Este trabalho procura averiguar as dificuldades e os problemas envolvidos na especificação e implementação de uma arquitetura de objetos de serviço para gerenciamento e suporte a aplicações distribuídas em uma plataforma de computadores em configuração tipo cluster, em particular daqueles que devem cumprir requisitos de alta disponibilidade. Tal arquitetura deve apresentar-se como uma infra-estrutura distribuída de serviços e compor uma camada intermediária entre as partes das aplicações distribuídas e os recursos do cluster, compondo desse modo uma camada de middleware. Uma arquitetura de gerenciamento e de suporte a aplicações distribuídas, para que possa atingir plenamente seus objetivos, deve ser projetada como uma infra-estrutura distribuída de serviços de modo a oferecer acesso fácil e eficiente a estes. Neste trabalho, investigamos a possibilidade de se implementar tal infra-estrutura utilizando a arquitetura de objetos distribuídos OMG CORBA, a qual tem por objetivo facilitar a especificação, implementação e o acesso a interfaces de serviços de objetos distribuídos. Uma infra-estrutura de serviços de suporte a aplicações e de gerenciamento de cluster- é composta de dezenas de interfaces dos mais diversos tipos e finalidades, compondo vários sistemas e subsistemas distribuídos cujos serviços devem ser fácil e transparentemente acessíveis através da rede de comunicação que interconecta os nós do cluster. Essa rede tipicamente utiliza os protocolos de comunicação Ethernet IEEE 802.3, IP e TCP/UDP em seus níveis de enlace, rede e transporte, respectivamente. Por essa ótica, CORBA atende de antemão vários dos requisitos necessários, porém em diversos aspectos da arquitetura e dos serviços houve necessidade de se averiguar com mais profundidade a capacidade de CORBA de atendê-los. Como por exemplo, averiguou-se a capacidade de CORBA lidar com problemas ligados à falhas parciais de comunicação, comunicação em grupo, comunicação não-bloqueante e outras. Um dos desafios da abordagem utilizando CORBA reside no fato de que se tem o pré-requisito de alta disponibilidade. A arquitetura proposta deve ser projetada levando-se em conta que certas partes do sistema, tais como subsistemas de armazenamento, processamento, rede, aplicações e outros podem , a qualquer momento, falhar ou tornar-se inoperantes. O grande desafio deste trabalho consiste assim em averiguar quais são as dificuldades de se utilizar CORBA como parte central da arquitetura, uma vez que a infra-estrutura obtida necessita ser ela própria um conjunto de serviços de alta disponibilidade, caso contrário ela não conseguirá cumprir seus objetivos. Investigaremos então possíveis modos de implementação de objetos CORBA que venham a cumprir os requisitos de alta disponibilidade necessários. Por fim, este trabalho procura averiguar a possibilidade de se implementar tal arquitetura em clusters baseados em elementos de hardware e software disponíveis em larga escala e a baixo custo no mercado tais como PCs ou servidores baseados em processador Intel rodando os sistemas operacionais Linux ou FreeBSD e interconectados por redes locais de baixo custo. Tais plataformas são popularmente conhecidas como Beowulf Clusters. Este aspecto da investigação terá influência no projeto da arquitetura proposta, uma vez que procuramos enfocar aspectos de alta escalabilidade para o cluster, uma tendência para o uso desse tipo de cluster em aplicações de alta demanda de processamento e recursos, tais servidores web e de banco de dados de grandes provedores de conteúdo e serviços da Internet / This work intends to investigate for the difficulties and problems involved in the specification and implementation of an object-oriented architecture of services for management and support of distributed applications in a platform of computers in cluster configuration, in particular for those that must fulfill requirements of high availability. Such architecture must present itself as a infrastructure of distributed services and should compose an intermediate layer between the parts of the cluster distributed applications and the cluster resources, composing in this way a middleware layer. In order to reach its objectives, this support and management architecture must be designed as a distributed infrastructure of services. By this way, it can offer easy and efficient access to its services. In this text, we investigate the possibility of implementing such infrastructure of services using the distributed object architecture proposed by OMG, the so-called CORBA architecture. CORBA has many objectives and features as to facilitate the specification, implementation and access to distributed service objects. An infrastructure of services for the support and management of clusters and cluster applications is composed of a set of interfaces of the most diverse types and purposes, composing some distributed systems and subsystems whose services must be easy and transparently accessible through the communication networks that interconnects the cluster computer nodes. Cluster networks typically uses standard communication protocols such as Ethernet IEEE 802.3 at the data-link layer, the Internet Protocol (IP) at the network layer and TCP/UDP at the transport layer. In these aspects CORBA takes care on beforehand of severa1 of these requirements. However, for many service requirements of the proposed architecture it was necessary inquiring in more depth the CORBA capabilities to accomplish them. As an example, it was investigated the CORBA capabilities to deal with problems related to partial communication failures, communication for object groups, non-blocking and asynchronous communication and others. One of the challenges of the CORBA approach for the proposed architecture inhabits in the fact that the system must accomplish the prerequisite of high availability. The architecture proposal must be designed taking in account that certain parts of the system, such as storage subsystems, processors, network, applications and others can, at any time, fail or become inoperative. The great challenge of this proposal work consists thus inquiring the difficulties of adopting CORBA as a central part of the architecture, since the gotten infrastructure needss to be a proper high availability set of services. In contrary case, it will not fulfill its primary objectives. We will investigate possible ways of implementing CORBA objects in such a way that they fulfill the necessary high availability requirements. Finally, this work looks for the possibility of implementing the proposed system in clusters built with wide scale and low cost hardware and software elements available in the market, such as Intel-processor-based PCs and servers running open-source and low-cost operating systems such as Linux or FreeBSD and interconnected by low cost local area networks. Such platforms are popularly known as Beowulf Clusters. This aspect of The inquiry will have influence in the architecture proposal, once we are focusing aspects of high scalability for the cluster since there is a trend for the use of this type of cluster in applications of high demand of processing and resources, such as web servers for great suppliers of content and services on the Internet

The Internet as of 2014 connects billions of devices, and is expected to connect tens of billions by 2020. To meet escalating requirements, networks must be scalable, easy to manage, and be able to efficiently execute programs and disseminate data. The prevailing use of centralized systems and control in, e.g., pools of computing resources, clouds, is problematic for scalability. A promising approach to management of large networks is decentralization, where independently acting network nodes communicate with their immediate neighbors to achieve desirable results at the global level. The research in this thesis addresses three distinct but interrelated problems in the context of cloud computing, networks, and programs running in clouds. First, we show how implementation correctness of active objects can be achieved in decentralized networks using location independent routing. Second, we investigate the feasibility of decentralized adaptive resource allocation for active objects in such networks, with promising results. Third, we automate an initial step of a process for converting programs with thread-based concurrency using shared memory to programs with message passing concurrency, which can then run efficiently in clouds. Specifically, starting from fragments of the distributed object modeling language ABS, we give network-oblivious descriptions of runtime behavior of programs, where the global state is a flat collection of objects and method calls. We then provide network-aware semantics, that place objects on network nodes connected point-to-point by asynchronous message passing channels. By relying on location independent routing, which maps object identifiers to next-hop neighbors at each node, inter-object messages can be delivered, regardless of object mobility among nodes. We establish that network-oblivious and network-aware behavior in static networks correspond in the sense of contextual equivalence. Using a network protocol reminiscent of a two-phase commit for controlled node shutdown, we extend the approach to dynamic networks without failures. We investigate node-local procedures for object migration to meet requirements on balanced allocations of objects to nodes, that also attempt to minimize exchange of object-related messages between nodes. By relying on coin-flips biased on local and neighbor load to decide on migration, and heuristics to capture object communication patterns, we show that balanced allocations can be achieved that make headway towards minimizing communication and latency. Our approach to execution of object-oriented programs in networks relies on message-passing concurrency. Mainstream programming languages generally use thread-based concurrency, which relies on control-centric primitives, such as locks, for synchronization. We present an algorithm for dynamic probabilistic inference of annotations for data-centric synchronization in threaded programs. By making collections of variables in classes accessed atomically explicit, these annotations can in turn suggest objects suitable for encapsulation as a unit of message-passing concurrency. / 2014 års Internet sammankopplar miljarder enheter, och förväntas sammankoppla tiotals miljarder år 2020. För att möta eskalerande krav måste nätverk vara skalbara, enkla att underhålla, och effektivt exekvera program och disseminera data. Den nuvarande användningen av centraliserade system och kontrollmekanismer, t ex i pooler av beräkningsresurser, moln, är problematisk för skalbarhet. Ett lovande angreppssätt för att hantera storskaliga nätverk är decentralisering, där noder som agerar oberoende av varandra genom kommunikation med sina omedelbara grannar åstadkommer gynnsamma resultat på den globala nivån. Forskningen i den här avhandlingen addresserar tre distinkta men relaterade problem i kontexten av molnsystem, nätverk och program som körs i moln. För det första visar vi hur implementationskorrekthet för aktiva objekt kan åstadkommas i decentraliserade nätverk med hjälp av platsoberoende routning. För det andra undersöker vi genomförbarheten i decentraliserad adaptiv resursallokering för aktiva objekt i sådana nätverk, med lovande resultat. För det tredje automatiserar vi ett initialt steg i en process för att konvertera program med trådbaserad samtidighet och delat minne till program med meddelandebaserad samtidighet, som då kan köras effektivt i moln. Mer specifikt ger vi, med utgångspunkt i fragment av modelleringsspråket ABS baserat på distribuerade objekt, nätverksomedvetna beskrivningar av körningstidsbeteende för program där det globala tillståndet är en platt samling av objekt och metodanrop. Vi ger därefter nätverksmedvetna semantiker, där objekt placeras på nätverksnoder sammankopplade från punkt till punkt av asynkrona kanaler för meddelandetransmission. Genom att vid varje nod använda platsoberoende routning, som associerar objektidentifierare med grannoder som är nästa hopp, kan meddelanden mellan objekt levereras oavsett hur objekt rör sig mellan noder. Vi etablerar att nätverksomedvetet och nätverksmedvetet beteende i statiska nätverk stämmer överens enligt kontextuell ekvivalens. Genom att använda ett nätverksprotokoll som påminner om en tvåstegsförpliktelse, utökar vi vår ansats till felfria dynamiska nätverk. Vi undersöker nodlokala procedurer för objektmigration för att möta krav på balanserade allokeringar av objekt till noder, som också försöker minimera utbyte av objektrelaterade meddelanden mellan noder. Genom att använda oss av slantsinglingar viktade efter lokal last och grannars last för att besluta om migration, och tumregler för att fånga kommunikationsmönster mellan objekt, visar vi att balanserade allokeringar, som gör framsteg mot att minimera kommunikation och tidsfördröjning, kan uppnås. Vår ansats för exekvering av objektorienterade program i nätverk använder meddelandebaserad samtidighet. Vanligt förekommande programspråk använder sig generellt av trådbaserad samtidighet, som kräver kontrollcentrerade mekanismer, som lås, för synkronisering. Vi presenterar en algoritm som med dynamisk probabilistisk analys härleder annoteringar för datacentrerad synkronisering för trådade program. Genom att göra samlingar av variabler i klasser som läses och skrivs atomiskt explicita, kan sådana annoteringar antyda vilka objekt som är lämpliga att kapsla in som en enhet i meddelandebaserad samtidighet. / <p>QC 20140929</p>

Este trabalho procura averiguar as dificuldades e os problemas envolvidos na especificação e implementação de uma arquitetura de objetos de serviço para gerenciamento e suporte a aplicações distribuídas em uma plataforma de computadores em configuração tipo cluster, em particular daqueles que devem cumprir requisitos de alta disponibilidade. Tal arquitetura deve apresentar-se como uma infra-estrutura distribuída de serviços e compor uma camada intermediária entre as partes das aplicações distribuídas e os recursos do cluster, compondo desse modo uma camada de middleware. Uma arquitetura de gerenciamento e de suporte a aplicações distribuídas, para que possa atingir plenamente seus objetivos, deve ser projetada como uma infra-estrutura distribuída de serviços de modo a oferecer acesso fácil e eficiente a estes. Neste trabalho, investigamos a possibilidade de se implementar tal infra-estrutura utilizando a arquitetura de objetos distribuídos OMG CORBA, a qual tem por objetivo facilitar a especificação, implementação e o acesso a interfaces de serviços de objetos distribuídos. Uma infra-estrutura de serviços de suporte a aplicações e de gerenciamento de cluster- é composta de dezenas de interfaces dos mais diversos tipos e finalidades, compondo vários sistemas e subsistemas distribuídos cujos serviços devem ser fácil e transparentemente acessíveis através da rede de comunicação que interconecta os nós do cluster. Essa rede tipicamente utiliza os protocolos de comunicação Ethernet IEEE 802.3, IP e TCP/UDP em seus níveis de enlace, rede e transporte, respectivamente. Por essa ótica, CORBA atende de antemão vários dos requisitos necessários, porém em diversos aspectos da arquitetura e dos serviços houve necessidade de se averiguar com mais profundidade a capacidade de CORBA de atendê-los. Como por exemplo, averiguou-se a capacidade de CORBA lidar com problemas ligados à falhas parciais de comunicação, comunicação em grupo, comunicação não-bloqueante e outras. Um dos desafios da abordagem utilizando CORBA reside no fato de que se tem o pré-requisito de alta disponibilidade. A arquitetura proposta deve ser projetada levando-se em conta que certas partes do sistema, tais como subsistemas de armazenamento, processamento, rede, aplicações e outros podem , a qualquer momento, falhar ou tornar-se inoperantes. O grande desafio deste trabalho consiste assim em averiguar quais são as dificuldades de se utilizar CORBA como parte central da arquitetura, uma vez que a infra-estrutura obtida necessita ser ela própria um conjunto de serviços de alta disponibilidade, caso contrário ela não conseguirá cumprir seus objetivos. Investigaremos então possíveis modos de implementação de objetos CORBA que venham a cumprir os requisitos de alta disponibilidade necessários. Por fim, este trabalho procura averiguar a possibilidade de se implementar tal arquitetura em clusters baseados em elementos de hardware e software disponíveis em larga escala e a baixo custo no mercado tais como PCs ou servidores baseados em processador Intel rodando os sistemas operacionais Linux ou FreeBSD e interconectados por redes locais de baixo custo. Tais plataformas são popularmente conhecidas como Beowulf Clusters. Este aspecto da investigação terá influência no projeto da arquitetura proposta, uma vez que procuramos enfocar aspectos de alta escalabilidade para o cluster, uma tendência para o uso desse tipo de cluster em aplicações de alta demanda de processamento e recursos, tais servidores web e de banco de dados de grandes provedores de conteúdo e serviços da Internet / This work intends to investigate for the difficulties and problems involved in the specification and implementation of an object-oriented architecture of services for management and support of distributed applications in a platform of computers in cluster configuration, in particular for those that must fulfill requirements of high availability. Such architecture must present itself as a infrastructure of distributed services and should compose an intermediate layer between the parts of the cluster distributed applications and the cluster resources, composing in this way a middleware layer. In order to reach its objectives, this support and management architecture must be designed as a distributed infrastructure of services. By this way, it can offer easy and efficient access to its services. In this text, we investigate the possibility of implementing such infrastructure of services using the distributed object architecture proposed by OMG, the so-called CORBA architecture. CORBA has many objectives and features as to facilitate the specification, implementation and access to distributed service objects. An infrastructure of services for the support and management of clusters and cluster applications is composed of a set of interfaces of the most diverse types and purposes, composing some distributed systems and subsystems whose services must be easy and transparently accessible through the communication networks that interconnects the cluster computer nodes. Cluster networks typically uses standard communication protocols such as Ethernet IEEE 802.3 at the data-link layer, the Internet Protocol (IP) at the network layer and TCP/UDP at the transport layer. In these aspects CORBA takes care on beforehand of severa1 of these requirements. However, for many service requirements of the proposed architecture it was necessary inquiring in more depth the CORBA capabilities to accomplish them. As an example, it was investigated the CORBA capabilities to deal with problems related to partial communication failures, communication for object groups, non-blocking and asynchronous communication and others. One of the challenges of the CORBA approach for the proposed architecture inhabits in the fact that the system must accomplish the prerequisite of high availability. The architecture proposal must be designed taking in account that certain parts of the system, such as storage subsystems, processors, network, applications and others can, at any time, fail or become inoperative. The great challenge of this proposal work consists thus inquiring the difficulties of adopting CORBA as a central part of the architecture, since the gotten infrastructure needss to be a proper high availability set of services. In contrary case, it will not fulfill its primary objectives. We will investigate possible ways of implementing CORBA objects in such a way that they fulfill the necessary high availability requirements. Finally, this work looks for the possibility of implementing the proposed system in clusters built with wide scale and low cost hardware and software elements available in the market, such as Intel-processor-based PCs and servers running open-source and low-cost operating systems such as Linux or FreeBSD and interconnected by low cost local area networks. Such platforms are popularly known as Beowulf Clusters. This aspect of The inquiry will have influence in the architecture proposal, once we are focusing aspects of high scalability for the cluster since there is a trend for the use of this type of cluster in applications of high demand of processing and resources, such as web servers for great suppliers of content and services on the Internet

Component base software development methodology is the most important technological revolution of software industry in the past few years. Straightly to push forward software industry from taking handiwork as principle thing, gradually to get into automation assisting tool procreation¡¦s automation industry. Component base software development technology give way to business information system easy fabricate flexibly. System developer may assemble software components depending on user requirement. We can increase or subtract system components to modulate a section of system capability any time. But do not influence whole system, only contained a part of system components. This thesis brings up an object-process methodology to apply develop a business distributed information system. Using object-process methodology to find business objects from business process. We can divide system analysis into two parts and eight steps, to analyze the user requirement than to design information system to guide stable software objects and system framework. Through object-process business system helps we establish the model of the complex business system, mapping the real world activity or the abstract conception into system model. We can analyze and design distributed objects efficiently for distributed operation system environment needed. Proceeding to the next step, to transform software model and to seal up distributed component object module (DCOM), than to put DCOM into system application layer. Let the business information system flexibly and ample fitting in user requirement.

We present a distributed garbage collection algorithm for Java distributed objects using the object model provided by the Java Support for Distributed Objects (JSDA) object model and using weak references in Java. The algorithm can also be used for any other Java based distributed object models that use the stub-skeleton paradigm. Furthermore, the solution could also be applied to any language that supports weak references as a mean of interaction with the local garbage collector. We also give a formal definition and a proof of correctness for the proposed algorithm.

Esta Dissertação apresenta um modelo de paralelismo de grão fino para utilização em aplicações baseadas em objetos distribuídos. A pesquisa é desenvolvida sobre o modelo de distribuição de objetos da linguagem DPC++, uma extensão de C++ concebida na Universidade Federal do Rio Grande do Sul. A motivação para o desenvolvimento deste modelo é a crescente disponibilidade de arquiteturas multiprocessadas e de tecnologias de comunicação de alto desempenho, o que permite o aproveitamento eficiente de um nível de concorrência de menor granularidade. O objetivo do trabalho é integrar de forma adequada e eficiente a utilização de tal nível de concorrência no modelo original de distribuição de objetos de DPC++, permitindo que as aplicações desenvolvidas com a linguagem possam explorar ao máximo o poder computacional oferecido pelas arquiteturas citadas. Como principais características, o modelo proposto apresenta a capacidade de concorrência entre os métodos de um mesmo objeto distribuído e a introdução de um mecanismo de sincronização baseado na semântica de monitores. Os resultados obtidos com a implementação de uma aplicação de geração de fractais de Mandelbrot demonstram que, em termos de desempenho, o modelo apresentado efetivamente atinge seus objetivos. Além disso, a extinção a sintaxe original de programação de DPC++ revela importante contribuição no sentido de aumentar o poder de expressão da linguagem para o desenvolvimento de aplicações paralelas. / This Thesis presents a fine-grain concurrency model for applications based on distributed objects. The basis for the development of this research is the model of distribution of objects presented by the language DPC++, an extension of C++ conceived at the Federal University of Rio Grande do Sul. The motivation for the development of this model is the growing availability of multiprocessor architectures and high-performance communication technologies, which allows for the efficient use of a finer grain of concurrency. The purpose of this work is to efficiently integrate such level of concurrency into the original model of distribution of objects of DPC++, making it possible for the applications developed with the language to thoroughly explore the computational power offered by the mentioned architectures. As main features the proposed model presents the possibility of concurrency between the methods of a single distributed object and the introduction of a synchronisation mechanism based on the semantics of monitors. The results obtained with the implementation of aMandelbrot fractal generation application showthat, in relation to performance, the presented model effectively reaches its purposes. In addition, the extension to the original programming sintax of DPC++ reveals an important contribution towards a higher expressivity degree in the development of parallel applications.

Esta Dissertação apresenta um modelo de paralelismo de grão fino para utilização em aplicações baseadas em objetos distribuídos. A pesquisa é desenvolvida sobre o modelo de distribuição de objetos da linguagem DPC++, uma extensão de C++ concebida na Universidade Federal do Rio Grande do Sul. A motivação para o desenvolvimento deste modelo é a crescente disponibilidade de arquiteturas multiprocessadas e de tecnologias de comunicação de alto desempenho, o que permite o aproveitamento eficiente de um nível de concorrência de menor granularidade. O objetivo do trabalho é integrar de forma adequada e eficiente a utilização de tal nível de concorrência no modelo original de distribuição de objetos de DPC++, permitindo que as aplicações desenvolvidas com a linguagem possam explorar ao máximo o poder computacional oferecido pelas arquiteturas citadas. Como principais características, o modelo proposto apresenta a capacidade de concorrência entre os métodos de um mesmo objeto distribuído e a introdução de um mecanismo de sincronização baseado na semântica de monitores. Os resultados obtidos com a implementação de uma aplicação de geração de fractais de Mandelbrot demonstram que, em termos de desempenho, o modelo apresentado efetivamente atinge seus objetivos. Além disso, a extinção a sintaxe original de programação de DPC++ revela importante contribuição no sentido de aumentar o poder de expressão da linguagem para o desenvolvimento de aplicações paralelas. / This Thesis presents a fine-grain concurrency model for applications based on distributed objects. The basis for the development of this research is the model of distribution of objects presented by the language DPC++, an extension of C++ conceived at the Federal University of Rio Grande do Sul. The motivation for the development of this model is the growing availability of multiprocessor architectures and high-performance communication technologies, which allows for the efficient use of a finer grain of concurrency. The purpose of this work is to efficiently integrate such level of concurrency into the original model of distribution of objects of DPC++, making it possible for the applications developed with the language to thoroughly explore the computational power offered by the mentioned architectures. As main features the proposed model presents the possibility of concurrency between the methods of a single distributed object and the introduction of a synchronisation mechanism based on the semantics of monitors. The results obtained with the implementation of aMandelbrot fractal generation application showthat, in relation to performance, the presented model effectively reaches its purposes. In addition, the extension to the original programming sintax of DPC++ reveals an important contribution towards a higher expressivity degree in the development of parallel applications.

Esta Dissertação apresenta um modelo de paralelismo de grão fino para utilização em aplicações baseadas em objetos distribuídos. A pesquisa é desenvolvida sobre o modelo de distribuição de objetos da linguagem DPC++, uma extensão de C++ concebida na Universidade Federal do Rio Grande do Sul. A motivação para o desenvolvimento deste modelo é a crescente disponibilidade de arquiteturas multiprocessadas e de tecnologias de comunicação de alto desempenho, o que permite o aproveitamento eficiente de um nível de concorrência de menor granularidade. O objetivo do trabalho é integrar de forma adequada e eficiente a utilização de tal nível de concorrência no modelo original de distribuição de objetos de DPC++, permitindo que as aplicações desenvolvidas com a linguagem possam explorar ao máximo o poder computacional oferecido pelas arquiteturas citadas. Como principais características, o modelo proposto apresenta a capacidade de concorrência entre os métodos de um mesmo objeto distribuído e a introdução de um mecanismo de sincronização baseado na semântica de monitores. Os resultados obtidos com a implementação de uma aplicação de geração de fractais de Mandelbrot demonstram que, em termos de desempenho, o modelo apresentado efetivamente atinge seus objetivos. Além disso, a extinção a sintaxe original de programação de DPC++ revela importante contribuição no sentido de aumentar o poder de expressão da linguagem para o desenvolvimento de aplicações paralelas. / This Thesis presents a fine-grain concurrency model for applications based on distributed objects. The basis for the development of this research is the model of distribution of objects presented by the language DPC++, an extension of C++ conceived at the Federal University of Rio Grande do Sul. The motivation for the development of this model is the growing availability of multiprocessor architectures and high-performance communication technologies, which allows for the efficient use of a finer grain of concurrency. The purpose of this work is to efficiently integrate such level of concurrency into the original model of distribution of objects of DPC++, making it possible for the applications developed with the language to thoroughly explore the computational power offered by the mentioned architectures. As main features the proposed model presents the possibility of concurrency between the methods of a single distributed object and the introduction of a synchronisation mechanism based on the semantics of monitors. The results obtained with the implementation of aMandelbrot fractal generation application showthat, in relation to performance, the presented model effectively reaches its purposes. In addition, the extension to the original programming sintax of DPC++ reveals an important contribution towards a higher expressivity degree in the development of parallel applications.

L’informatique en nuage (cloud computing) est souvent le modèle de calcul le plus référencé pour l’internet des objets (Internet of Things).Ce modèle adopte une architecture où toutes les données de capteur sont stockées et traitées de façon centralisée. Malgré de nombreux avantages, cette architecture souffre d’une faible évolutivité alors même que les données disponibles sur le réseau sont en constante augmentation. Il est à noter que, déjà actuellement, plus de50 % des connexions sur Internet sont inter objets. Cela peut engendrer un problème de fiabilité dans les applications temps réel. Le calcul en périphérie (Edge computing) qui est basé sur une architecture décentralisée, est connue comme une solution pour ce problème émergent en : (1) renforçant l’équipement au bord du réseau et (2) poussant le traitement des données vers le bord.Le calcul en périphérie nécessite des noeuds de capteurs dotés d’une plus grande capacité logicielle et d’une plus grande puissance de traitement, bien que contraints en consommation d’énergie. Les systèmes matériels hybrides constitués de FPGAs et de processeurs offrent un bon compromis pour cette exigence. Les FPGAs sont connus pour permettre des calculs exhibant un parallélisme spatial, aussi que pour leur rapidité, tout en respectant un budget énergétique limité. Coupler un processeur au FPGA pour former un noeud garantit de disposer d’un environnement logiciel flexible pour ce nœud.La conception d’applications pour ce type de systèmes hybrides (réseau/logiciel/matériel) reste toujours une tâche difficile. Elle couvre un vaste domaine d’expertise allant du logiciel de haut niveau au matériel de bas niveau (FPGA). Il en résulte un flux de conception de système complexe, qui implique l’utilisation d’outils issus de différents domaines d’ingénierie. Une solution commune est de proposer un environnement de conception hétérogène qui combine/intègre l’ensemble de ces outils. Cependant, l’hétérogénéité intrinsèque de cette approche peut compromettre la fiabilité du système lors des échanges de données entre les outils.L’objectif de ce travail est de proposer une méthodologie et un environnement de conception homogène pour un tel système. Cela repose sur l’application d’une méthodologie de conception moderne, en particulier la conception orientée objet (OOD), au domaine des systèmes embarqués. Notre choix de OOD est motivé par la productivité avérée de cette méthodologie pour le développement des systèmes logiciels. Dans le cadre de cette thèse, nous visons à utiliser OOD pour développer un environnement de conception homogène pour les systèmes de type Edge Computing. Notre approche aborde trois problèmes de conception: (1) la conception matérielle, où les principes orientés objet et les patrons de conception sont utilisés pour améliorer la réutilisation, l’adaptabilité et l’extensibilité du système matériel. (2) la co-conception matériel/logiciel, pour laquelle nous proposons une utilisation de OOD afin d’abstraire l’intégration et la communication entre matériel et logiciel, ce qui encourage la modularité et la flexibilité du système. (3) la conception d’un intergiciel pour l’Edge Computing. Ainsi il est possible de reposer sur un environnement de développement centralisé des applications distribuées† tandis ce que l’intergiciel facilite l’intégration des nœuds périphériques dans le réseau, et en permet la reconfiguration automatique à distance. Au final, notre solution offre une flexibilité logicielle pour la mise en oeuvre d’algorithmes distribués complexes, et permet la pleine exploitation des performances des FPGAs. Ceux-ci sont placés dans les nœuds, au plus près de l’acquisition des données par les capteurs, pour déployer un premier traitement intensif efficace. / Cloud computing is often the most referenced computational model for Internet of Things. This model adopts a centralized architecture where all sensor data is stored and processed in a sole location. Despite of many advantages, this architecture suffers from a low scalability while the available data on the network is continuously increasing. It is worth noting that, currently, more than 50% internet connections are between things. This can lead to the reliability problem in realtime and latency-sensitive applications. Edge-computing which is based on a decentralized architecture, is known as a solution for this emerging problem by: (1) reinforcing the equipment at the edge (things) of the network and (2) pushing the data processing to the edge.Edge-centric computing requires sensors nodes with more software capability and processing power while, like any embedded systems, being constrained by energy consumption. Hybrid hardware systems consisting of FPGA and processor offer a good trade-off for this requirement. FPGAs are known to enable parallel and fast computation within a low energy budget. The coupled processor provides a flexible software environment for edge-centric nodes.Applications design for such hybrid network/software/hardware (SW/HW) system always remains a challenged task. It covers a large domain of system level design from high level software to low-level hardware (FPGA). This result in a complex system design flow and involves the use of tools from different engineering domains. A common solution is to propose a heterogeneous design environment which combining/integrating these tools together. However the heterogeneous nature of this approach can pose the reliability problem when it comes to data exchanges between tools.Our motivation is to propose a homogeneous design methodology and environment for such system. We study the application of a modern design methodology, in particular object-oriented design (OOD), to the field of embedded systems. Our choice of OOD is motivated by the proven productivity of this methodology for the development of software systems. In the context of this thesis, we aim at using OOD to develop a homogeneous design environment for edge-centric systems. Our approach addresses three design concerns: (1) hardware design where object-oriented principles and design patterns are used to improve the reusability, adaptability, and extensibility of the hardware system. (2) hardware / software co-design, for which we propose to use OOD to abstract the SW/HW integration and the communication that encourages the system modularity and flexibility. (3) middleware design for Edge Computing. We rely on a centralized development environment for distributed applications, while the middleware facilitates the integration of the peripheral nodes in the network, and allows automatic remote reconfiguration. Ultimately, our solution offers software flexibility for the implementation of complex distributed algorithms, complemented by the full exploitation of FPGAs performance. These are placed in the nodes, as close as possible to the acquisition of the data by the sensors† in order to deploy a first effective intensive treatment.

Orientador : Eleri Cardozo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-28T11:36:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pinto_RossanoPablo_M.pdf: 4038055 bytes, checksum: 081c94230d9ae2f24d47fc5d2f8c3fc0 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Pinto, Rossano Pablo, "Sessão de Acesso TINA com Suporte à Adaptação de Serviços Através de Agentes Móveis". Tese de Mestrado - DCA/FEEC/UNICAMP, Campinas, SP. Julho 2001. Esta dissertação apresenta a implementação de uma protótipo que faz uso da Arquitetura de Serviço TINA e de um modelo para adaptação de serviços em domínios visitados (MASDV) visando prover ubiqüidade de serviços. TINA apresenta conceitos importantes para a área de telecomunicações como a separação do acesso e uso de serviços. Estas separações são chamadas de sessões. A arquitetura de serviço define três sessões: acesso, serviço e comunicação. MASDV supri algumas deficiências encontradas em TINA e faz uso de agentes móveis "inteligentes" (autônomos) na adaptação de serviços para uso em domínios que um usuário não possui contrato / Abstract: This dissertation presents the implementation of a prototype that is based upon the TINA ServiceArchitecture and upon a model for service adaptation under visited domains (SAVD) in order to provide service ubiquity. TINA offers important concepts to the telecommunications area, like separation between the access and use of services. These separations are called sessionso The service architecture defines three sessions: access, service and communication. SAVD completes TINA where some desireble features lacko SAVD uses Intelligent (Autonomous) Mobile Agents to adapt services for use in domains which a user hasn't signed a contract / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica