FARIAS, P. M. S. O Problema de ordenação de rodadas e problemas de otimização associados. 2014. 127 f. (Doutorado em Ciência da Computação) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Daniel Eduardo Alencar da Silva (dealencar.silva@gmail.com) on 2015-01-23T18:15:16Z No. of bitstreams: 1 2014_tese_pmsfarias.pdf: 1600516 bytes, checksum: afaccc349ce6f2d065494cd2601913c0 (MD5) / Approved for entry into archive by Rocilda Sales(rocilda@ufc.br) on 2015-09-23T16:25:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_tese_pmsfarias.pdf: 1600516 bytes, checksum: afaccc349ce6f2d065494cd2601913c0 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-09-23T16:25:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_tese_pmsfarias.pdf: 1600516 bytes, checksum: afaccc349ce6f2d065494cd2601913c0 (MD5) Previous issue date: 2013 / This thesis is composed of three well-delineated parts. In the first part, we introduce the round sorting problem (RSP), which models the minimization of the usage of buffer for the temporary storage of packets to be forwarded in TDMA communications of wireless mesh networks. We present a complete foundation for the definition of the RSP, and show that the problem is NP-hard for two theoretical models of radio interference known in the literature. A mixed integer programming formulation is also presented for a purely combinatorial and applicationindependent generalization of the RSP, the SMSP problem. In the second part of the work, we deal with problems about queries on insertions into sequences of numbers. Our main result in this part of the thesis is to show how, after a preprocessing step which runs in linear time on a sequence A of arbitrary real numbers, it is possible to compute in constant time the greatest sum of a (circular or not) contiguous subsequence of the sequence which results from the insertion of a given real number x into a given position p of A. In the third part of the thesis, we use the query algorithms from the second part to obtain an efficient implementation of the GRASP metaheuristic applied to the SMSP problem. An experimental analysis of this implementation is described, in which the values of the solutions returned by the metaheuristic are compared with those of the solutions obtained through the mixed integer formulation, in the case of small instances, and with the available lower bound, in the case of larger instances. / Esta tese é composta de três partes bem-delineadas. Na primeira parte, nós introduzimos o "problema de ordenação de rodadas" (POR), que modela a minimização do uso de memória ("buffer") para o armazenamento temporário de pacotes a serem repassados em comunicações TDMA de redes de rádio em malha. Nós apresentamos uma fundamentação completa para a definição do POR, e mostramos que o problema é NP-difícil para dois modelos teóricos de interferência de rádio conhecidos na literatura. Uma formulação de programação inteira mista é também apresentada para uma generalização puramente combinatória e independente de aplicação do POR, o problema SMSP. Na segunda parte do trabalho, nós abordamos problemas de consulta sobre inserções em sequências de números. O nosso principal resultado nesta parte da tese é mostrar como, após um passo de pré-processamento que executa em tempo linear sobre uma sequência "A" de números reais quaisquer, é possível computar em tempo constante a maior soma de uma subsequência contígua (circular ou não) da sequência que resulta da inserção de dado um número real "x" numa dada posição "p" de "A". Na terceira parte da tese, nós utilizamos os algoritmos de consulta da segunda parte para obter uma implementação eficiente da meta-heurística GRASP aplicada ao problema SMSP. Uma análise experimental dessa implementação é descrita, onde os valores das soluções retornadas pela meta-heurística são comparados com os das soluções obtidas pela formulação inteira mista, no caso de instâncias pequenas, e com o limite inferior disponível, no caso de instâncias maiores.

FARIAS, Pablo Mayckon Silva. O problema de ordenação de rodadas e problemas de otimização associados. 2013. 127 f. Tese (Doutorado em ciência da computação)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2013. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-07-20T12:44:36Z No. of bitstreams: 1 2013_tese_pmsfarias.pdf: 1600516 bytes, checksum: afaccc349ce6f2d065494cd2601913c0 (MD5) / Approved for entry into archive by Rocilda Sales (rocilda@ufc.br) on 2016-07-25T12:05:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_tese_pmsfarias.pdf: 1600516 bytes, checksum: afaccc349ce6f2d065494cd2601913c0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-25T12:05:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_tese_pmsfarias.pdf: 1600516 bytes, checksum: afaccc349ce6f2d065494cd2601913c0 (MD5) Previous issue date: 2013 / This thesis is composed of three well-delineated parts. In the first part, we introduce the round sorting problem (RSP), which models the minimization of the usage of buffer for the temporary storage of packets to be forwarded in TDMA communications of wireless mesh networks. We present a complete foundation for the definition of the RSP, and show that the problem is NP-hard for two theoretical models of radio interference known in the literature. A mixed integer programming formulation is also presented for a purely combinatorial and applicationindependent generalization of the RSP, the SMSP problem. In the second part of the work, we deal with problems about queries on insertions into sequences of numbers. Our main result in this part of the thesis is to show how, after a preprocessing step which runs in linear time on a sequence A of arbitrary real numbers, it is possible to compute in constant time the greatest sum of a (circular or not) contiguous subsequence of the sequence which results from the insertion of a given real number x into a given position p of A. In the third part of the thesis, we use the query algorithms from the second part to obtain an efficient implementation of the GRASP metaheuristic applied to the SMSP problem. An experimental analysis of this implementation is described, in which the values of the solutions returned by the metaheuristic are compared with those of the solutions obtained through the mixed integer formulation, in the case of small instances, and with the available lower bound, in the case of larger instances. / Esta tese é composta de três partes bem-delineadas. Na primeira parte, nós introduzimos o "problema de ordenação de rodadas" (POR), que modela a minimização do uso de memória ("buffer") para o armazenamento temporário de pacotes a serem repassados em comunicações TDMA de redes de rádio em malha. Nós apresentamos uma fundamentação completa para a definição do POR, e mostramos que o problema é NP-difícil para dois modelos teóricos de interferência de rádio conhecidos na literatura. Uma formulação de programação inteira mista é também apresentada para uma generalização puramente combinatória e independente de aplicação do POR, o problema SMSP. Na segunda parte do trabalho, nós abordamos problemas de consulta sobre inserções em sequências de números. O nosso principal resultado nesta parte da tese é mostrar como, após um passo de pré-processamento que executa em tempo linear sobre uma sequência "A" de números reais quaisquer, é possível computar em tempo constante a maior soma de uma subsequência contígua (circular ou não) da sequência que resulta da inserção de dado um número real "x" numa dada posição "p" de "A". Na terceira parte da tese, nós utilizamos os algoritmos de consulta da segunda parte para obter uma implementação eficiente da meta-heurística GRASP aplicada ao problema SMSP. Uma análise experimental dessa implementação é descrita, onde os valores das soluções retornadas pela meta-heurística são comparados com os das soluções obtidas pela formulação inteira mista, no caso de instâncias pequenas, e com o limite inferior disponível, no caso de instâncias maiores.

A virtualização é uma tecnologia chave para a computação em nuvem que permite fornecer recursos computacionais, em forma de máquinas virtuais, para o consumo de serviços de computação. Nos ambientes de computação em nuvem, é importante manter sob controle a alocação de máquinas virtuais nos servidores físicos. Uma alocação adequada implica na redução de custos com hardware, energia e refrigeração, além da melhora da qualidade de serviço. Hipervisores recentes implementam mecanismos para reduzir o consumo de memória RAM através do compartilhamento de páginas idênticas entre máquinas virtuais. Esta dissertação apresenta um novo algoritmo de alocação de máquinas virtuais que busca o equilíbrio no uso dos recursos de CPU, memória, disco e rede e, sobretudo, considera o potencial de compartilhamento de memória entre máquinas virtuais. Através de simulações em cenários distintos, verificou-se que o algoritmo é superior à abordagem padrão na questão do uso equilibrado de recursos e que, considerando o compartilhamento de memória, houve um ganho significativo na disponibilidade deste recurso ao final das alocações. / Virtualization is a key technology for cloud computing, it provides computational resources as virtual machines for consumption of computing services. In cloud computing environments it is important to keep under control the allocation of virtual machines in physical servers. A good allocation brings benefits such as reduction costs in hardware, power, and cooling, also improving the quality of service. Recent hypervisors implement mechanisms to reduce RAM consumption by sharing identical pages between virtual machines. This dissertation presents a new algorithm for virtual machines allocation that seeks the balanced use of CPU, memory, disk, and network. In addition, it considers the potential for sharing memory among virtual machines. Simulations on three distinct scenarios demonstrate that it is superior to the standard approach when considering the balanced use of resources. Considering shared memory, there was an appreciable gain in availability of resources.

A crescente demanda por ambientes de virtualização de larga escala, como os usados em datacenters e nuvens computacionais, faz com que seja necessário um gerenciamento eficiente dos recursos computacionais utilizados. Um dos recursos mais exigidos nesses ambientes é a memória RAM, que costuma ser o principal fator limitante em relação ao número de máquinas virtuais que podem executar sobre o mesmo host físico. Recentemente, hipervisores trouxeram mecanismos de compartilhamento transparente de memória RAM entre máquinas virtuais, visando diminuir a demanda total de memória no sistema. Esses mecanismos “fundem” páginas idênticas encontradas nas várias máquinas virtuais em um mesmo quadro de memória física, usando uma abordagem copy-on-write, de forma transparente para os sistemas convidados. O objetivo deste estudo é apresentar uma visão geral desses mecanismos e também avaliar seu desempenho e efetividade. São apresentados resultados de experimentos realizados com dois hipervisores populares (VMware e KVM), usando sistemas operacionais convidados distintos (Linux e Windows) e cargas de trabalho diversas (sintéticas e reais). Os resultados obtidos evidenciam diferenças significativas de desempenho entre os hipervisores em função dos sistemas convidados, das cargas de trabalho e do tempo. / The growing demand for large-scale virtualization environments, such as the ones used in cloud computing, has led to a need for efficient management of computing resources. RAM memory is the one of the most required resources in these environments, and is usually the main factor limiting the number of virtual machines that can run on the physical host. Recently, hypervisors have brought mechanisms for transparent memory sharing between virtual machines in order to reduce the total demand for system memory. These mechanisms “merge” similar pages detected in multiple virtual machines into the same physical memory, using a copy-on-write mechanism in a manner that is transparent to the guest systems. The objective of this study is to present an overview of these mechanisms and also evaluate their performance and effectiveness. The results of two popular hypervisors (VMware and KVM) using different guest operating systems (Linux and Windows) and different workloads (synthetic and real) are presented herein. The results show significant performance differences between hypervisors according to the guest system workloads and execution time.