Mecanismos de comunicação entre processos são fundamentais no desenvolvimento de sistemas distribuídos, já que constituem o único meio de compartilhar dados entre processos que não dispõem de memória comum. Um dos principais mecanismos de comunicação utilizados é a troca de mensagens entre os processos componentes do sistema. Existem muitas aplicações que são compostas por um conjunto de processos que cooperam para realizar uma determinada tarefa e que são mais facilmente construídas se o sistema operacional oferecer a possibilidade de se enviar uma mensagem a diversos destinos. Neste caso são necessários mecanismos que permitam a difusão confiável de uma mensagem para um grupo de processos em uma única operação. Tendo em vista esta necessidade, diversos protocolos têm sido apresentados na literatura para permitir a comunicação entre um grupo de processos com diferentes graus de complexidade e de desempenho. Este trabalho apresenta um ambiente para desenvolvimento e utilização de protocolos de comunicação em grupo, denominado FlexGroup. O ambiente divide os protocolos em suas características fundamentais, permitindo que estas características possam ser desenvolvidas separadamente como subprotocolos. Os subprotocolo são interligados através de uma interface comum e gerenciados pelo núcleo do ambiente. A comunicação entre as diversas máquinas da rede é gerenciada pelo FlexGroup, permitindo que o desenvolvedor de um novo subprotocolo possa somente se focar nas características específicas do seu protocolo. Esta modularidade permite, ainda, que apenas as partes de interesse de um novo protocolo precisem ser implementadas, além de também viabilizar a criação de um protocolo baseado nos já existentes no ambiente. Além disso, o ambiente permite que as aplicações de comunicação em grupo possam definir, através de uma biblioteca, o conjunto de subprotocolos que desejam utilizar, em tempo de execução, sem necessidade de conhecer a implementação interna dos subprotocolos.. Da mesma forma, alguém que se proponha a realizar comparações com os protocolos existentes, pode utilizar os diversos subprotocolos e as aplicações existentes, bastando alterar os protocolos utilizados em tempo de execução e avaliando somente as características que deseje analisar.

Este trabalho trata da utilização de protocolos de comunicação de grupo para a disseminação de escritas em arquivos replicados. A replicação de arquivos tem como objetivo aumentar a disponibilidade dos dados mesmo mediante a ocorrência de alguma falha. Existem duas abordagens principais para a replicação de arquivos: a da cópia primária e das cópias ativas. Em ambas as abordagens é necessário que seja mantida a integridade dos dados replicados, de forma que todos cópias dos arquivos replicados estejam no mesmo estado. Essa integridade pode ser mantida pela escolha correta de uma estratégia de disseminação de escritas. Como os servidores que mantém cópias do mesmo arquivo formam um grupo de replicação, a disseminação de escritas pode ser feita através de comunicação de grupos. Neste trabalho são apresentados os sistemas de comunicação de grupo xAMp, da Universidade de Lisboa; Totem, Universidade da Califórnia; Transis da Universidade de Hebréia de Jerusalém; Horus, da Universidade de Cornell e Newtop da Universidade de Newcastle. Todos os sistemas descritos possuem características de comunicação de grupo e membership que permitem a sua utilização na disseminação de escritas para arquivos replicados. Este trabalho descreve, também, o protótipo PDERM (Protótipo para a Disseminação de Escritas em arquivos Replicados, através de Multicast), implementado para analisar o comportamento de um sistema de comunicação de grupo, o xAMp, na disseminação de escritas em arquivos replicados pela estratégia da cópia primária. Foi analisado o aspecto da manutenção da integridade das réplicas mesmo na ocorrência de falha do servidor primário.

O objetivo desta dissertação consiste no estudo da difusão dos intersticiais, 15N e 18O, em uma matriz de α-Ti. A motivação se origina do fato de haver na literatura resultados contraditórios sobre o comportamento difusivo destes elementos, e de estudar a influência de impurezas presentes na matriz sobre os coeficientes de difusão obtidos para átomos intersticiais. Os elementos foram introduzidos na matriz utilizando a técnica de implantação iônica. As implantações foram realizadas com os seguintes parâmetros: Para o 15N, energia de implantação foi E = 75 keV, com uma dose Φ = 6 x 1016 átomos/cm², resultando numa concentração de pico de aproximadamente 8 át. %. Para o 18O, a energia de implantação foi E = 50 keV, com uma dose Φ = 3 x 1016 átomos/cm², resultando numa concentração de pico de aproximadamente 6 át. %. Ambas as concentrações de pico estão bem abaixo do limite de solubilidade sólida dos respectivos elementos em α-Ti. A dependência do coeficiente de difusão com a temperatura foi estudada nos intervalos de temperatura de 673 a 1024 K para o 15N, e de 623 a 873 K para o 18O. Os perfis de concentração foram determinados utilizando a técnica de reação nuclear ressonante (NRA), que possui uma alta resolução em profundidade (~1nm). As medidas realizadas mostraram que, para ambos os elementos estudados, os coeficientes de difusão seguem uma representação linear de Arrhenius. A partir dela, foram encontrados os seguintes parâmetros característicos de difusão: Q = (183 ± 2) kJ/mol e D0 = (1,1 ± 0,8) x 10-7 m²/s para o 15N, e Q = (169 ± 5) kJ/mol e D0 = (2,0 ± 1,0) x 10-7 m²/s para o 18O, os quais são típicos de um comportamento intersticial normal. A comparação dos presentes resultados com os publicados anteriormente nos leva a concluir que a presença de impurezas na matriz de α-Ti influencia de forma significativa os parâmetros característicos da difusão de ambos elementos. / The main objective of the present work is to study the diffusion behavior of the 15N and 18O interstitials in a α-Ti matrix. This study was motivated by a similar one of the diffusion of 18O in α-Hf, where it was demonstrated that the purity of the matrix has a strong influence on the diffusion parameters Q e D0. With this aim, we have implanted the α-Ti matrix with the above mentioned diffusers. The implantation parameters were, for 15N: energy E = 75 keV and fluence Φ = 6 x 1016 at/cm² which give a peak concentration of around 8 at%. Instead, parameters for 18O were E = 50 keV and Φ = 3 x 1016 at/cm², which gives a peak concentration of around 6 at%. In both cases the peak concentrations were below the respective solid solubility in α-Ti. The temperature range for both systems were 673 – 1024 K for 15N, and 623 – 873 K for 18O. The as-implanted and diffused concentration profiles were determined using resonant nuclear reaction technique which, on average, has a depth resolution of 1 nm. The results of the present investigations show that, for both elements, the corresponding diffusion coefficients follow an Arrhenius behavior, characterized by the following parameters: Q = (183 ± 2) kJ/mol e D0 = (1,1 ± 0,8) x 10-7 m²/s for 15N, and Q = (169 ± 5) kJ/mol e D0 = (2,0 ± 1,0) x 10-7 m²/s for 18O. Which are typical of a normal interstitial diffusion behavior. However, in both cases, is shown that the impurity content of the matrix play a significant role on the diffusion behavior of the interstitials atoms.

O objetivo desta dissertação consiste no estudo da difusão dos intersticiais, 15N e 18O, em uma matriz de α-Ti. A motivação se origina do fato de haver na literatura resultados contraditórios sobre o comportamento difusivo destes elementos, e de estudar a influência de impurezas presentes na matriz sobre os coeficientes de difusão obtidos para átomos intersticiais. Os elementos foram introduzidos na matriz utilizando a técnica de implantação iônica. As implantações foram realizadas com os seguintes parâmetros: Para o 15N, energia de implantação foi E = 75 keV, com uma dose Φ = 6 x 1016 átomos/cm², resultando numa concentração de pico de aproximadamente 8 át. %. Para o 18O, a energia de implantação foi E = 50 keV, com uma dose Φ = 3 x 1016 átomos/cm², resultando numa concentração de pico de aproximadamente 6 át. %. Ambas as concentrações de pico estão bem abaixo do limite de solubilidade sólida dos respectivos elementos em α-Ti. A dependência do coeficiente de difusão com a temperatura foi estudada nos intervalos de temperatura de 673 a 1024 K para o 15N, e de 623 a 873 K para o 18O. Os perfis de concentração foram determinados utilizando a técnica de reação nuclear ressonante (NRA), que possui uma alta resolução em profundidade (~1nm). As medidas realizadas mostraram que, para ambos os elementos estudados, os coeficientes de difusão seguem uma representação linear de Arrhenius. A partir dela, foram encontrados os seguintes parâmetros característicos de difusão: Q = (183 ± 2) kJ/mol e D0 = (1,1 ± 0,8) x 10-7 m²/s para o 15N, e Q = (169 ± 5) kJ/mol e D0 = (2,0 ± 1,0) x 10-7 m²/s para o 18O, os quais são típicos de um comportamento intersticial normal. A comparação dos presentes resultados com os publicados anteriormente nos leva a concluir que a presença de impurezas na matriz de α-Ti influencia de forma significativa os parâmetros característicos da difusão de ambos elementos. / The main objective of the present work is to study the diffusion behavior of the 15N and 18O interstitials in a α-Ti matrix. This study was motivated by a similar one of the diffusion of 18O in α-Hf, where it was demonstrated that the purity of the matrix has a strong influence on the diffusion parameters Q e D0. With this aim, we have implanted the α-Ti matrix with the above mentioned diffusers. The implantation parameters were, for 15N: energy E = 75 keV and fluence Φ = 6 x 1016 at/cm² which give a peak concentration of around 8 at%. Instead, parameters for 18O were E = 50 keV and Φ = 3 x 1016 at/cm², which gives a peak concentration of around 6 at%. In both cases the peak concentrations were below the respective solid solubility in α-Ti. The temperature range for both systems were 673 – 1024 K for 15N, and 623 – 873 K for 18O. The as-implanted and diffused concentration profiles were determined using resonant nuclear reaction technique which, on average, has a depth resolution of 1 nm. The results of the present investigations show that, for both elements, the corresponding diffusion coefficients follow an Arrhenius behavior, characterized by the following parameters: Q = (183 ± 2) kJ/mol e D0 = (1,1 ± 0,8) x 10-7 m²/s for 15N, and Q = (169 ± 5) kJ/mol e D0 = (2,0 ± 1,0) x 10-7 m²/s for 18O. Which are typical of a normal interstitial diffusion behavior. However, in both cases, is shown that the impurity content of the matrix play a significant role on the diffusion behavior of the interstitials atoms.

[pt] Deposição de parafinas é um dos mais críticos problemas operacionais no transporte de óleo cru, nos dutos que operam em ambientes frios. Portanto, uma predição acurada da deposição de parafinas é crucial para o projeto eficiente de linhas submarinas. Infelizmente, a deposição de parafinas é um processo complexo e os mecanismos de deposição ainda não são bem compreendidos. Visando identificar a importância relativa dos diferentes mecanismos de deposição, dois deles foram investigados: Difusão Molecular e Browniana. Para determinar a quantidade de depósito, as equações de conservação de massa, quantidade de movimento linear, energia, concentração da mistura e concentração da parafina fora da solução foram resolvidas numericamente pelo método de volumes finitos. Um sistema de coordenadas móveis não ortogonais que se adapta a interface do depósito da parafina foi empregado. Apesar da obtenção de uma concordância razoável do perfil de depósito, obtido com os mecanismos selecionados no regime laminar, com resultados disponíveis na literatura, uma discrepância significativa foi observada durante o transiente. O emprego do mecanismo de difusão browniana levou a uma pequena melhora na predição da solução nas regiões sub- resfriadas. A influência do regime turbulento como o mecanismo de difusão molecular também foi investigado, empregando o modelo de turbulência para baixo Reynolds K- (Taxa de dissipação viscosa da energia cinética turbulenta).Os resultados obtidos apresentaram coerência física, com uma taxa menor de aumento do depósito com o tempo, pois a região próxima à interface com temperatura abaixo da temperatura de aparecimento de cristais é menor no regime turbulento. / [en] Wax deposition is one of the major critical operational problems in crude oil pipelines operating in cold environments. Therefore, accurate prediction of the wax deposition is crucial for the efficient design of subsea lines. Unfortunately, wax deposition is a complex process for which the mechanisms are still not fully understood. Aiming at the identification of the relative importance of the different deposition mechanisms, two of them were investigated: Molecular and Brownian Diffusion. To determine the amount of deposit, the conservation equations of mass, momentum, energy, concentration of the mixture and wax concentration outside the solution were numerically solved with the finite volume method. A non-orthogonal moving coordinate system that adapts to the wax interface deposit geometry was employed. Although for the laminar regime, the deposition profile predicted with the selected deposition mechanisms presented a reasonable agreement with available literature results for the steady state regime, a significant discrepancy was observed during the transient. The employment of the Brownian diffusion mechanism led to only a small improvement in the transient solution prediction in sub-cooled regions. The influence of the turbulent regime with the Molecular diffusion mechanism was also investigated by employing the Low Reynolds ê−turbulence model. The results obtained were physically coherent, presenting a smaller deposit thickness, since the region with temperature below the wax appearance temperature is smaller in the turbulent regime.

[pt] As tubulações de aço carbono são amplamente usadas em muitas redes de distribuição de transporte de derivados de petróleo. Estas apresentam dois inconvenientes (corrosão e perda da pressão devido à rugosidade interna elevada). Porem, diversas distribuidoras tentaram substituir as tubulações metálicas pelos tubos poliméricos. Entre o material não metálico, o polietileno de alta densidade (PEAD) parece ser uma alternativa mais viavél e econômico. Não obstante, sua aplicação industrial tem mostrado já alguns problemas, tais como inchamento e microfisuras, especialmente nas linhas de distribuição do álcool, óleo e combustível. Assim, nossa pesquisa foi dedicada ao estudo físico químico do envelhecimento do PEAD em contato com derivados do petróleo. Dois líquidos modelos (Diesel e Marcol) foram usados para analisar a influência da espécie aromática e parafínica no envelhecimento do polímero durante 150 dias a T=20°C e 50°C. Primeiramente, fizemos a caracterização do PEAD e dos líquidos modelos antes do envelhecimento, para entender as interações do polímero-líquido. No estudo de envelhecimento, as medidas gravimétricas com experiências TGA fazem possível avaliar a difusão do fluido dentro do PEAD. Os resultados mostraram que apesar da composição aromatica, o diesel, solubilizou as cadeias de baixo peso molecular do polímero. Foram realizados também testes de fluência para investigar os efeitos macroscópicos durante o envelhecimento do PEAD. Para períodos muito curtos de envelhecimento, a flexibilidade do PEAD foi devida à sorção do fluido, para tempos maiores de exposição no gasoil, a plastificação do PEAD é reduzida significativamente devido à extração de unidades poliméricas pequenas, mesmo na temperatura ambiente. / [en] Carbon steel pipes are widely used for the transportation of petroleum derivates in many distribution networks. However, these pipes present two important drawbacks (corrosion, pressure loss due to high internal roughness...) For these reasons, several petroleum furnishers have examined the opportunity to substitute metallic pipes by polymeric tubes. Among the non-metallic material, high density polyethylene (HDPE) represent a good alternative from a technical and economic point of view. Nevertheless, its application at the industrial scale has already shown some problems such as sweeling and microcracks especially in lines assigned to the distribution of alcohol, oil and fuel. Our research work was devoted to the physicochemical study of the ageing of HDPE samples in contact with petroleum derivatives. Two model fluids (gasoil and Marcol) were used to analyse the influence of aromatic and paraffinic species on the polymer ageing during 150 days at different temperatures (T=20°C and 50° C). First, we made the characterization of the polymer and of the model fluids before ageing for understand the polymer-liquid interactions. In the ageing study, the gravimetric measurements with TGA experiments made it possible to evaluate the fluid diffusion inside the polymeric matrix. Important discrepancies were shown between gasoil and Marcol actions. In spite of its aromatic composition, the former was more powerful to solubilize low weight polymer chains. Creep tests were performed to investigate the macroscopic effects on the ageing on the HDPE. For very short periods of ageing time, the HDPE flexibilization was due to the fluid sorption. For higher exposure times in gasoil, the HDPE plasticization is significantly reduced because of the occurrence of the extraction of small polymeric units even at room temperature.

Neste trabalho estuda-se a difusão de Au e Hf em a-Ti. O Hf, a princípio, deve ter um comportamento substitucional, enquanto o Au não preenche de forma absoluta as regras semi-empíricas que prevêem dissolução/difusão intersticial ou substitucional. A dependência do coeficiente de difusão desses dois elementos com a temperatura foi estudada nos intervalos de temperatura entre 823 e 1023 K, no caso do Hf, e entre 823 e 973 K, no caso do Au. Em ambos os casos, a técnica de RBS foi utilizada para determinar os perfis de concentração. A mesma, devido a sua alta resolução em profundidade (tipicamente 100 Á) permite a determinação das baixas difusividades esperadas no presente experimento (D ≤ 10-17m2 .s-1 ). Adicionalmente, utilizamos, para o caso do Au, a técnica de canalização, com o fim de determinar o grau de substitucionalidade do Au em a-Ti, tanto imedi atamente após a implantação, quanto depois do recozimento. / In this work we have studied the Au and Hf diffusion in a-Ti. Hf should diffuse in a subs.titutional way. However the situation for Au is not clear, since it does not fulfill completely the semi empirical rules which predict its diffusional behaviour. The thermal dependence of the diffusion coeficients of both elements was studied in the 823-1023 K range for Hf and 823-973 K for Au. In both cases we have used the Rutherford backscattering technique in arder to determine the concentration profile. This technique with its fine depth resolution (better than 10 nm) is quite suitable for the determination of the low difusivities . found in the present work (D ≤ 10-17 m2 .s- 1 ). In addition we have used the channeling technique for the Au case in arder, to find the substitutionality of Au in a-Ti.

No projeto de arquiteturas computacionais, a partir da evolução do modelo cliente-servidor, surgiram os sistemas distribuídos com a finalidade de oferecer características tais como: disponibilidade, distribuição, compartilhamento de recursos e tolerância a falhas. Estas características, entretanto, não são obtidas de forma simples. As aplicações distribuídas e as aplicações centralizadas possuem requisitos funcionais distintos; aplicações distribuídas são mais difíceis quanto ao projeto e implementação. A complexidade de implementação é decorrente principalmente da dificuldade de tratamento e de gerência dos mecanismos de comunicação, exigindo equipe de programadores experientes. Assim, tem sido realizada muita pesquisa para obter mecanismos que facilitem a programação de aplicações distribuídas. Observa-se que, em aplicações distribuídas reais, mecanismos de tolerância a falhas constituem-se em uma necessidade. Neste contexto, a comunicação confiável constitui-se em um dos blocos básicos de construção. Paralelamente à evolução tanto dos sistemas distribuídos como da área de tolerância a falhas, foi possível observar também a evolução das linguagens de programação. O sucesso do paradigma de orientação a objetos deve-se, provavelmente, à habilidade em modelar o domínio da aplicação ao invés da arquitetura da máquina em questão (enfoque imperativo) ou mapear conceitos matemáticos (conforme o enfoque funcional). Pesquisadores demonstraram que a orientação a objetos apresenta-se como um modelo atraente ao desenvolvimento de aplicações distribuídas modulares e tolerantes a falhas. Diante do contexto exposto, duas constatações estimularam basicamente a definição desta dissertação: a necessidade latente de mecanismos que facilitem a programação de aplicações distribuídas tolerantes a falhas; e o fato de que a orientação a objetos tem-se mostrado um modelo promissor ao desenvolvimento deste tipo de aplicação. Desta forma, nesta dissertação definem-se classes para a comunicação do tipo unicast e multicast, nas modalidades de envio confiável e não-confiável. Além destes serviços de comunicação básicos, foram desenvolvidas classes que permitem referenciar os participantes da comunicação através de nomes. As classes estão organizadas na forma de um pacote, compondo um framework. Sua implementação foi desenvolvida usando Java. Embora não tivessem sido requisitos básicos, as opções de projeto visaram assegurar resultados aceitáveis de desempenho e possibilidade de reuso das classes. Foram implementados pequenos trechos de código utilizando e testando a funcionalidade de cada uma das classes de comunicação propostas.

[pt] Materiais granulares, por sua enorme gama de aplicaçõesindustriais (da indústria alimentícia à astrofísica), vêm sendo cada vez mais estudados durante as últimas duas décadas. No entanto, muito da descrição física inerente ao comportamento deste tipo de material ainda elude os cientistas, tornando este um campo particularmente rico de investigação. Dentre as questões insolutas, estão algumas de crescente interesse, como os mecanismos de fluxo e transporte de grãos, que descrevem fenômenos como a difusão correlacionada e a formação de bandas de cisalhamento, por exemplo. Através de modelos fenomenológicos e matemáticos, este trabalho visa melhorar a compreensão destes fenômenos e dos mecanismos por trás deles, em especial a participação fundamental dos arcos de forças formados pelos grãos. Através de um modelo fenomenológico razoavelmente simples e de simulações computacionais, o papel dos arcos fica evidente ao se observar, nas simulações, o comportamento característico da formação de bandas de cisalhamento, reproduzindo resultados experimentais e previsões de modelos teóricos encontrados na literatura. Concomitantemente, foi desenvolvido um modelo matemático teórico para se descrever a difusão correlacionada de grãos, fenômeno que acreditamos estar baseado no mesmo princípio de transporte através dos arcos, reproduzindo o comportamento qualitativo de simulações computacionais. / [en] Granular materials, due to their huge amount of industrial applications (from food industry to astrophysics), have been the object of an increasing number of studies throughout the last couple of decades. Much of the physical description concerning the behaviour of this kind of material, however, still eludes scientists, turning this field of research into a particularly rich one. Among the unsolved questions in this area there are some of growing interest, such as the mechanisms of grains transport and flux, which describe phenomena like correlated diffusion and the formation of shear bands, for example. By means of phenomenological and mathematical models, this work tries to improve the understanding of these phenomena and the mechanisms behind them, particularly the fundamental role of arches of forces created by the grains. Using a relatively simple phenomenological model and computer simulations, the role of arches becomes evident when it is observed, in the simulations, the characteristic behaviour of shear bands formation, reproducing experimental results and the predictions of theoretical models found in the literature. Simultaneously, a theoretical mathematical model was developed to describe granular correlated diffusion, a phenomenon we believe is based on the same principle of transportation by means of arches, reproducing the qualitative behaviour of computer simulations.

No projeto de arquiteturas computacionais, a partir da evolução do modelo cliente-servidor, surgiram os sistemas distribuídos com a finalidade de oferecer características tais como: disponibilidade, distribuição, compartilhamento de recursos e tolerância a falhas. Estas características, entretanto, não são obtidas de forma simples. As aplicações distribuídas e as aplicações centralizadas possuem requisitos funcionais distintos; aplicações distribuídas são mais difíceis quanto ao projeto e implementação. A complexidade de implementação é decorrente principalmente da dificuldade de tratamento e de gerência dos mecanismos de comunicação, exigindo equipe de programadores experientes. Assim, tem sido realizada muita pesquisa para obter mecanismos que facilitem a programação de aplicações distribuídas. Observa-se que, em aplicações distribuídas reais, mecanismos de tolerância a falhas constituem-se em uma necessidade. Neste contexto, a comunicação confiável constitui-se em um dos blocos básicos de construção. Paralelamente à evolução tanto dos sistemas distribuídos como da área de tolerância a falhas, foi possível observar também a evolução das linguagens de programação. O sucesso do paradigma de orientação a objetos deve-se, provavelmente, à habilidade em modelar o domínio da aplicação ao invés da arquitetura da máquina em questão (enfoque imperativo) ou mapear conceitos matemáticos (conforme o enfoque funcional). Pesquisadores demonstraram que a orientação a objetos apresenta-se como um modelo atraente ao desenvolvimento de aplicações distribuídas modulares e tolerantes a falhas. Diante do contexto exposto, duas constatações estimularam basicamente a definição desta dissertação: a necessidade latente de mecanismos que facilitem a programação de aplicações distribuídas tolerantes a falhas; e o fato de que a orientação a objetos tem-se mostrado um modelo promissor ao desenvolvimento deste tipo de aplicação. Desta forma, nesta dissertação definem-se classes para a comunicação do tipo unicast e multicast, nas modalidades de envio confiável e não-confiável. Além destes serviços de comunicação básicos, foram desenvolvidas classes que permitem referenciar os participantes da comunicação através de nomes. As classes estão organizadas na forma de um pacote, compondo um framework. Sua implementação foi desenvolvida usando Java. Embora não tivessem sido requisitos básicos, as opções de projeto visaram assegurar resultados aceitáveis de desempenho e possibilidade de reuso das classes. Foram implementados pequenos trechos de código utilizando e testando a funcionalidade de cada uma das classes de comunicação propostas.