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Orientadora : Profa. Dra Carmem Satie Hara / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Informática. Defesa: Curitiba, 07/04/2017 / Inclui referências : f. 83-85 / Resumo; O modelo de dados RDF vem sendo usado em diversas aplicações devido a sua simplicidade e exibilidade na modelagem de dados quando comparado aos modelos de dados tradicionais. Dado o grande volume de dados RDF existente atualmente, diversas abordagens de processamento de consultas têm sido propostas visando garantir a escalabilidade destas aplicações. De uma forma geral, estas abordagens propõem métodos de distribuição de dados a _m de promover o processamento distribuído e paralelo de consultas SPARQL em sistemas RDF. Embora a distribuição forneça escalabilidade de armazenamento, o custo de comunicação no processamento de consultas pode ser alto. Este trabalho propõe uma abordagem de processamento de consultas SPARQL que tem o objetivo de minimizar o custo de comunicação para o processamento de consultas em sistemas RDF distribuídos. A abordagem explora a existência de padrões de alocação (PAs) na distribuição de dados, fornecida por um método de distribuição controlada de dados, que determina como triplas RDF são agrupadas e armazenadas em um mesmo servidor. Sendo assim, durante a distribuição, fragmentos de bases RDF seguem a composição de um determinado PA. Logo, a abordagem de processamento proposta gera planos de execução de consultas baseando-se nestes padrões viabilizando a escolha de duas estratégias de comunicação durante o processamento de consultas: get-frag e send-result. Na primeira estratégia, dada uma consulta, um servidor requisita para servidores remotos fragmentos de dados para a resolução de consultas. Na segunda, o servidor envia resultados intermediários da consulta para outros servidores continuarem a sua execução. Essas estratégias são combinadas em um método, denominado de 2ways, que escolhe a estratégia de comunicação adequada sempre que a execução de consultas transitar entre fragmentos de dados. A escolha da estratégia depende do número de mensagens e do volume de dados a ser transmitido entre servidores. Resultados experimentais mostram que 2ways reduz o custo de comunicação de maneira efetiva e melhora o tempo de resposta do processamento de consultas SPARQL em sistemas RDF distribuídos. Por fim, considerando que bases RDF podem ser alteradas por meio de operações de exclusão/interseção de triplas, este trabalho estende a abordagem de processamento proposta considerando que nem sempre novos dados inseridos estarão de acordo com os PAs predefinidos. A abordagem de atualização define um tipo especial de PA, denominado de PaOverow, para o armazenamento de dados que não podem ser categorizados pelos PAs existentes. Logo, o PaOverow também deve ser considerado no planejamento e no processamento de consultas. Um estudo experimental inicial mostra que, como esperado, a adoção do PaOverow pode aumentar o tempo de resposta de consultas na abordagem de processamento proposta. Palavras-chave: RDF, SPARQL, Processamento Distribuído de Consultas, Otimização de Consultas. / Abstract: RDF has been used by many applications due to its simplicity and exibility in data modeling. Due to the huge volume of RDF data that exists nowadays, many distributed query processing approaches have been proposed aiming to ensure scalability for these applications. In general, these approaches propose data distribution methods promoting distributed and parallel SPARQL query processing. However, while distribution may provide storage scalability, it may also incur high communication costs for processing queries. This work presents a parallel and distributed query processing approach that aims to minimize the communication cost. The approach explores the existence of data allocation patterns (PAs) for data distribution, provided by a controlled data distribution method, that determine how RDF triples should be grouped and stored on the same server. Fragments of the RDF datastore follow a given allocation pattern. The approach generates execution plans based on this distribution model making possible the choice of two communication strategies for query processing: get-frag and send-result. With the get-frag approach, a server requests remote servers to send fragments that contain data required by a query. The send-result approach, on the other hand, forwards intermediate results to other servers to continue the query processing. These strategies are combined on a method, called 2ways, that chooses the adequate communication strategy whenever queries traverse fragment boundaries. The choice of the communication strategy is based on the number of requisitions and the volume of the data to be transmitted. Experimental results show that our proposed technique e_ectively reduces the communication cost and improves the response time for processing SPARQL queries on a distributed RDF datastore. Finally, considering that RDF datasets are dynamic, and may be updated by delete/insert operations, this work extends the query processing approach considering that not all newly inserted data may conform to the prede_ned allocation patterns. We de_ne a special purpose type of PA, called PaOverow, for storing data that can not be categorized by existing PAs. Consequentelly, the PaOverow must be considered in query planning and processing. An initial experimental study shows that, as expected, the PaOverow adoption can increase the response time for processing queries on the proposed processing approach. Keywords: RDF, SPARQL, Distributed Query Processing, Query Optimization.

A computação em grid (ou computação em grade) emergiu como uma área de pesquisa importante por permitir o compartilhamento de recursos computacionais geograficamente distribuídos entre vários usuários. Contudo, a heterogeneidade e a dinâmica do comportamento dos recursos em ambientes de grid tornam complexos o desenvolvimento e a execução de aplicações. OurGrid é uma plataforma de software que procura contornar estas dificuldades: além de permitir a execução de aplicações distribuídas em ambientes de computação em grid, oferece e gerencia um esquema de troca de favores entre usuários. Neste esquema, instituições (ou usuários) que possuam recursos ociosos podem oferecê-los a outros que deles necessitem. Quanto mais um domínio oferecer recursos ao grid, mais será favorecido quando precisar, ou seja, terá prioridade mais alta quando requisitar máquinas ao grid. O software MyGrid é o principal componente do OurGrid. É através dele que o usuário interage com o grid, submetendo e gerenciando suas aplicações. No modelo de execução do MyGrid, as tarefas são lançadas por um nó central que coordena todo o escalonamento de tarefas que serão executadas no grid. Este nó apresenta uma fragilidade caracterizada na literatura como "ponto único de falhas", pois seu colapso faz com que os resultados do processamento corrente sejam perdidos. Isto pode significar horas ou, até mesmo, dias de processamento perdido, dependendo das aplicações. Visando suprir esta deficiência, este trabalho descreve o funcionamento e a implementação de um mecanismo de checkpointing (ou salvamento de estado), usado como base para a recuperação por retorno, que permite ao sistema voltar a um estado consistente, minimizando a perda de dados, após uma falha no nó central do MyGrid. Assim, ele salva, de forma estável, o estado da aplicação (estruturas de dados e informações de controle imprescindíveis) capaz de restaurar o sistema após o colapso, oferecendo uma alternativa à sua característica de ponto único de falhas. Os checkpoints são obtidos e salvos a cada mudança de estado do escalonador de tarefas do nó central. A eficiência do mecanismo de recuperação é comprovada através de experimentos que exercitam este mecanismo em cenários com diferentes características, visando validar e avaliar o impacto real no desempenho do MyGrid. / The grid computing has emerged as an important research area because it allows sharing geographically distributed computing resources among several users. However, resources in a grid are highly heterogeneous and dynamic, turning complex the development and the execution of applications. OurGrid is a software platform that intends to reduce these difficulties. Besides allowing the execution of distributed applications in grid environments, it offers and gives support to an exchange of favors between users. In this way, institutions (or users) that have idle resources can offer them to other users. The more resources a domain offers to the grid, the more it will be favored when in need. It will have higher priority when requesting machines to grid. MyGrid software is the main component of OurGrid: it constitutes the interface for user interaction as well as application submission and management. In the execution model of MyGrid, tasks are launched by a central node (home-machine), which manages the scheduling of tasks to be executed in the grid. This node constitutes a "single point of failure", because its crash causes the loss of results of the previous processing. Depending on the particular applications, this loss can be the result of hours or days of processing time. This dissertation aims to reduce the consequences of this problem offering an alternative to the single point of failure: here is proposed and implemented a checkpointing mechanism, used as basis for the rollback recovery. Checkpoints are taken synchronously with the state changes of the scheduler on the central node. After a failure affecting the home-machine of MyGrid, the system recovers information on the state of the application (data structures and essential control information) and results of previous computation, saved in stable storage, minimizing the loss of data. The efficiency of the recovery mechanism and its impact over MyGrid are evaluated through experiments that exercise this mechanism in scenarios with different characteristics.

Mecanismos de tolerância a falhas são implementados em sistemas computacionais para atingir níveis de dependabilidade mais elevados. O teste desses mecanismos é essencial para validar seu funcionamento e demonstrar sua eficácia. Uma técnica de teste usada nesse caso é a injeção de falhas: uma simulação ou protótipo funcional é executado em um ambiente onde falhas são artificialmente emuladas e o sistema monitorado de forma a entender seu comportamento, bem como avaliar a eficiência da implementação dos mecanismos de tolerância. Descrever as atividades de teste usando modelos é útil para a documentação do sistema. O Perfil UML 2.0 de Testes (U2TP) é uma linguagem padronizada para a descrição de modelos de testes, possibilitando a representação de ambientes e atividades de verificação e validação. No entanto, U2TP não oferece elementos para suportar técnicas de injeção de falhas. Este trabalho apresenta U2TP-FI, uma extensão do Perfil UML 2.0 de Testes para a descrição de atividades de teste que usem técnicas de injeção de falhas. U2TP-FI é uma linguagem de modelagem que oferece elementos para representar as falhas a serem emuladas em um ambiente de teste, descrevendo os parâmetros que regem seu comportamento, suas condições de ativação e suas relações com os componentes do sistema. O estabelecimento dessa linguagem permite uma melhor visualização da atividade, um melhor projeto do teste e uma fácil documentação do projeto. Além disso, possibilita a criação de ferramentas para automação do processo de injeção de falhas. Como prova de conceito para demonstrar a viabilidade da proposta, foram desenvolvidos usando U2TP-FI modelos de teste para a injeção de falhas em aplicações usando injetores existentes. Ferramentas de transformação de modelos foram aplicadas para gerar de forma automatizada artefatos a serem usados na atividade, como cargas de falhas e relatórios. / Computer systems use fault tolerance mechanisms to reach higher dependability levels. Testing those mechanisms is essential for the validation of their proper operation and for the verification of their effectiveness. Fault injection is a technique for testing fault tolerance mechanisms: a simulation or a functional prototype of the system is executed in a testbed environment where faults are artificially emulated. Monitoring its behavior enables the validation of the implementation and the evaluation of the efficiency of the fault tolerance mechanisms. It is useful for documenting the system to describe the test activities using models. The UML 2.0 Testing Profile is a standard language to create test models, enabling the test engineer to describe the environment, data, components, validations and other elements of the activity. However, U2TP does not offer elements that support fault injection techniques. This work presents U2TP-FI, an extension of the UML 2.0 Testing Profile to model test activities that use fault injection techniques. U2TP-FI is a modeling language offering elements to represent the faults to be emulated on a test environment, describing the parameters which govern their behavior, the activation conditions and the relations between them and the system components. Using this language allows a better visualization of the test activity, a better test project and an easier project documentation. Besides, it enables the development of automation tools for the fault injection process. As a proof of concept to demonstrate the viability of the proposal, U2TP-FI was used to create test models for applications using existing fault injectors. Model transformation tools were applied to automatically generate test artifacts such as faultloads and reports.

A grande demanda por computação de alto desempenho culminou na construção de ambientes de execução de larga escala como as Grades Computacionais. Não diferente de outras plataformas de execução, seus usuários precisam obter os dados de entrada para suas aplicações e muitas vezes precisam armazenar os resultados por elas gerados. Apesar de o termo Grade ter surgido de uma metáfora onde os recursos computacionais estão tão facilmente acessíveis como os da rede elétrica, as ferramentas para gerenciamento de dados e de recursos de armazenamento disponíveis estão muito aquém do necessário para concretizar essa idéia. A imaturidade desses serviços se torna crítica para aplicações científicas que necessitam processar grandes volumes de dados. Nesses casos, utiliza-se apenas os recursos de alto desempenho e assegura-se confiabilidade, disponibilidade e segurança para os dados através de presença humana. Este trabalho apresenta o JavaRMS, um sistema de gerência de dados para Grades. Ao empregar um modelo par-a-par, consegue-se agregar os recursos menos capacitados disponíveis no ambiente de Grade, diminuindo-se assim o custo da solução. O sistema utiliza a técnica de nodos virtuais para lidar com a grande heterogeneidade de recursos, distribuindo os dados de acordo com o espaço de armazenamento fornecido. Empregase fragmentação para viabilizar o uso dos recursos menos capacitados e para melhorar o desempenho das operações que envolvem a transferência de arquivos. Utiliza-se replicação para prover persistência aos dados e para melhorar sua disponibilidade. JavaRMS lida ainda com a dinamicidade e a instabilidade dos recursos através de um modelo de estados, de forma a diminuir o impacto das operações de manutenção. A arquitetura contempla também serviços para gerenciamento de usuários e protege os recursos contra fraudes através de um sistema de cotas. Todas as operações foram projetadas para serem seguras. Por fim, disponibiliza-se toda a infra-estrutura necessária para que serviços de busca e ferramentas de interação com o usuário sejam futuramente fornecidos. Os experimentos realizados com o protótipo do JavaRMS comprovam que usar um modelo par-a-par para organizar os recursos e localizar os dados resulta em boa escalabilidade. Já a técnica de nodos virtuais se mostrou eficiente para distribuir de forma balanceada os dados entre as máquinas, de acordo com a capacidade de armazenamento oferecida. Através de testes com a principal operação que envolve a transferência de arquivos, comprovou-se que o modelo é capaz de melhorar significativamente o desempenho de aplicações que necessitam processar grandes volumes de dados. / Large scale execution environments such as Grids emerged to meet high-performance computing demands. Like in other execution platforms, its users need to get input data to their applications and to store their results. Although the Grid term is a metaphor where computing resources are so easily accessible as those from the eletric grid, its data and resource management tools are not sufficiently mature to make this idea a reality. They usually target high-performance resources, where data reliability, availability and security is assured through human presence. It turns to be critical when scientific applications need to process huge amounts of data. This work presents JavaRMS, a Grid data management system. By using a peer-topeer model, it aggregates low capacity resources to reduce storage costs. Resource heterogeneity is dealt with the virtual node technique, where peers receive data proportionally to their provided storage space. It applies fragmentation to make feasible the usage of low capacity resources and to improve file transfer operations performance. Also, the system achieves data persistence and availability through replication. In order to decrease the impact of maintenance operations, JavaRMS deals with resource dinamicity and instability with a state model. The architecture also contains user management services and protects resources through a quota system. All operations are designed to be secure. Finally, it provides the necessary infrastructure for further deployment of search services and user interactive tools. Experiments with the JavaRMS prototype showed that using a peer-to-peer model for resource organization and data location results in good scalability. Also, the virtual node technique showed to be efficient to provide heterogeneity-aware data distribution. Tests with the main file transfer operation proved the model can significantly improve data-intensive applications performance.

Tem-se observado que um dos maiores problemas decorrentes da expansão das ferramentas de difusão de informações em ambientes distribuídos, especialmente no modelo WWW-Internet, é a inconsistência das ligações entre os objetos envolvidos (Erro 404 - Arquivo não encontrado). Segundo [WHY 95], uma das mais importantes condições para a qualidade de uma estrutura de hiperdocumento é a manutenção da integridade e atualidade das ligações, sejam estas internas ou externas. Sempre que há alterações na hiperbase, nas estruturas dos documentos que a compõem ou no conteúdo semântico destes, podem surgir inconsistências nas ligações. Estas podem indicar tanto um problema temporário da rede ou servidor quanto um recurso que tenha sido permanentemente movido ou excluído. Acredita-se que o percentual de requisições inválidas cresça de acordo com o tempo, com a inclusão de novos recursos e com a dinamicidade intrínseca das estruturas dos Sistemas de Hiperdocumentos Distribuídos. Faz-se necessária, então, a adoção de modelos de Sistemas de Hiperdocumentos Distribuídos que contemplem o tratamento do problema de inconsistência de ligações desde sua concepção, através de técnicas preventivas ou então o desenvolvimento de ferramentas e técnicas para que a integridade das ligações seja garantida, preferencialmente de modo automático, para os modelos que não a apresentam nativamente Isto posto, este trabalho trata do problema da inconsistência de ligações nos Sistemas de Hiperdocumentos Distribuídos, com ênfase especial no modelo WWW (World-Wide Web) [BER 92]. Para tanto, são apresentados noções e conceitos, histórico, objetivos, estado da arte, arquitetura e requisitos necessários, assim como características específicas dos principais Sistemas de Hiperdocumentos Distribuídos. São tratados, também, os aspectos teóricos referentes aos problemas gerados pela inconsistência de ligações de ordem técnica, psicológica e/ou mercadológica. São apresentadas soluções encontradas na bibliografia para os sistemas implementados, bem como é feita uma classificação destas soluções em nível de preventivas (que não permitem que o problema ocorra) e corretivas (que são utilizadas para solucionar ou minimizar o problema), podendo estas serem, ainda, de funcionamento manual, semiautomático ou automático. A solução proposta, classificada como preventiva semi-automática, baseia-se em entrada de dados via formulário HTML e armazenamento em arquivo do tipo texto, é apresentada através de sua definição, objetivos, funcionamento e do detalhamento do protótipo, através das características de implementação e do ambiente utilizado. / We have noticed that one of the biggest problems resulting from the spreading of the information diffusion tools in distributed environments (specially with the WWWInternet model) is the inconsistency of the links between the objects involved (Error 404 - File was not found). According to [WHY 95], one of the most important conditions for the quality of an hyperdocument structure is the maintenance of the integrity of the links, whatever they may be internal or external to the hyperdocument. Whenever there are hyperbase changes, changes on the structures of the papers that compose the hyperbase, or if there are changes on the semantic content of these papers, there may arise inconsistencies with the links. These inconsistencies may indicate a temporary net or server problem, as well as a resource that has been constantly moved or excluded. It’s believed that the percentage of invalid requisites raises in accordance with time, with the introduction of new resources and with the dynamics of the structure of Distributed Hyperdocument Systems. So, it's necessary to adopt models of Distributed Hyperdocument Systems that contemplate a treatment of the problem of the links' inconsistencies since their conception, using preventive techniques or developing tools and techniques to guarantee the integrity of the links, preferably by automatic mode to the models that originally don't have this integrity. Thus, this work is about the problem of links' inconsistency in Distributed Hyperdocument Systems, with special emphasis on the model: WWW (World Wide Web) [BER 92]. For that, basic concepts, history, objectives, the state of the art, architecture and necessary requirements are shown., as well as specific characteristics of the main Distributed Hyperdocument Systems. Also shown are the theoretical aspects concerning the problems produced by the links inconsistency of the technical, psychological and/or market order. Solutions found on the bibliography are shown as well as a classification of these solutions as preventives (that don't permit the problem to occur) and correctives (that are used to solve or minimize the problem) is done. These solutions may still be manual, semi-automatic or automatic. The proposed solution, classified as preventive semiautomatic, is based on data entries using the HTML form and their storage in files in textual form. The definition, objectives, functioning and detail of a prototype are presented.

Este trabalho analisa o uso de redes de estações de trabalho como uma única máquina a ser utilizada para permitir o processamento de problemas que não poderiam ser computados, aceitavelmente, em apenas um de seus nodos, seja por causa do tempo dispendido ou de recursos físicos necessários, como memória principal. São enfocados dois algoritmos de redes neurais artificiais - Combinatorial Neural Model e Back Propagation - que apresentam os problemas enunciados acima, e uma proposta de um esquema para distribuição dessa classe de algoritmos, levando em consideração as vantagens disponíveis no ambiente em questão, a apresentada. A implementação do modelo proposto, sob a forma de um simulador distribuído baseado no conceito de servidor está descrita no trabalho, assim como as estratégias de paralelização dos algoritmos. Ao final, são apresentados os resultados obtidos, quantitativa e qualitativamente, e uma avaliação mais detalhada da paralelização do algoritmo Back Propagation a exposta. / The use of workstation networks as distributed multicomputers to solve resource demanding problems that cannot be feasibly solved in one node is the main concern of this work. Two different artificial neural network algorithms, Combinatorial Neural Model and Back Propagation, are faced and a scheme for distributing this class of algorithms is presented. The several advantages of the environment are focused in the proposal along with its disadvantages. This work also presents the implementation of the proposed scheme allowing an in loco performance evaluation. At the end results are shown and a more in depth evaluation of the Back Propagation parallelization is presented.

Linguagens de programação orientadas a objetos possuem diversas características que facilitam sua utilização frente a outras linguagens imperativas. No projeto e desenvolvimento de software, o mecanismo de herança permite a construção de sistemas na forma incremental e evolutiva, possibilitando a reutilização de códigos já escritos. Também a possível atingir aplicações com bons níveis de segurança e confiabilidade, através do encapsulamento de dados e funções sob forma de objetos, que também representam a unidade básica de execução em uma linguagem orientada a objetos. O mesmo recurso que possibilita níveis elevados de segurança permite que linguagens orientadas a objetos sejam inerentemente distribuídas. Objetos possuem tanto área de dados e código de execução independentes dos demais. Acessos aos dados internos de um objeto somente são possíveis através de mensagens explicitas entre objetos. Neste caso um objeto solicita uma ação específica a outro objeto, podendo ser enviados parâmetros e existir retorno de resultados. Este trabalho apresenta um modelo para construção de uma linguagem orientada a objetos distribuída. O ambiente para suportar a execução ao modelo é compostos por vários nodos de processamento com memórias locais individuais e contando com uma rede de comunicação para troca de mensagens entre os nodos. O modelo e discutido em dois níveis distintos: a nível de linguagem e a nível operacional. A nível de linguagem são analisados os recursos de programação normalmente utilizados em linguagens orientadas a objetos quando implementados em ambientes distribuídos. O ambiente de suporte A execução necessário ao suporte do modelo da linguagem a analisado pelo nível operacional. A apresentação do modelo a nível de linguagem discute as características de uma linguagem orientada a objetos distribuída frente as implementações seqüenciais convencionais. E ressaltada a implementado de herança em um ambiente de execução distribuído, que, não podendo ser através de compartilhamento, é efetuada através de copia de código. Também são apresentadas novas diretivas de compilação necessárias exclusivamente a ambientes distribuídos. Tais diretivas visam explorar níveis de concorrência de uma aplicação durante sua execução, diferenciando classes que definem objetos locais ou distribuídos e diferentes tipos de mensagens entre objetos. As formas de extrair o melhor desempenho nas aplicações e o gerenciamento do ambiente de execução são os pontos abordados pelo nível operacional do modelo. Em operação neste nível, um elemento de gerencia de execução permite o controle tanto dos objetos da aplicação quanto dos nodos de processamento disponíveis para execução. A tarefa de controle de objetos viabiliza a criação e remoção de objetos durante a execução da aplicação, bem como a identificação de localização destes. O controle dos nodos de processamento possibilita analisar continuamente a carga computacional dos nodos de processamento. Assim, cada objeto a ser criado pode ser alocado em um nodo onde a carga computacional esteja baixa, propiciando um melhor desempenho no momento de execução da aplicação distribuído a carga entre os nodos. A unido do modelo de execução distribuído proposto a uma linguagem orientada a objetos resulta em uma linguagem eficiente tanto na produção de software como no desempenho de aplicações. A eficiência na produção de sistemas 6 obtida através de dois itens, a utilização do paradigma de orientação a objetos e a transparência do nível operacional para o programador, que não necessita conhecer os mecanismos utilizados para ativação de objetos e envio de mensagens. A eficiência de execução é obtida através da utilização de múltiplos nodos processadores servindo como base a execução. Neste trabalho é também apresentado um protótipo para uma linguagem suportando o modelo distribuído proposto. A linguagem, denominada DPC++ (Processamento Distribuído em C++), é voltada para execução em redes de estações de trabalho, sobre o sistema operacional Unix, utilizando sockets como mecanismo de comunicação. O estilo de programação em DPC++ é baseado em C++. / The objects-oriented programming languages have many features who make simple their use in front of others imperatives languages. In the software project and development, the inheritance mechanism allows an increasing and evaluative way of codes that have been written. It also possible gain applications with goods levels of security and confiability with the encapsulation of both data and functions in the form of object, which represent the basic execution unit in an object-oriented language. The same resource that provides high levels of security also permits that object-oriented languages may be inherently distributed. Objects have their own area of data, their execution codes are independent from the other. Accesses to the internal data of an object are possible only through a specific protocol among objets. When this occurs, an object requests a specific action to other object with or without parameters or results return. This work presents a model for build a distributed object-oriented language, devoted to environments compounded by several processing nodes with local memory and linked by a communication network. The model is discussed in two different levels: language level and operational level. In the language level are analyzed the programming resources usually used in object-oriented languages when implemented in distributed environments. The executing environments support are analyzed in the operational level. In the language level presentation are made a discussion about distributed object-oriented language features in front of conventional sequential implementations. It is emphasized inheritance in a distributed executing environment, who is done by code copy, due to can not be by memory sharing. Also are presented news compilation directives necessaries to the distributed environment. Those directives aim to explorer concurrence levels in an application during its execution, differing class who defining local or distributed objects and the different messages types among objects. The operational level boards the ways that mean to extract the best performance for the applications and the execution environment management. An execution manager element allows the control as the application objects as the available to execution processor nodes. The task of object control makes possible the objects creation and removal during the application executing as well their network identification. The processor nodes control allows the continuous analyzes of the computational load in the nodes available to processing. In this way, every object to be created can be allocated in a node with low occupation rates, propitiating a better performance in the application executing. The union of the proposed distributed execution model to an objectoriented language results in an efficient language as in the software production as in execution performance. The systems production efficiency is obtained from two items: the utilization of the object-oriented paradigm an the transparency of the operational level to the programmer, that no need know the used mechanisms to object activation and message exchange. The execution efficiency is gained by the utilization of multiples processor nodes supporting the application executing. In this work is presented a prototype that implements the proposed model. The language, called DPC++, Distributed Processing in C++, is turned to execute in workstation network with Unix operational system, using sockets as communication mechanism. The style of DPC++ programming are based in C++.

É ponto passivo a importância dos sistemas distribuídos no desenvolvimento da computação de alto desempenho nas próximas décadas. No entanto, ainda muito se debate sobre políticas de gerenciamento adequadas para os recursos computacionais espacialmente dispersos disponíveis em tais sistemas. Políticas de balanceamento de carga procuram resolver o problema da ociosidade das maquinas(ou, por outro lado, da super-utilização) em um sistema distribuído. Não são raras situações nas quais somente algumas maquinas da rede estão sendo efetivamente utilizadas, enquanto que varias outras se encontram subutilizadas, ou mesmo completamente ociosas. Aberta a possibilidade de executarmos remotamente uma tarefa, com o intuito de reduzirmos o tempo de resposta da mesma, ainda falta decidirmos "como" fazê-lo. Das decisões envolvidas quanto a execução remota de tarefas tratam as políticas de balanceamento de carga. Tais políticas, muito embora a aparente simplicidade quanto as decisões de controle tomadas ou ao reduzido numero de parâmetros envolvidos, não possuem um comportamento fácil de se prever. Sob determinadas condições, tais políticas podem ser tomar excessivamente instáveis, tomando sucessivas decisões equivocadas e, como consequência, degradando de forma considerável o desempenho do sistema. Em tais casos, muitas das vezes, melhor seria não tê-las. Este trabalho apresenta um ambiente desenvolvido com o objetivo de auxiliar projetistas de sistema ou analistas de desempenho a construir, simular e compreender mais claramente o impacto causado pelas decisões de balanceamento no desempenho do sistema. / There is no doubts about the importance of distributed systems in the development of high performance computing in the next decades. However, there are so much debates about appropriated management policies to spatially scattered computing resources available in this systems. Load balancing policies intend to resolve the problem of underloaded machines (or, in other hand, overloaded machines) in a distributed system. Moments in which few machines are really being used, meanwhile several others are underused, or even idle, aren't rare. Allowed the remote execution of tasks in order to decrease the response time of theirs, it remains to decide 'how' to do it. Load balancing policies deal with making decisions about remote execution. Such policies, in spite of the supposed simplicity about their control decisions and related parameters, doesn't have a predictable behavior. In some cases, such policies can become excessively unstable, making successive wrong decisions and, as consequence, degrading the system performance. In such cases, it's better no policy at all. This work presents an environment developed whose purpose is to help system designers or performance analysts to build, to simulate and to understand the impact made by balancing decisions over the system performance.

Uma etapa fundamental no desenvolvimento de sistemas tolerantes a falhas é a fase de validação, onde é verificado se o sistema está reagindo de maneira correta à ocorrência de falhas. Uma das técnicas usadas para validar experimentalmente um sistema é injeção de falhas. O recente uso de sistemas largamente distribuídos para execução dos mais diversos tipos de aplicações, faz com que novas técnicas para validação de mecanismos de tolerância a falhas sejam desenvolvidas considerando este novo cenário. Injeção de falhas no sistema de comunicação do nodo é uma técnica tradicional para a validação de aplicações distribuídas, para forçar a ativação dos mecanismos de detecção e recuperação de erros relacionados à troca de mensagens. A condução de experimentos com injetores de comunicação tradicionais é feita pelo uso do injetor em uma máquina do sistema distribuído. Se o cenário desejado é de múltiplas falhas, o injetor deve ser instanciado independentemente nas n máquinas que as falhas serão injetadas. O controle de cada injetor é individual, o que dificulta a realização do experimento. Esta dificuldade aumenta significativamente se o cenário for um sistema distribuído de larga escala. Outro problema a considerar é a ausência de ferramentas apropriadas para a emulação de determinados cenários de falhas. Em aplicações distribuídas de larga escala, um tipo comum de falha é o particionamento de rede. Não há ferramentas que permitam diretamente a validação ou a verificação do processo de defeito de aplicações distribuídas quando ocorre um particionamento de rede Este trabalho apresenta o estudo de uma abordagem para injeção de falhas que permita o teste de atributos de dependabilidade de aplicações distribuídas de pequena e larga escala implementadas em Java. A abordagem considera a não obrigatoriedade da alteração do código da aplicação sob teste; a emulação de um cenário de falhas múltiplas que ocorrem em diferentes nodos, permitindo o controle centralizado do experimento; a validação de aplicações que executem em sistemas distribuídos de larga escala e consideram um modelo de falhas realista deste tipo de ambiente, incluindo particionamentos de rede. A viabilidade da abordagem proposta é mostrada através do desenvolvimento do protótipo chamado FIONA (Fault Injector Oriented to Network Applications), o qual atualmente injeta falhas em aplicações desenvolvidas sob o protocolo UDP.