este trabalho propõe um mecanismo baseado em logs com meta-informações para a verificação de contratos em sistemas distribuídos. Uma gramática para redigir contratos possibilita operações temporais, ou seja, permite a especificação de condições entre eventos, em diferentes instantes de tempo, ou mesmo garante uma sequência de eventos, durante um período de tempo. O fluxo de eventos gerado é avaliado assincronamente em relação à utilização do sistema, pela comparação com contratos, previamente escritos de acordo com a gramática, que representam as expectativas sobre o comportamento normal do sistema. / [en] Software contracts can be written as assertions that identify failures observed while using the software. Software contracts can be implemented through executable assertions. However, conventional assertions are not directly applicable in distributed systems, as they present difficulties to evaluate temporal expressions, as well as expressions involving properties of different processes. This work proposes a mechanism based on logs with meta-information to evaluate contracts in distributed systems. A grammar to write contracts enable temporal operations, e.g., allows specifying conditions between events at different timestamps, or even guaranteeing a sequence of events over a period of time. The flow of events is evaluated asynchronously in relation to the system execution, by comparison with contracts, previously written according to the grammar, representing the expectations on the behavior of the system.

[pt] Os sistemas de gerência de workflow são freqüentemente utilizados para modelagem, monitoramento e execução coordenada de atividades realizadas por grupos de usuários em diferentes contextos. Com a atual proliferação de computadores portáteis e seu crescente poder de computação, os sistemas tradicionalmente desenvolvidos têm se mostrado, muitas vezes, excessivamente rígidos, limitando o grau de autonomia dos usuários. O objetivo deste trabalho é identificar e analisar diferentes técnicas de flexibilização e mecanismos que possam ser empregados em um sistema de gerência de work-flow destinado a dar suporte à operação desconectada. O principal desafio é garantir um nível de independência satisfatório entre grupos de pessoas trabalhando de forma conjunta que possibilite a realização coordenada de tarefas, com um objetivo global comum, em ambientes com desconexão. Para testar a viabilidade das idéias discutidas nesta dissertação, foi construído um sistema cujo projeto levou em conta os vários requisitos apresentados e que permite explorar características específicas de diferentes tipos de work-flow, buscando flexibilizar sua execução, sem comprometer a estruturação preestabelecida. / [en] Workflow management systems are frequently used for modeling, monitoring and controlling the coordinated execution of activities performed by workgroups in a variety of contexts. With the widespread use of portable computers and their growing computational power, conventional systems have often proved to be overly restrictive, effectively limiting the level of autonomy of the users involved. The primary goal of this work is to identify and analyze different flexibilization techniques and mechanisms that can be employed in a workflow management system aimed at supporting disconnected operation. The main challenge is to provide a satisfactory degree of independence among individuals in cooperating teams who share a common goal and work in disconnected environments. In order to test the viability of the ideas discussed in this dissertation, a system was built whose design met the requirements presented in the text and which allows the exploration of specific features of different kinds of workflow so as to enhance execution flexibility, without compromising the predefined structure.