Grades Computacionais (grid computing) já é uma realidade tanto no meio acadêmico quanto no meio empresarial. Seu uso se tornou popular principalmente devido à divulgação dos trabalhos nesta área e pela propaganda de produtos e softwares que oferecem essa idéia. Apesar disso, ambientes para o desenvolvimento de aplicações orientadas a objetos em Java para uma infra-estrutura de grid ainda é escasso. Algumas iniciativas oferecem bibliotecas para este desenvolvimento. Outras utilizam paradigmas diferentes, como o de passagem de mensagem, para o desenvolvimento de aplicações. Além disso, a própria infra-estrutura de grid, formada por diferentes domínios administrativos com diferentes políticas de segurança e uso, impede que as aplicações sejam executadas nos diversos níveis existentes no grid. Estes níveis, formados por computadores e clusters de computadores com nós de execução, possuem endereçamento privado, impossibilitando que as aplicações alocadas em cada um desses computadores/nós, em diferentes domínios e diferentes endereços, se comuniquem de forma transparente. Visando uma solução para esses problemas, esta tese apresenta um ambiente para programação orientada a objetos distribuídos e paralelos, em Java, denominado J4GE. Nesse ambiente, o modelo orientado a objetos é base para a distribuição das classes, métodos e atributos existente em uma aplicação. Além disso, o ambiente oferece transparência no acesso aos objetos espalhados pelo grid através de um Serviço de Mensagem, independente do nível onde o recurso, computador ou nó, se encontra. Essa transparência permite também que o programador utilize a plataforma Java sem a necessidade de aprender ou conhecer novas bibliotecas ou paradigmas, diminuindo o esforço no desenvolvimento de aplicações para grid. E, juntamente com os recursos da plataforma Java e do ambiente J4GE, é possível criar objetos distribuídos com comportamento paralelo e concorrente, trazendo maior eficiência para a execução da aplicação. / Grid computing is already a reality both in academic and business world. Its use has become popular mainly because of the projects in this area and the advertising of products and software that offer this idea. Nevertheless, environments for development of object-oriented applications in Java for grid infrastructure are still scarce. Some initiatives offer libraries for this development. Others use different paradigms such as the message-passing for development of applications. Moreover, the infrastructure of grid, formed by different administrative domain with different security policies, prevents the execution of applications at various levels in the grid. These levels, formed by computers and clusters of computers with execution nodes, have private addresses, make impossible the transparent communication of the applications allocated in each of these computers at different levels in different domains. Focused on these problems, this thesis presents an environment for distributed and parallel object-oriented programming in Java, called J4GE. In this environment, the object-oriented model is the basis for the distribution of classes, methods and attributes in an existing application. Moreover, the environment offers transparency in objects access around the grid through a Message Service, regardless the level where is the resource, or the computer, or the execution node. This transparency also allows the programmer to use the Java platform without knowing or learning new libraries or paradigms, reducing the effort in developing applications for grid. The resources of the Java platform and the environment J4GE together can create distributed objects with parallel and concurrent behavior, bringing greater efficiency to the application.

Escalonamento em Grid tem sido vastamente estudado devido à sua grande importância para o desempenho da Grid. Dada a sua complexidade, este é subdividido em escalonamento de recursos e de aplicações. A qualidade do escalonamento está relacionada ao algoritmo de escalonamento de tarefas. O presente trabalho tem como objetivo apresentar a metodologia AGSA (Analysis of Grid Scheduling Algorithms) para a comparação de algoritmos de escalonamento de tarefas em Grid. O intuito desta metodologia é analisar o comportamento e desempenho dos algoritmos em diversos cenários. O ambiente de simulação CEGSE (Characterization oriEnted Grid Scheduling Environment) foi desenvolvido para a criação e simulação destes cenários. Os estudos de caso comprovam a eficácia da metodologia. / Grid Scheduling has been studied because it is very important for Grid performance. Due Grid Scheduling\'s complexity, it is subdivided in resource and application scheduling. The quality of scheduling is related a tasks scheduling algorithm. The dissertation presents the AGSA (Analysis of Grid Scheduling Algorithms) methodology for comparison of Grid Scheduling Algorithms in Grid Computing. The methodology purpose is the behavior and performance analysis of algorithms in various scenarios. The CEGSE (Characterization oriEnted Grid Scheduling Environment) simulation environment is developed for this scenarios create and simulate. The case studies ratify the methodology efficiency.

Computação em grade tem se estabelecido como um importante paradigma de computação, por permitir lidar com grandes quantidades de cálculos e dados e a colaboração de participantes geograficamente distribuídos. Esses sistemas devem ser organizados de forma completamente distribuídas, com cada participante mantendo informações sobre outros participantes, e as informações necessárias ao funcionamento do sistema circulando pela rede de overlay resultante. Quando novas propostas de algoritmos, protocolos ou infraestruturas para a grade são apresentadas, sua avaliação efetiva implica considerar sua operação com uma grande quantidade de participantes, o que invariavelmente significa que simulações devem ser realizadas. Este trabalho apresenta um sub-sistema de simulação de redes de overlay integrado à plataforma de simulação de computação de grade GridSim, de forma a facilitar o estudo desse tipo de estruturas e o desenvolvimento de novas propostas de protocolos e algoritmos para seu uso em grades de computadores. A metodologia adotada resultou no desenvolvimento de um Java package no GridSim com classes e interfaces que representam os conceitos básicos de redes de overlay e da interface dos clientes com essas redes. A partir dele foi possível desenvolver protocolos para redes estruturadas e não estruturadas no simulador e simulá-los utilizando cenários de grade de dados. Com os resultados obtidos foi possível observar que, os protocolos implementados no simulador estão de acordo com o que é encontrado na literatura. / Grid Computing has been established as an important computing paradigm, since it allows dealing with a large quantity of computations and data and the collaboration of geographically distributed participants. Those systems must be organized in a completely distributed way, with each participant knowing about some other participants, and the needed information to the functioning system circulating through the resulting overlay network. When new algorithm proposals, protocols or infrastructures to the grid are presented, its evaluation implies to consider its operation with a large number of participants, which invariably means that simulations must be done. This work presents a subsystem of overlay network simulation integrated to the GridSim simulation platform, in order to facilitate the study of that type of structures and the development of new protocols and algorithms for use in grid computers. The adopted methodology led up to the development of a Java package with classes and interfaces that represent the basic concepts of overlay networks and of the clients interface with those networks. Using this package, it was possible for develop protocols to structured and non-structured networks in the simulator and simulate them using data grid scenarios. With the obtained results it was possible to observe that the implemented protocols in the simulator agree with what is found in the literature.

A computação em nuvem tem recebido um grande destaque, ao propor um novo e eficiente mecanismo para disponibilizar recursos computacionais. Dos investimentos cada vez maiores nessa plataforma, inclusive pela academia, surge a oportunidade de compartilhar estes recursos computacionais entre diferentes instituições. As grades computacionais são um mecanismo bem estabelecido para o compartilhamento de alguns tipos de recursos computacionais. Através do entendimento de como isso é feito nestas estruturas, esse trabalho avalia as soluções existentes e propõe um arquitetura alternativa que permite a criação das federações de nuvens computacionais. / Cloud computing is a new model to provide computing resources. The growing interest and investments on this platform creates an opportunity to share this resources across different institutions. The grid computing is the standard way of achieving this. Using grid as reference, this work survey current technologies and present an alternative design to allow the development of academic cloud computing federations.

Esta tese de doutorado apresenta investigações, modelos e implementações de um middleware para grades computacionais denominado Grid Anywhere. Essa plataforma tem como objetivo viabilizar a construção de grades computacionais que permitam um maior número de provedores e consumidores de recursos. Para isso, são apresentadas soluções para gerenciamento de segurança, carregamento de aplicações, hospedagem de objetos, execução remota de métodos, desenvolvimento de aplicações e transporte alternativo de mensagens SOAP (utilizando o sistema de televisão digital interativa e encapsulando uma mensagem SOAP dentro de outro documento desse mesmo protocolo). Como aplicações da plataforma foram criadas duas grades computacionais com arquiteturas distintas. A primeira permite que um ambiente de compartilhamento de recursos possa ser utilizado como infraestrutura para prover plataforma como serviço (PaaS) para usuários convencionais (domésticos ou corporativos) em um ambiente de computação em nuvem. A outra arquitetura tem como foco o fortalecimento de grades computacionais desktop por meio da utilização de receptores digitais de TV (set-top box) como provedores de recursos onde a distribuição de objetos e as mensagens SOAP ocorrem por difusão. Os modelos foram validados por meio de testes reais feitos utilizando as respectivas implementações, o que demonstrou que são funcionais. Tais implementações disponibilizam produtos que cooperam com a inovação do desenvolvimento de aplicações para grades computacionais e também para outras categorias de sistemas distribuídos / This PhD thesis presents investigations, models and implementations of a computational grid middleware named Grid Anywhere. This platform aims at allowing the build of computational grid systems, which enable the increase of the number of participants as consumers and resource providers. In order to do this, new solutions are presented to manage security policies, load applications, host objects, execute remote methods, develop application and alternative transport of SOAP messages in a flexible way (using the interactive digital television system and inserting one SOAP message inside another document of this same protocol). As applications of this middleware, two different architectures of computational grids were created. The first one enables an environment to share resources that are used as infrastructure to provide platform as a service (PaaS) in a cloud computing system. The goal of the second architecture is to increase the computational power of desktop computational grid systems using digital television receivers (set-top box) as resource providers, where the distribution of objects and SOAP messages occurs via broadcasting. The models were validated by means of real tests using the respective implementations, which showed that the platform is functional. Such implementations provide software products that help the innovation and development of computational grid applications and also others types of distributed systems

O termo grade computacional faz referência a uma classe de sistemas distribuídos que permitem a associação e a integração de múltiplos domínios em organizações virtuais. Um serviço de controle de acesso coerente a sistemas com estas características deve ser flexível para integrar múltiplas políticas, permitindo que administradores, sítios e usuários determinem as regras e os mecanismos para proteger seus recursos. Esta tese apresenta o GridMultiPolicy, um sistema flexível para o gerenciamento e a integração de múltiplas políticas e mecanismos para a efetivação de controle de acesso em ambientes de grade computacional. Adicionalmente, foram desenvolvidas políticas para demonstrar a capacidade do sistema proposto em oferecer respostas às necessidades presentes em cenários de uso de uma grade computacional. O impacto da utilização do GridMultiPolicy e das políticas desenvolvidas foi avaliado por meio de testes de desempenho. Palavras-chave: Grade computacional. Grades. Sistemas distribuídos. Políticas de segurança em organizações virtuais. GridMultiPolicy. / The term computational grid refers to a class of distributed systems that allows for the association and integration of multiple independent domains in virtual organizations. A coherent access control services in such a system should be flexible to integrate multiple polices so as to permit administrators, sites, and users to determine roles and mechanisms to protect their resources. This thesis introduces the GridMultiPolicy, a flexible system that manages and integrates multiple policies and mechanisms to enforce access control in grid environments. Additionally, policies have been developed to show how the proposed system is able to offer answers to security needs present in grid use scenarios. The impact of the GridMultiPolicy and the developed policies was evaluated by performance tests. Key-words: Computational grid. Grid. Distribuited system. Virtual organization. Policy and security for virtual organization. GridMultiPolicy.

Made available in DSpace on 2015-03-05T13:59:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 29 / Hewlett-Packard Brasil Ltda / A implantação e a configuração de aplicações em grades computacionais são tarefas exaustivas e sujeitas a erros, ainda representando elo fraco do ciclo de vida de aplicações desta natureza. Para lidar com o problema, este trabalho propõe AGrADC, uma arquitetura para instanciação sob demanda de aplicações em grades que incorpora características da Computação Autônoma.Esta arquitetura instrumenta o processo de desenvolvimento de aplicações para grades computacionais, oferecendo ferramentas para definir (a) um fluxo de implantação, respeitando pendências entre componentes que compõem a aplicação, (b) parâmentros de configuração e (c) ações a serem executadas diante de situações adversas tais como falhas. O resultado desse processo, materializado na forma de um conjunto de descrições, é repassado a um motor de instanciação, que passa utonomamente conduzir e gerenciar o processo de implantação e configuração / Deployment and configuration of grid computing applications are eshaustive and error-prone tasks, representing a weak link of the lifecycle of grid applications. To adress the problem, this work proposes AGrADC, an arquitecture to instantiate grid applications on demand, which incorporates features from the Autonomic Computing paradigm. This architecture improves the grid applications development process, providing tools to define (a) a deployment flow, respecting dependencies among components that comprise the application, (b) configuration paramenters and (c) actions to be executed when adverse situations like faults arise. The result of this process, materialized in the form of a set of descriptions, is delivered to an istantiation engine, which starts to autonomously conduct and manage the deployment and configuration process.

The employment of the right technology in an organisation can provide major competitiveadvantages. Not only in organisations, but at a higher level, governments are seeking for newtechnologies to enhance their services while minimising the costs. Although, there might beno precise definition for cloud computing, the tremendous advantages and benefits of this newtechnology has turn cloud computing to the hottest topic in Information Technology.The remarkable effects of cloud computing in economy have already stimulated thedeveloped countries to deploy this technology in national level. Nonetheless, the adoption ofcloud computing could transform the workflow in the organisations. Therefore, in order toensure the smooth transition with minimal casualties, preparations needs to be done and aclear road map has to be followed.However, the approach to cloud adoption process in developing countries can be entirelydifferent. While it has been pointed out that cloud computing can bring more advantages todeveloping countries, it adoption can be profoundly challenging. Consequently, a set offundamental and yet vital preparation are required to facilitate the process of cloud adoption.Moreover, a definite framework that is formed based on the current state of the country isabsolutely necessary.In this research, we focus on the process of cloud adoption in Iran as a developing country.We start by providing a comprehensive background on cloud computing by studying itsaspects, features, advantages and disadvantages and continue to identify the vital cloudreadiness criteria. Next, we conduct an empirical study in order to assess the state of cloudreadiness in Iran by performing interviews, observations and discussions. Finally, after weanalyse our data from the empirical study, we present our results by presenting a clear and definitive framework for cloud adoption in Iran. / Program: Masterutbildning i Informatik

A necessidade de poder computacional é crescente nas mais diversas áreas de atuação humana, tanto na indústria como no ambiente acadêmico. A Computação em Grade permite a interligação de recursos computacionais dispersos de maneira a permitir sua utilização mais efetiva, provendo aos usuários acesso simplificado ao poder computacional de diversas máquinas. Entretanto, os primeiros projetos de Computação em Grade objetivavam a interligação de máquinas paralelas ou aglomerados de alto desempenho e alto custo, acessível apenas a poucas instituições. Em contraponto ao alto custo das máquinas paralelas, os computadores pessoais se difundiram de maneira extraordinária nos últimos quinze anos. A expansão da base instalada foi acompanhada de uma crescente evolução na capacidade de tais máquinas. Os aglomerados dedicados de computadores pessoais representam a primeira tentativa de utilização de tais recursos para computação paralela e, apesar de serem amplamente utilizados, ainda requerem um investimento significativo. Entretanto, as mesmas instituições que adquirem tais aglomerados dedicados normalmente possuem centenas ou até milhares de computadores pessoais, os quais têm sua capacidade utilizada apenas parcialmente, resultando em grande ociosidade dos recursos. Os sistemas de Computação em Grade Oportunistas fornecem a possibilidade de se utilizar a base instalada de computadores pessoais de maneira a realizar computação utilizando a parte dos recursos que, de outra forma, estariam ociosos. Diversos sistemas dessa categoria foram desenvolvidos e utilizados com êxito para realizar tarefas de computação em diversas áreas como astronomia, biologia e matemática. O InteGrade, sistema de Computação em Grade Oportunista aqui apresentado, pretende oferecer características inovadoras para sistemas oportunistas, como suporte a aplicações paralelas que demandam comunicação entre nós e a utilização de coleta e análise de padrões de uso das máquinas da Grade, de maneira a permitir que se realize previsões sobre a disponibilidade das máquinas, permitindo uma utilização mais eficiente das mesmas. Além disso, o InteGrade emprega amplamente o paradigma de Orientação a Objetos, tanto na definição da arquitetura do sistema quanto na sua implementação. O trabalho aqui apresentado consistiu no estudo de outros projetos de Computação em Grade, na definição de uma arquitetura inicial para o InteGrade, passando pela descrição de seus principais módulos assim como sua implementação. Além disso, também descrevemos o projeto e a implementação de uma biblioteca para programação paralela no InteGrade utilizando o modelo BSP. / The past years witnessed a substantial increase in the need for computing power in various fields of human activity, including many industrial and academic endeavors. Grid Computing addresses those needs, providing seamless access to distributed computing resources, allowing one to use the combined computing power of various machines. However, the majority of the earlier Grid Computing systems focused on connecting high performance computers, which are very expensive resources only accessible to a small number of institutions. Contrasting with high cost parallel computing, personal computing experienced a tremendous growth in the last fifteen years. Personal computers are ubiquitous, cheap, and extremely powerful. The increase in processing power motivated the creation of dedicated PC clusters, allowing one to perform high performance computing tasks at a fraction of the price of a traditional parallel machine. Although cheaper, building a cluster still requires a considerable investment. At the same time, institutions that rely on the processing power of dedicated clusters typically own a large number of personal computers that are idle for most of the time, resulting in a loss of computing power that could otherwise be used for computing tasks. Opportunistic Grid Computing systems allow the use of the idle computing power of personal computers to perform useful computation. Many Opportunistic systems were successfully employed to solve problems in areas such as astronomy, biology, and mathematics. InteGrade, an Opportunistic Grid Computing system developed in the context of this thesis, aims to provide features not commonly available in other Opportunistic systems, such as support for parallel applications that require communication among application nodes, and usage pattern collection and analysis, which will allow for better scheduling decisions by providing predictions about future resource availability. InteGrade is a fully object oriented system, featuring both object oriented architecture and implementation. The work presented in this thesis includes a survey of existing Grid Computing systems and the definition of the InteGrade initial architecture, including the specification and implementation of various software modules. We also present the design and implementation of a parallel programming library that implements the BSP computing model, which allows one to write parallel applications that execute on InteGrade.

Grades Computacionais (grid computing) já é uma realidade tanto no meio acadêmico quanto no meio empresarial. Seu uso se tornou popular principalmente devido à divulgação dos trabalhos nesta área e pela propaganda de produtos e softwares que oferecem essa idéia. Apesar disso, ambientes para o desenvolvimento de aplicações orientadas a objetos em Java para uma infra-estrutura de grid ainda é escasso. Algumas iniciativas oferecem bibliotecas para este desenvolvimento. Outras utilizam paradigmas diferentes, como o de passagem de mensagem, para o desenvolvimento de aplicações. Além disso, a própria infra-estrutura de grid, formada por diferentes domínios administrativos com diferentes políticas de segurança e uso, impede que as aplicações sejam executadas nos diversos níveis existentes no grid. Estes níveis, formados por computadores e clusters de computadores com nós de execução, possuem endereçamento privado, impossibilitando que as aplicações alocadas em cada um desses computadores/nós, em diferentes domínios e diferentes endereços, se comuniquem de forma transparente. Visando uma solução para esses problemas, esta tese apresenta um ambiente para programação orientada a objetos distribuídos e paralelos, em Java, denominado J4GE. Nesse ambiente, o modelo orientado a objetos é base para a distribuição das classes, métodos e atributos existente em uma aplicação. Além disso, o ambiente oferece transparência no acesso aos objetos espalhados pelo grid através de um Serviço de Mensagem, independente do nível onde o recurso, computador ou nó, se encontra. Essa transparência permite também que o programador utilize a plataforma Java sem a necessidade de aprender ou conhecer novas bibliotecas ou paradigmas, diminuindo o esforço no desenvolvimento de aplicações para grid. E, juntamente com os recursos da plataforma Java e do ambiente J4GE, é possível criar objetos distribuídos com comportamento paralelo e concorrente, trazendo maior eficiência para a execução da aplicação. / Grid computing is already a reality both in academic and business world. Its use has become popular mainly because of the projects in this area and the advertising of products and software that offer this idea. Nevertheless, environments for development of object-oriented applications in Java for grid infrastructure are still scarce. Some initiatives offer libraries for this development. Others use different paradigms such as the message-passing for development of applications. Moreover, the infrastructure of grid, formed by different administrative domain with different security policies, prevents the execution of applications at various levels in the grid. These levels, formed by computers and clusters of computers with execution nodes, have private addresses, make impossible the transparent communication of the applications allocated in each of these computers at different levels in different domains. Focused on these problems, this thesis presents an environment for distributed and parallel object-oriented programming in Java, called J4GE. In this environment, the object-oriented model is the basis for the distribution of classes, methods and attributes in an existing application. Moreover, the environment offers transparency in objects access around the grid through a Message Service, regardless the level where is the resource, or the computer, or the execution node. This transparency also allows the programmer to use the Java platform without knowing or learning new libraries or paradigms, reducing the effort in developing applications for grid. The resources of the Java platform and the environment J4GE together can create distributed objects with parallel and concurrent behavior, bringing greater efficiency to the application.